Устройства для изменения характеристик цилиндра клин

Клин - последний из механизмов для изменения характеристик цилиндра, который будет рассмотрен в данном разделе. Клиновые механизмы широко используются в машиностроительной промышленности для закрепления деталей в зажимных приспособлениях.
Иногда необходимо зафиксировать эти устройства, чтобы предотвратить движение в случае отказа системы подачи давления воздуха.
Клин - простое и экономическое устройство, которое предоставляет возможность зажимать объекты в приспособлении; клин состоит из призмы, сечение которой может быть:
- прямоугольным треугольником, если используется на простой наклонной плоскости.
-равнобедренным треугольником, если используется на двойной наклонной плоскости.
Эти два сечения могут быть изменены, если начальная часть плоскости скошена.

Простой клин (см. рис. C.15)

Это устройство позволяет увеличить силу Fv, которая получается, применяя меньшую силу Fs, Если высота клина уменьшена относительно его основания, возможно получить значительное соотношение действующих сил.

Примеры:
I. Требуется развить силу Fv =1000 Н, используя клин с размерами a = 10 мм и b = 100 мм. Необходимо рассчитать силу Fs:
Fs = Fv _* a/b = 1000 _* 10/100 = 100 Н
Если высота a) клина уменьшена до половины, то есть до 5 мм, сила Fs будет уменьшена до значения:
Fs = 1000 x (5/100) = 50 Н
Тот же самый результат 50 Н может быть получен, увеличивая вдвое длину основания b:
Fs = 1000 x (10/200) = 50 Н
Очевидно в этом случае, что пространство действия такого клина станет большим. Значит, необходимо обеспечить достаточное пространство, чтобы клин завершил прямолинейное движение. В результате линейного движения клина происходит перпендикулярное движение, при котором действует сила Fv.
При равной длине хода можно изменить перпендикулярное смещение по направлению Fv, изменяя отношение сторон наклонной плоскости.

Пример
1) Цилиндр с ходом 50 мм перемещает клин с размерами a = 10 мм, b = 100 мм. Каково будет смещение s по направлению силы Fv?
Используем формулу s = a x (C/b) и получим: s = 10 x (50/100) = 5 мм
Если изменить исходные данные: a = 5 мм и b = 100 мм: s = 5 x (50/100) = 2,5 мм

Пример
2) Сила Fv должна действовать на расстоянии 4 мм посредством клина с размерами a = 10 мм, b = 100 мм. Каково должно быть смещение С для данного клина? Используем формулу C = s x (b/a) = 4 x (100/10) = 40 мм
Если изменить: a = 5 мм и b = 100 мм, тогда от С = 4 x (100/5) = 80 мм.

Двойной клин
Клин в форме равнобедренного треугольника с теми же размерами как у простого клина, то есть a = 10 мм и b = 100 мм и той же приложенной силе Fs = 100 Н, можно получить две равных силы Fv по 100 Н каждая и действующих по той же самой линии действия (перпендикулярно к приложенной силе Fs, но в противоположных направлениях).
У простого клина сила Fs преобразуется только в силу Fv. Какова механическая причина этого процесса?
В простом клине сила, порождающая Fs, делится на две составляющие. Первая, действуя вверх, порождает силу Fv, вторая, действуя вниз, нейтрализуется опорой скользящей плоскости.
В двойном клине отсутствие опорной плоскости (параллельной действию силы Fs) позволяет использовать вторую составляющую силы Fs.
В обоих типах клиньев полная сила Fv, изменяется эффектами трения на скользящих поверхностях.

На фиг. a - d представлены некоторые примеры использования клина (см. рис. C.15)

Фиг. a. Трение скольжения между силой Fv и наклонной плоскостью преобразован в трение качения (которое является незначительным) посредством ролика, установленного на рычаге. Трение скольжения остается между основанием клина и опорной плоскостью.
Фиг. b. Эта комбинация клина и рычага улучшает соотношение между силой Fs и силой Fv. Она также изменяет направление и точку приложения силы Fv.
Фиг c. Клин/рычаг расположен в цилиндрической направляющей и связан непосредственно со штоком поршня. При перемещении клина внутри корпуса приспособления, он воздействует на блок, который передает усилие зажима на подпружиненную пластину.
Фиг. d. Сила зажима действует радиально через четыре стержня, которые перемещаются одновременно, так как наклонные поверхности на центральном валу передают им это движение. Центральный вал связан непосредственно со штоком поршня.