14.12. Усилие захватывания

На каждый рабочий элемент захватного устройства в общем случае действует две полные нормальные силы и силы трения (рис. 14.24), которые направлены противоположно уси­лиям, действующим на объект.

П роектируя эти силы на направление перпендикулярное к условной прямолинейной поверхности рабочего элемента (на ось х) и параллельное этой поверхности (на ось у), получим че­тыре силы, действующие на рабочий элемент захватного уст­ройства (рис.14.25):

Эти силы вызывают поворот рабочего элемента относи­тельно точки О его вращения. Для уравновешивания рабочего элемента приложим в его середине усилие захватывания F_ьшт (рис.14.25) перпен­дикулярно услов­ной прямолиней­ной поверхности на расстояние l от точки враще­ния. Запишем уравнение моментов относительно точки О:

откуда найдем силу захватывания, которую необходимо прило­жить для уравновешивания рабочего элемента:

(14.35)

где l₁ и l₂ плечо действия силы N₂^Г и N₄^Г соответственно:

знак плюс ставят, если момент от вертикальной силы раскрывает рабочие элементы, знак минус - если закрывает; a₁ и а₂ - плечо действия силы N₂^В и N₄^В соответственно:

где R - радиус объекта; Н - расстояние между осями вращения рабочих элементов.

Следовательно, в общем случае при различном располо­жении оси вращения О или О' рабочего элемента можно запи­сать:

(14.36)

Сила F_min является минимально необходимой, которая требуется для удержания объекта. Для надежного закрепления объекта в рабочих элементах необходимо приложить усилие захватывания F больше минимальногоF_min, т.е. F =n F_min , где n - коэффициент запаса равный 1,5...2,0.

Действие нормальных сил N_i и сил трения F_Ti на рабочий элемент можно условно заменить одной эквивалентной силой N_min , приложенной в его центре перпенди­кулярно условной поверхности и создающей тот же момент относительно точки О вращения, что и приложенные силы, и по величине равной N_min = F_min (рис. 14.26) или с учетом коэффициента запаса N=F.

14.13. Усилие привода

Усилие привода (сила F_ВХ или момент Т_ВХ) охвата опре­деляют из условия равенства элементарных работ, совершаемых приводом (входным звеном передаточного механизма охвата) и рабочими элементами, т.е. . Откуда усилие привода равно:

(14.37)

где А_Д - работа, совершаемая приводом (работа движущих сил); А_С - работа, совершаемая рабочими элементами (работа сил сопротивления). Остальные параметры соответствуют пара­метрам в формуле (14.1.).

При преобразовании поступательного движения привода в поступательное движение рабочих элементов усилие привода определяют по формуле:

Определим усилие привода клинового передаточного механизма схвата (рис. 14.27) при известных эквивалентных силах N, действующих на рабочие элементы.

Находим передаточное отношение передаточного механизма. Для этого дадим клину 1 элементарное малое перемещение dl. При этом ролик 2 переместится на малую величину dS, звено 3 - на элементарный угол dα, а рабочий элемент - на величину dh.

Элементарное перемещение клина запишем в виде:

где l₁ - длина верхней части звена 2; β- угол конуса клина; ρ- приведенный угол трения, ρ= 1⁰10' - при осях на подшипниках качения и ρ = 3° - при осях на подшипниках скольжения.

Элементарное перемещение рабочего элемента равно:

Находим передаточное отношение:

Усилие привода определяем по формуле 14.37

где η =0,9...0,95 - КПД передаточного механизма.

В табл. 14.2 представлены схемы передаточных механиз­мов схватов и проведены расчетные формулы для определения передаточных отношений и усилий приводов.

Часто возникает необходимость при известном усилии привода определить усилие захватывания. Оно может быть определено по формуле 14.37 как обратное действие нахожде­нию силы привода. По таблице 14.2 для приведенных схем передаточных механизмов при известном усилие привода можно найти усилие захватывания