Ахлюстина_Приспособления

показаны дополнительное устройство, установочный элемент и возможный вариант их расположения на корпусе СП 11.

На второй проекции (е) уточняется схема установки заготовки на призму, подробно показана схема зажимного устройства и возможный вариант их расположения на корпусе СП.

Рис. 6. Стадии закрепления заготовки и обработки отверстий

11

По положениям теоретической механики решение такой задачи сводится к решению двух уравнений – уравнения сил и уравнения моментов:

То есть сумма всех сил (моментов), удерживающих заготовку, больше или равна сумме всех сил (моментов), сдвигающих заготовку.

Силы (моменты) удерживающие заготовку, стремящиеся сохранить положение заготовки в СП, достигнутое при базировании:

–зажимные усилия;

–силы трения в месте контакта заготовки с установочными элементами СП и контактными элементами зажимного устройства;

–силы веса (в зависимости от расположения установочных элементов). Сдвигающие силы:

–силы резания;

–реакции опор и зажимов;

–вес заготовки;

–центробежные силы.

Рекомендуется следующий порядок расчета усилия W:

1)разработать расчетную схему для наиболее неблагоприятного положения заготовки при обработке;

2)по принятой расчетной схеме составить расчетное уравнение;

3)определить значения параметров, входящих в расчетное уравнение;

4)определить величину теоретической силы закрепления W.

ПРИМЕР 1 В схеме конструкции СП, изображенной на рис.7.

1. При точении обрабатываемой поверхности на заготовку действуют три силы резания: Рz , Рy, Px, стремящиеся изменить ее положение; Px = (0,3…0,4) Рz ; Рy = (0,4…0,5) Рz (смещение заготовки под действием Рy маловероятно, т.к. величина зазора мала (0,02…0,03 мм); Рz – наибольшая по величине, действует в наиболее удаленной точке, и имеет направление силы, при котором создается наибольший крутящий момент, стремящийся повернуть заготовку на установочном элементе ( Mсдв)

Принимаем допущения:Px = 0, Рy = 0.

2.При закреплении заготовки создаются силы W и N, стремящиеся удержать

еев неизменном положении. Действие этих сил может быть точечным и распре-

деленным. При точечном характере в точках приложения сил закрепления W/2 и реакций опор N/2 возникают силы трения F/2 и F1/2, удерживающие заготовку от вращения под действием сил резания и создающие крутящий момент, удерживающий заготовку от вращения ( Mуд ).

13

МСДВ

Рz

Рис. 7. Схема сил

3. Суммируя условия сдвига и закрепления, получаем расчетную схему рис.7. Точкой возможного поворота заготовки является ось оправки, поэтому на схеме приведены размеры – радиусы R, r, r1, на которых действуют силы Рz, F и F1

при повороте.

3.2. Определение расчетного уравнения

Расчетные уравнения получают путем введения в полученные ранее неравенства в п. 3.1 коэффициента надежности закрепления k, учитывающего принятые при разработке схемы допущения, учитывая распределение сил сдвигающих заготовку и удерживающих ( рис. 8 ,рис. 9) :

Pуд k Pсдв

, (3.2.1)

Mуд k Mсдв

где Pуд , Pсдв , Муд , Мсдв определяют по расчетной схеме, а k определяют аналитически.

Следует помнить, что при составлении уравнений моментов необходимо правильно установить точку, относительно которой возможен поворот заготовки под действием сил резания рис 10.

Для примера 1:

при допущении о том, что между заготовкой, установочными и зажимными элементами СП существует точечный контакт.

14

Рис. 8. Точечное и распределенное действие сил, приРИСзакреплении. 8 заготовки

Рис. 10. Схема определения сдвигающих и удерживающих моментов

15

Если учесть, что между заготовкой и элементами СП существует контакт по кольцевой поверхности, то можно использовать следующую формулу для определения W:

3.3.Определение параметров, входящих в расчетное уравнение

Врасчетных уравнениях используются четыре группы параметров:

–коэффициент надежности закрепления k;

–силы и моменты резания;

–коэффициенты трения;

–конструктивные размеры.

1. Коэффициент надежности

для определения воспользоваться приложением П3.

Для примера 1:

k0= 1,5; k1 = 1,0; k2 = 1,0; k3 = 1,0; k4 = 1,0; k5 = 1,0; k6 = 1,5.

k1,5 1,0 1,0 1,0 1,0 1,5 2,25.

2.3начения сил и моментов резания определяют по таблицам или аналитическим зависимостям соответствующей справочной литературы.

Для примера 1: РZ =318 Н.

3. Коэффициенты трения определяем по приложению П3, в зависимости от шероховатости материала, удельного давления и наличия СОЖ в местах контакта.

Для примера 1 (выполнения операции точения втулки) рис. 1 разработана принципиальная схема рис. 5 оправки (СП), в которой предполагается, что базовые поверхности незакаленной заготовки являются гладкими, а поверхности установочных и зажимных элементов − гладкими кольцевыми буртами.

