5. Рычажные механизмы.
Большой КПД (порядка 100%)
Высокое быстродействие
Отсутствие самоторможения, поэтому чаще всего используются как предающий механизм
Легко настраиваются на зажимаемый размер
Имеют большой и регулируемый коэффициент усиления
Простота и дешевизна
Рычаги используются в виде прихватов, прижимных планок в винтовых и эксцентриковых зажимах или в качестве усилителей.
Применяются несколько схем использования прихватов:
1 Схема:
W – сила зажима;
Q – исходная сила, развиваемая винтом, эксцентриком или штоком привода;
- кпд, учитывающий потери на трение в опорах рычага.
2 Схема:
3 Схема:
Как видно из формул для определения сил зажима 1 схема наименее эффективна, т.к. при ее использовании сила зажатия детали меньше, чем приложенная приводом сила Q. Третья схема наиболее эффективна, т.к. дает возможность увеличивать приложенную силу.
Типовые конструкции рычажных зажимов.
Отодвигаемый зажим.
Рычажный поворотный механизм – рычаг с одной стороны, а зажимной механизм – с другой. Условие: половина ширины прихвата должна быть меньше, чем расстояние между опорой прихвата и деталью. Так же нужно помнить об ограничении поворота прихвата (штифтами).
Г-образные прихваты. Применяются, когда нужно обеспечить минимальные поперечные габариты приспособления. Но более сложен в изготовлении по сравнению с рычажными, так же обладает меньшим КПД за счёт трения в направляющих. Выполняются поворотными (90) и неповоротными.
f – коэффициент трения в направляющих
6. Пружинные механизмы.
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.