Расчет основных параметров зажимного механизма

Зажимные устройства приспособлений разделяются на простые (элементарные) и сложные (комбинированные), состоящие из нескольких простых. Простые зажимные устройства представляют собой элементарные механизмы (винтовые, эксцентриковые, рычажные и т.д.). Сложные состоят из комбинации простых, соединенных в определенном порядке.

В зависимости от источника привода зажимные устройства подразделяются на ручные, механизированные и автоматизированные.

Ручные устройства приводятся в действие рабочим; механизированные работают от пневматических, гидравлических и др. приводов, но управляются (включение и выключение) рабочим; автоматизированные приводятся в действие и управляются без участия рабочего.

При проектировании приспособлений необходимо по найденной зажимной силе W определить основные размеры зажимного устройства и исходную силу (момент) для приведения устройства в действие. Эти задачи решаются с помощью расчетов элементарных зажимных устройств [2], [7].

Выполнение работы

Пример 1

Проанализировав исходные данные:

W = 7746Н и тип производства – крупносерийное, применяем в качестве привода пневмоцилиндр двойного действия.

Усилие Q, развиваемое на штоке пневмоцилиндра, передается на заготовку по схеме согласно рисунку 1.5.1.

В принятой схеме используется два механизма-усилителя: рычажный и клиновой.

W·l = W₁·l₁·η₁ (17)

, Н (18)

Необходимо определить усилие W₁, приняв плечи рычага l = 50 мм; l₁ = 40 мм и КПД рычажного механизма η₁ = 0,9

Н

Необходимо определить усилие Q по формуле, приняв угол клина

α = 20⁰

, Н (19)

При угле клина α = 20⁰ передаточное отношение i клинового механизма равно 2,13 [2, таблица 111, с.237]

Отсюда

Необходимо определить диаметр цилиндра по формуле, приняв давление сжатого воздуха p = 0,4 МПа и механический КПД пневмоцилиндра η = 0,95

, мм (20)

мм

Принимаем стандартный диаметр цилиндра [2, таблица 137, с. 318]:

D = 160 мм; d = 40 мм при p = 0,4 МПа

Пример 2

В принятой схеме используется два механизма-усилителя: рычажный и винтовой.

Необходимо определить силу затяжки болта Q, приняв плечи рычага L=105 мм, l = 50 мм и η = 0,95

(21)

Отсюда

, Н (22)

или

H

Закрепление заготовок в приспособлении осуществляется затяжкой гайки позиция 27. При этом рабочий создает момент на гаечном ключе (смотри рисунок 1.5.4)

Определяем номинальный (наружный) диаметр резьбы винта d по формуле:

, мм (23)

где с – коэффициент; для основной метрической резьбы с = 1,4;

Q – потребная сила зажима (сила затяжки болта), Н;

[σ] – допускаемое напряжение растяжения (сжатия); для винтов из стали 45 с учетом износа резьбы можно принимать [σ] = 80…100 МПа или по справочнику [2, с. 223]

мм

Полученное значение d округляется до ближайшего большего стандартного значения. Обычно в приспособлениях применяются резьбы от М6 до М48. Принимаем стандартное значение резьбы М16.

Далее определяется момент М, который нужно развить на винте (гайке) для обеспечения заданной зажимной силы Q:

, Н·мм (24)

где r_ср – средний радиус резьбы (можно принимать r_ср = 0,45d);

α – угол подъема резьбы (для резьб от М8 до М52 α изменяется от 3⁰10′ до 1⁰51′);

φ – угол трения в резьбе;

М_тр – момент трения на опорном торце гайки или в месте контакта торца нажимного винта.

При средних значениях α = 2⁰30′; φ = 10⁰30′; В = 1,7d; f = 0,15 можно пользоваться приближенным расчетом М для гаек и звездочек по формуле:

, Н·мм (25)

При d = 16 мм и Q = 2955 Н момент, развиваемый на гайке:

Н·мм

Момент открепления винтового зажимного устройства

(при φ′ > α)

,Н·мм (26)

С учетом того, что при откреплении преодолевается трение покоя, φ′ и f₁ (коэффициент трения в резьбе) следует брать на 30…50% большим, чем в случае закрепления заготовки. С учетом указанного обстоятельства и после всех преобразований можно получить приближенную формулу для момента открепления:

, Н·мм (27)

Аналогично, при d = 16 мм и Q = 2955 Н

Н·мм

Затем длина рукоятки (ключа) l выявляется по заданной силе воздействия (при ручном зажиме Р_пр 150 Н) из условия равновесия гайки (винта):

, Н (28)

или из условия: , мм (29)

или из приложения Г методических указаний.

Отсюда l=12׳16=192 мм

Принимаем длину рукоятки (ключа) l = 190 мм.