По приложению П3 устанавливаем, что этих условий проектирования СП значения коэффициентов трения равны: f = 0,1 и f1 = 0,l.

16

3.4. Расчет конкретных значений теоретических сил закрепления W

Определение величины теоретической силы закрепления W заготовки производится по полученным ранее уравнениям (см. п. 3.2).

При наличии одного уравнения расчетное значение силы W принимается за основу дальнейших расчетов. Если уравнений два, то за основу принимается большее значение силы W.

Для примера 1:k = 2,25; Р = 318 Н; f = f1 = 0,l; D = 50 мм (r = 25 мм);

d = 30; d1 = d2 = 46 мм; r1ср = r2ср = 169 мм.

Подставляя соответствующие значения параметров в уравнение, получаем:

W = 2,25 318 25/(0,1 19 + 0,1 19) = 4707,2 (H).

Или другое уравне-

Сравнивая полученные значения силы W, принимаем за основу дальнейших расчетов большее значение: W = 4707,2 Н.

3.5. Методика определения параметров зажимного устройства

На этой стадии расчетов определяют параметры силового механизма и силово-

го привода.

Особенности определения параметров силового механизма, принятого на стадии разработки принципиальной схемы СП, зависят от степени его сложности – простого (рычажного, клинового, винтового и др.) или комбинированного (рычажного, клинового, винтового).

Особенности определения параметров силового привода зависят от типа силового привода, предусмотренного в принципиальной схеме. Так для пневматических, гидравлических и подобных им силовых приводов рассчитывают диаметры цилиндров, а для электромеханических – определяют требуемый крутящий момент (мощность).

Определяют параметры зажимного устройства в следующей последовательности:

1)разработать расчетную схему;

2)составить расчетное уравнение;

3)определить расчетные значения параметров силового привода и уточнить их значения по стандартам.

На первой стадии (а) реализованы условия работы инструмента.

17

Уравнение силового замыкания, выражающее равновесие сил в структуре зажимного устройства в общем случае:

где Q – тяговое усилие, создаваемое силовым приводом, Н; W – сила закрепления заготовки, Н;

i – передаточное отношение силового механизма (силопреобразующего уст-

ройства), i = i1 i2 i3 … in – определяется как произведение передаточных отношений структурных элементов силового преобразующего устройства.

– коэффициент полезного действия, учитывает потери на трение во всех структурных элементах зажимного устройства и определяется как произведение

1) для зажимных устройств работающих по принципу прямой передачи тягового усилия Q (т.е. i=l): рис. 11;

для пневматических, гидравлических силовых приводов:

d – диаметр штока, мм;

р– давление рабочей среды в системе:

р= 0,4…0,63 МПа – давление сжатого воздуха;

р= 5…15 МПа – давление жидкости в гидроприводах.

18

1. Для зажимного устройства, работающего по принципу преобразования тягового усилия Q рис. 12.

3.5.1. Силовые механизмы на основе «рычажного эффекта»

На схемах механизмов рычажного типа (рис 13. а, б, в) показаны варианты действия зажимного усилия на заготовку

а) б) в)

Рис. 13. Схемы силовых механизмов рычажного типа

Передаточные отношения силовых механизмов рычажного типа:

а) i = l2/l1; б) i = l2/(l1 + l2); в) i =(l1 + l2)/l2.

19

3.5.2. Силовые механизмы на основе «клинового эффекта»

Зажимные устройства, позволяющие за счет сил трения закреплять одну деталь относительно другой. С помощью зажимов можно закрепить детали как поворачивающиеся, так и имеющие поступательное движение. В качестве зажимной детали может использоваться клин, винт, эксцентрик, пружина и их комбинации. Зажимные устройства применяются, когда необходимо обеспечить возможность быстрого разъединения и соединения деталей, за счет ослабления соединения без разборки [2].

Клиновой механизм с трением скольжения на скошенной и нескошенной поверхностях.

Соединения клином могут быть нагруженными и ненапряженными (рис. 14), находящимися под действием знакопеременных нагрузок [3]. В конструкциях клина на роликах снижаются потери на трения, а силы зажима увеличиваются на 35…50%. В таких механизмах обычно угол клина α>10o и они являются не самотормозящими. Клинья самотормозящих механизмов обычно имеют два уклона.

Рис. 14. Клин с трением на обеих поверхностях

При забивании клина

tg( 1 ) tg 2

где Q – сила, действующая на клин при его заклинивании, Н;

W – силы, действующие на расклиниваемые элементы при забивании клина или его выбивке, Н

При расклинивании

tg( 1 ) tg 2

где QВ – сила, действующая на клин при его расклинивании, Н;

tg 1= 1 – коэффициент трения между поверхностями на скошенной поверхности клина;

20