Конструкция и расчет рычажных зажимов

Рычажные зажимы бывают разнообразные по конструктивным схемам и довольно широко применяются благодаря быстроте их действия.

Рычажные зажимы используют в виде двухплечевого рычага в сочетании с различными силовыми источниками, которые обеспечивают постоянное приложение силы.

При помощи рычага можно изменять величину и направление силы зажима, а также осуществить одновременное закрепление заготовки в двух местах.

Существуют три основных схемы рычажных зажимов (рассматриваются идеальные механизмы без учёта сил трения).

Рисунок 6.9 – Схемы рычажных зажимов

Анализ приведенных схем показывает, что первая схема даёт наиболее компактную конструкцию, однако передаточное отношение сил в ней всегда меньше единицы.

Вторая схема применяется в тех случаях, когда требуется изменить направление исходной силы.

Третья схема даёт наибольший выигрыш в силе (наибольшее передаточное отношение), однако в конструктивном отношении она громоздка, а в эксплуатации неудобна, т.к. требует большого рабочего хода силового источника и усложняет загрузку заготовки под рычаг.

Рассмотрим расчет силы зажима рычагом (рис 6.10). Силовой расчёт при расчёте силы зажима рычагом производить необходимо с учётом сил трения.

Рисунок 6.10 – Схема сил, действующих в рычажном зажиме

При закреплении рычагом возникают силы трения F₁ и F₂ на поверхностях контакта рычага со штоком привода и заготовкой. В цапфе рычага возникает реакция S, создающая на плече ρ=rf момент инерции, где ρ – радиус круга трения.

Угол φ_ср отклонения силы S с достаточной точностью можно принять равным среднему значению между φ1 и φ2:

.

Силу S можно принять равной сумме сил Т₁ и Т₂ – .

Из условия равновесия рычага имеем:

Тогда, учитывая формулы для определения F₁, F₂, S,

.

Откуда

. (6.18)

Потери на трение в рычажном зажиме составляют 1,5…6%.

В отличие от рычажного в шарнирно-рычажном механизме рычаг имеет два шарнира на концах: через один из них от привода передаётся сила W, через второй – изменённая сила Q на заготовку или другой простой механизм зажима.

В приспособлениях используют три разновидности шарнирно-рычажных механизмов: однорычажные; двухрычажные одностороннего действия; двухрычажные двухстороннего действия.

На рис.6.11, а приведена схема зажима с однорычажным шарнирно-рычажным механизмом. Он состоит из ползуна 1, воспринимающего силу W, рычага 2 и двуплечего рычага 3, зажимающего заготовку 4. Рычаг 2 образует с направлением силы зажима Q угол α. В идеальном механизме (без учёта сил трения) равнодействующая R сил Q и W передаётся от ползуна к шарниру С вдоль оси рычага 2 и в точке CQ=W*1/tgα.

Рисунок 6.11 – Схема шарнирно-рычажных зажимных механизмов

В реальном механизме возникает трение в шарнирах и направляющих ползуна, поэтому равнодействующая отклоняется от направления α, и тогда

W = Q [tg (α + β) + tgφ], (6.19)

где φ — угол трения в направляющих ползуна; β — угол, учитывающий отклонение R за счет трения в шарнирах (см. рис. 6.11, б); величину угла определяют по формуле

.

Из уравнения (6.19) видно, что сила W уменьшается с уменьшением α. Это изменение α приводит к уменьшению хода механизма, который определяют по формуле

S_Q = l (1 – cos α).

Недостатком этих механизмов в сравнении с клином является непостоянство силы Q, вызванное колебаниями угла α, при зажиме партии заготовок с размером Н в пределах допуска δ (см. рис. 6.11, а).

Двухрычажные механизмы одностороннего действия (рис. 6.11, в, г) отличаются от однорычажных тем, что исходная сила W поровну делится между двумя рычагами. Поэтому такие механизмы дают вдвое меньшую силу зажима по сравнению с однорычажными. Но двухрычажные механизмы обладают вдвое большим запасом хода.

Для механизмов, представленных на рис. 6.11, в, д,

W = 2 Qtg (α + β).

Для механизмов, представленных на рис.6.11, г, е,

, (6.20)

Для двухрычажных механизмов ход рычага

S_Q = 2l (1 – cos α). (6.21)