Классификация зажимных механизмов

Зажимные механизмы приспособлений делятся на простые и комбинированные. К простым (или элементарным) механизмам отно­сятся клиновые, винтовые, рычажные, эксцентриковые, шарнирно-рычажные и плунжерные.

Комбинированные зажимные механизмы состоят из двух-трех последовательно сблокированных простых механизмов. Например, кли-но-рычажный, винто-рычажный и т.д.

Рис. 1.42 Схема комбинированного ЗМ

При конструировании приспособления всегда возникает задача по известной силе зажима W установить тип и основные размеры за­жимного механизма и рассчитать величину исходной силы Q развива­емой силовым приводом приспособления.

Рис. 1.43 Клиновой ЗМ

Для любого зажимного механизма можно записать уравнения сил и перемещений.

W = Qic, Sw = Sq/c, ic = W.'O, /с > /, ш = Sw/Sq, iu< 1, где /с и т - передаточные отношения сил и перемещений; зависящие от конструктивных параметров зажимного механизма.

Sq - ход силового привода, мм;

Sw - перемещение исполнительного звена зажимного механизма, мм.

Рис. 1.44 Расчетная схема

Передаточное отношение комбинированных механизмов опреде­ляется как произведение передаточных отношений простых механиз­мов /k =/l,/2...m, n - число простых механизмов. т=1//с. Клиновые зажимные механизмы широко используются в приспособлениях, кото­рые характеризуются простотой и компактностью.

Для идеального клина (рис. 1.44) iкл=l/tga, т.е. выигрыш в силе зависит от угла наклона клина а. С уменьшением угла наклона / - уве­личивается, и при достижении значений а равного углу трения ср клин становится самотормозящим, т.е. можно убрать силу Q, а заго­товка останется закрепленной. Угол трения определяется

φ = arctg f, (1.22)

где/ - коэффициент трения в контакте плунжера с клином, при сухом трении стали по стали f= 0,1 и φ= 6°. В реальном клиновом ме­ханизме всегда следует учитывать потери на трение (рис. 1.44). Так, для консольного плунжера имеем

ikk=(l- tg(α+φ) tg φ_2np)/ (tg(α+φ) tg φl) (1.23)

где φ - угол трения на скосе клина;

φ1 - угол трения в направляющих клина;

φ_2пр - угол трения в направляющих плунжера, определенный по

формуле

tgq>2np=3la/tgy2 (1.24)

Передаточное отношение по перемещению клинового механизма

определяется

in.кл=(tg(α+φ)+ tg φl)/ (l- tg(α+φ) tg φ_2np) (1.25)

Для идеального клина inкл=l/iкl=tgα

Р = w l tg(α+φ)) (1.26)

Fl=wltgφl (1.27)

Q = P+F1 = w l(α+φ) +wltg φl (1.28)

Q=1/(tg(α+φ)+ tg φl)

Из условия равновесия плунжера

Р = N*F2 = Ntgφ2 - Р tgφ2 (1.30)

W= W1 -F2, F2Ntgj2 =Ptgj2

W=W1- Ptgj2 (1.31)

Для уменьшения трения и если габариты приспособления позво­ляют, плунжер выполняется с опорным роликом, а для выигрыша в пе­ремещении клин выполняется с двумя углами скоса а и а1.

Рис. 1.45 Схема двухскосого ЗМ

При перемещении по первому скосу (al - угол) клина плунжер быстро подводится к зажимаемой заготовке; при перемещении по ско­су с углом а осуществляется закрепление заготовки. Расчеты клиновых механизмов представлены - Ансеров М.А. Приспособления для метал­лорежущих станков, М. Машиностроение. 1975 г.

Рис. 1.46 Схемы рычажного механизма

Рычажные зажимные механизмы позволяют изменить величину и направление силы зажима. В основу их конструкции положены прямые или угловые рычаги. Конструктивных разновидностей рычаж­ных механизмов много, однако все они сводятся к трем силовым схемам (рис. 1.46).

Пусть 11=12: a) ip = 11/11+12 = 1/2 б) ip=ll/l2 = l в) iu д=(11+12)Л1=2.

В реальных зажимных механизмах следует учитывать потери на трение которые могут достигать 6%. Трение можно учесть путем вве­дения в расчетные формулы коэффициент полезного действия рычага равного /7 = 0,9, для схемы 1 ipM=(1l/l1+l2)η

Рис. 1.47 Схемы механизмов

Винтовые механизмы используются либо (рис. 1.47а) для непостредствен-ного зажима заготовки либо входят в комплект комбинирован­ного механизма (рис. 1.47 б).

Рис. 1.48 Схема винтового механизма

Сам винтовой механизм можно рассматривать как комбинированный состоящий из рычажного с соотношениями плеч l и r_ср и клинового с трением по наклонной поверхности.

iид.рыч = l/ r_ср, i ид.кл= 1/tgα; iид.винт = 1/ r_ср tgα.

В реальных *" мехашгзмах учитьшается потери на трение в резьбе и тогда: iвинт = l/ r_срtg(α+φпр),где l-длина рукоятки ключа; r_ср - сред­ний радиус резьбы; α - угол подъема резьбы tg α = S/2π r_cp; S шаг резьбы; φ_пр - приведенный угол трения φ_пр = arctgfпp.

У механизмов с метрической и трапециидальной резьбой винт перемещается как-бы по V - образному желобу и приведенный коэффи­циент трения определяется f_пр=f/(cosβ/ 2), гдеf- коффициент трения для плоского контакта; β/2 - половина угла при вершине профиля резь­бы.

Например, для метрической резьбы с треугольным профилем

φ_пр=1/ cos 30=1.15f

При f =0,1 сталь по стали f_np=tgα_np =0,115 φ_пр = 6° 40'

У стандартных метрических и трапециидальных резьб углы подъема α =2...4 и поэтому данные резьбы являются самотормозящими.

W=2Ql/dccpt(α+φ_пр)=2Mkp/dccpg(α+φ_пр) (1.34)

Рис. 1.49 Схема эксцентрикового механизма

Эксцентриковые зажимные механизмы находят меньшее приме­нение нежели клиновые, рычажные и винтовые, и используются в приспособлениях как с ручным зажимом так и с механизированным. Достоинством данного зажимного механизма является быстродействие. Однако экцентриковым зажимным механизмам присущ ряд не­достатков:

- малая величина рабочего хода, ограниченная величиной эк­сцентриситета (е):