Расчет необходимой силы закрепления заготовки

Подготовим расчетную схему нагружения заготовки (рис. 5), на которой покажем действующие на заготовку силы и их точки приложения.

• , , , – моменты и осевые силы резания при сверлении отверстий Æ 6 и Æ10,5 соответственно;

• – необходимая (искомая) сила зажима;

• , , – силы трения в осевом направлении в местах контакта заготовки с левой, правой опорами и прихватом;

• , , – силы трения в окружном направлении в местах контакта заготовки с левой, правой опорами и прихватом;

• – нормальные реакции по граням призм.

В рассматриваемом случае осевая сила и момент резания уравновешиваются реакциями призм и прихвата. Смещению заготовки от действия осевой силы и момента будут противодействовать силы трения, развиваемые силой зажима .

Рисунок 5 – Схема нагружения заготовки

Условия равновесия заготовки можно выразить уравнениями:

; ; (1)

; ; (2)

где , , – радиусы заготовки в местах контакта ее с левой, правой опорами и прихватом ( мм, мм, мм);

K – коэффициент запаса зажима, который в соответствии с рекомендациями [9; 16] примем равным 2.

Из условия симметрии выбранной точки приложения зажимной силы относительно опор (рис. 5) нормальные реакции R по всем граням призм равны.

Проектируя все силы, действующие на заготовку, на вертикальную ось имеем:

; ; (3)

,

где – угол призмы, который примем равным 90°.

Подставляя (3) в (1) и (2), получим:

;

.

Примем коэффициенты трения .

Тогда после преобразований последние два уравнения могут быть приведены к виду:

; (4)

. (5)

Подставляя в выражения (4), (5) соответствующие численные значения аргументов, имеем:

Н;

< 0.

Как видим, во втором случае значение . Это свидетельствует о том, что наличие осевой силы резания с избытком достаточно, чтобы удержать заготовку от поворота под действием крутящего момента . В то же время, чтобы исключить осевое смещение заготовки под действием силы резания , к ней необходимо приложить силу зажима Н. Последнее значение принимаем для дальнейших расчетов.