24. Рычажно-шарнирные механизмы. Виды. Расчет основных параметров.
Одной из разновидностей комбинированных механизмов являются рычажно-шарнирные. Чаще всего они используются в качестве усилителей в механизированных приводах. По конструкции делятся на однорычажные и двухрычажные одностороннего действия, а также двухрычажные двухстороннего действия (самоцентрирующие). Свойствами самоторможения эти механизмы не обладают.
А
. Однорычажные шарнирные механизмы.
В однорычажном механизме с роликом зажим осуществляется зажимным рычагом-прихватом. Исходная сила Q при помощи рычага и прихвата преобразуется в зажимную силу W.
Сила Q и реакция N состороны опоры ролика заменяются равнодействующей R, направленной вдоль рычага. После разложения R в точке С получим силы W и Q.
Из треугольника сил WCR для идеального механизма находим:
Видно, что при
.
Сила, развиваемая таким реальным
механизмом определяется из формулы:
где - дополнительный
угол к углу наклона ,
который учитывает потери на трение
скольжения в шарнирах (при f
= 0,1,
1…2):
;
- приведенный коэффициент трения, которым
учитываются потери на трение в роликовой
опоре:
;
d – диаметр осей шарниров и внутренний диаметр ролика;
D – наружный диаметр ролика;
l – расстояние между осями отверстий рычага;
f – коэффициент трения скольжения в шарнирах и на оси ролика;
- коэффициент трения скольжения на опоре
ролика.
При коэффициенте трения f
= 0,1, угол незначитетелен:
при d/D = 0,2
.
Б
. Двухрычажные шарнирные механизмы одностороннего действия.
Для идеальных механизмов:
,
т.е. эти механизмы при равных исходных силах развивают в 2 раза меньшее зажимное усилие, чем однорычажные.
Для реального механизма:
В
. Двухрычажные шарнирные механизмы двухстороннего действия.
Для идеальных механизмов: ,
Для реального механизма:
28. Пружинные силовые механизмы. Виды. Расчет основных параметров.
В станочных приспособлениях широкое применение получили винтовые цилиндрические пружины сжатия. Накопленная при сжатии потенциальная энергия используется для зажима обрабатываемых деталей. Кроме того, они используются в качестве возвратных пружин в пневмо- и гидроцилиндрах одностороннего действия, в регуляторах давления, клапанах, фиксаторах и т.п.
Рн – начальная (предварительная) нагрузка пружины;
Рк – конечная,
Рпр – предельная нагрузка, при которой пружина сжимается до соприкосновения витков, а напряжения почти достигают предела упругости.
fн, fк , fпр – осадка пружины при начальной, конечной и предельной нагрузках,
- рабочий ход пружины;
Н0, Нн, Нк, Нпр – длина пружины в свободном состоянии, после приложения начальной, конечной и предельной нагрузок.
j – постоянная величина – жесткость пружины, выражающая усилие в кгс, необходимое для сжатия (растяжения) пружины на 1 мм.
Для
цилиндрических винтовых пружин круглого
сечения жесткость можно определить по
формуле:
где Dcp – средний диаметр пружины в мм;d – диаметр проволоки, мм;n – число рабочих витков пружины;G – модуль сдвига, для стали G = 8000 кгс/мм2
Пружина для приспособления может быть выбрана по таблицам [1, 7] или на основании расчета.
Расчет цилиндрических пружин сжатия сводится к определению диаметра d проволоки, среднего диаметра пружины, числа n рабочих витков.
Пружины приближенно рассчитывают на
кручение, считая, что нагрузка Р (в кгс)
направлена вдоль оси пружины и вызывает
в поперечном сечении проволоки крутящий
момент:
.
Величина наибольших касательных
напряжений max
в крайних точках сечения определяется
по формуле:
где Wp
– полярный момент сопротивления, для
круглых сечений:
Тогда условие прочности будет:
,
отсюда находится максимальная (предельная)
допускаемая нагрузка:
.
По этой формуле, задаваясь нагрузкой Рпр можно найти диаметр пружины Dср если известен диаметр проволоки d, или d если известен диаметр пружины Dср. В случаях, когда d и Dcp определяются по конструктивным соображениям, по формуле определяется допускаемая рабочая нагрузка.
Начальная нагрузка Рн на пружину необходима для нормальной работы механизма, т.к. она обеспечивает выборку зазоров в сопряжениях.
Для получения одной и той же силы зажима W при проектировании можно подобрать различные значения допустимых осадок fk. Осадку можно увеличить уменьшая жесткость пружины или увеличивая число ее витков. Чем больше осадка fк, тем эластичнее работает зажим, тем меньше колеблется сила зажима в связи с колебаниями размера закрепляемых деталей.