Мембранные зажимные приспособления. Конструкции и принцип работы

Мембранные зажимы применяют для установки и закрепления та­ких заготовок, как диски, втулки, кольца и т.п. при помощи как внутренних, так и наружных поверхоностей. Основной деталью таких зажимов является упругая мембрана, которая по форме может быть рожково-, чашечно- и кольцеподобной.

Мембранный патрон (рис. 2, а) имеет круглую, закрепленную на планшайбе станка мембрану 1 с симетрично розмещенными на ней кулачками 2. Количество кулачков зависит от размеров мембраны, их может быть от 6 до 12. В шпинделе расположен шток 4 пневмо- или гидроцилиндра, который, двигаясь вправо, изгибает мембрану и раскрывает ее кулачки (рис. 2, б), освобождая заготовку. Движение штока влево дает возможность при помощи кулачков центрировать и зажимать заготовку.

Изготовляют мембраны из высокоуглеродистых сталей (У7 А, 30ХГС, 60С2А, 65Г) с закалкой их до твердости 40...45 HRC.

Мембранные патроны могут обеспечивать точность центрирования до 0,005 мм. Достигают такой высокой точности центрирования путем дополнительной обработки кулачков в собраном патроне.

Рис. 2. Мембранные центровально-зажимные патроны

Исходными данными для расчета патрона являются наибольший момент резан­ия, диаметр базовой поверхности заготовки и расстояние от середины кулачков до средней плоскости мембраны (Рис.2, а). Из условия равновесия отдельного кулачка мембраны радиальная сила на нем

 

(1)

 

где k - коэффициент запаса; М - момент сил резания, Н·мм; n – количество кулачков; f - коэффициент трения между кулачками и заготовкой; d – диаметр заготовки, мм.

Силы Q изгибают мембрану. Для большого количества кулач­ков, учитывая размещение их по окружности радиусом d/2, изгибающий момент

 

(2)

 

где М - момент сил, изгибающих мембрану, Н·мм; l - расстояние от мем­браны до середины кулачка, мм. Силу, которую необходимо приложить к штоку для раскрытия кулачков с мембраной на угол φ, определяют из схемы для расчета мембранногопатрона (рис. 3). С некоторыми упрощениями имеем

или (3)

 

где d1 - наружный (большой) диаметр мембраны, мм; h - толщина мембра­ны,мм;

 

 

Рис. 3. Схемы для расчета мембранного патрона

 

(4)

 

где φ' - угол раскрытия кулачков (изгиба мембраны), град; φ - наименьшее значение угла раскрытия кулачков (изгиба мембраны), необходимого для охвата заготовки наименьшего диаметра, которуюопределяют как

(5)

где Td - допуск диаметра заготовки , мм; Smax - наибольший зазор между заготовкой и кулачками, мм; Е и μ - соответственно модуль упругости и коэффициент Пуассона для материала мембраны; kт - коэффициент момента сил, зависящий от соотношения d1/d и приблизительно может быть определен по такому отношению:

 

Отношение d1/d 1,25 1,50 1,75 2,00 2,25 2,50 2,75 3,00
km 0,215 0,355 0,440 0,490 0,520 0,545 0,560 0,580

 

По значеннию этой силы определяют наибольшее напряжение материала мембраны как

 

(6)

 

где σт – внутреннее напряжение в мембране, МПа; μ - коэффициент Пуассона; r0 – радиус окружности контакта штока и мембраны, мм; h - толщина мембраны, мм. Толщину мембраны принимают от 0,03 до 0,06d1, а радиус окружности контакта мембраны и штока r0 от 3 до 5 мм.

Кроме сплошных применяют также мембраны с центральным отверстием диаметром dц для прохода длинных прутковых заготовок. Для таких мембран угол раскрытия, определенный по формуле (4), умножают на коэффициент k1, а силу на штоке, определенную по формуле (3), - на коэффициент k2 (табл. 1), которые определяют по табл. 1 согласно значению отношений d1/dц та d1/d.

 

Таблица 1Значения коэффициентов k1 и k2

Отношение d1/dц Отношение d1/d
1,25 1,50 1,75 2,00 2,25 2,50 2,75 3,00
Коэффициент k1
1,01 1,02 1,04 1,06 1,08 1,10 1,13 1,16
1,04 1,10 1,17 1,21 1,29 1,39 1,52 1,60
1,06 1,14 1,22 1,31 1,43 1,55 1,74
1,00 1,24 1,40 1,53 1,73
2,5 1,13 1,33 1,55
Коэффициент k2
0,93 0,92 0,90 0,89 0,87 0,86 0,84 0,83
0,87 0,84 0,82 0,80 0,78 0,75 0,67 0,60
0,87 0,83 0,80 0,79 0,77 0,74 0,65
0,88 0,85 0,83 0,81 0,79
2,5 0,92 0,90 0,88

Наибольшее напряжение в материале мембраны с центральным отверстием находят по формуле

 

(7)

Мембранный патрон с пневматическим цилиндром (рис. 2, в) увеличивает силу зажима заготовки. Движение вправо поршня 3 вместе со втулкой 4, закрепленной с ним, обеспечивает изгиб мембраны 1 и освобождение заго­товки 2, а движение его влево позволяет увеличить силы зажима заготовки, так как к упругим силам мембраны добавляется еще и сила поршня.

Задача.Определить силу на штоке и напряжение в материале мембраны для центрирующего патрона (рис. 2 а), передающего крутящий момент сил резания Мр = 15000 Н · мм и имеющего такие конструктивные размеры: d = 62,5 мм; d1 = 125 мм; l = 30 мм; h = 4 мм; количество кулачков п = 8; допуск диаметра заготовки Тd = 0,02 мм; зазор Smax = 0,025 мм; материал мембраны - сталь марки У7А.

Решение. Принимаем для расчетов, что модуль упругости материала мембраны Е = 2,1·105 МПа; коэффициент Пуассона μ = 0,3; коэффициент трения между заготовкой и кулачками f = 0,15 и коэффициент запаса k = 1,5. Радиальную силу на каждом из кулачков определяем по формуле (1) как

 

 

Момент сил, изгибающий мембрану,

 

 

Приняв радиус окружности контакта мембраны и штока r0 = 3 мм и определив наименьшее значение угла раскрытия кулачков по формуле (5) как

 

 

и угла раскрытия кулачков с учетом допуска на диаметр заготовки и наибольшего зазора между заготовкой и кулачками по (4) как

 

 

находим силу на штоке по первой формуле (3):

 

Напряжение в материале мембраны определяем по формуле (7) как

 

 

Такое напряжение значительно меньше предела прочности стали У7 А- 630 МПа.

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Сравнение клеток растений и животных | Гидропластмассовые зажимные приспособления. Конструкции и принцип работы

Дата добавления: 2017-11-21; просмотров: 2872;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.014 сек.