Продолжение таблицы 9.4

например, при фрезеровании пазов, и~°™*»>™ *u««»uoiw*

протягивании плоских поверхностей заготовок в тисках. Рас-
положение точки приложения силы W ниже центра опорной
пластины 3 обеспечивает также надёжный контакт заготов-
ки с опорами 1 тл.2.

Условие равновесия в данном случае выражается уравне-
нием (без учёта возникающих на опорах 1, 2 сил трения)

kM= kPl = Wl_lr откуда

9.3 Выбор и расчёт зажимных устройств

Зажимные устройства приспособлений разделяются на
простые (элементарные) и сложные (комбинированные), со-
стоящие из нескольких простых. Простые зажимные устрой-
ства представляют собой элементарные механизмы (винто-
вые, клиновые, рычажные, эксцентриковые и т.п.); слож-
ные состоят из комбинации простых, соединённых в опреде-
лённом порядке. В зависимости от числа ведомых звеньев
зажимные устройства подразделяются на одно- и многозвен-
ные. Многозвенные устройства могут закреплять одну заго-
товку в нескольких местах или несколько заготовок в много-
местном приспособлении одновременно.

В зависимости от источника привода зажимные устрой-
ства подразделяются на ручные, механизированные и авто-
матизированные .

При расчёте зажимов приспособлений необходимо по по-
требной зажимной силе W определить основные размеры за-
жимного устройства и исходную силу (момент) для приведе-
ния его в действие. Эти задачи решаются с помощью расчё-
тов элементарных зажимных устройств.

Винтовые зажимные устройства (рис. 9.4) применяются
в приспособлениях с ручным закреплением заготовок, в ме-
ханизированных приспособлениях и на автоматических ли-
ниях в приспособлениях-спутниках. Они просты и надёжны
в работе и имеют наибольшее распространение.

При расчёте первым определяется номинальный (наруж-
ный) диаметр резьбы винта d по формуле:

Рис. 9.4 Винтовые зажимные устройства

в виде нажимных винтов:

а — со сферическим торцом; б — с плоским торцом;

в — с башмаком (бугелем),

в виде нажимных гаек:

г — круглой формы; д — шестигранной формы;

1 — винт; 2 — рукоятка (ключ); 3 — гайка

где С — коэффициент, для основной метрической резьбы
С = 1,4;

W — потребная сила зажима, Н;

[о] — допускаемое напряжение растяжения (сжатия), для
винтов из стали 45 с учётом износа резьбы можно принимать
[<т] = 80...100 МПа.

Полученное значение d округляется до ближайшего боль-
шего стандартного значения (обычно от М8 до М52).

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

где г_ср — средний радиус резьбы (можно принимать r_cp = 0,45tf);

а — угол подъёма резьбы (для резьб от М8 до М52 а
изменяется от 3°10' до 1°5');

Ф — угол трения в резьбе;

М_тр — момент трения на опорном торце гайки (рис. 9.4, г, д)
или в месте контакта торца нажимного винта (рис. 9.4, а, б, в):

г_пр — приведённый радиус кольцевого торца, для гаек

D — наружный диаметр кольцевого торца гайки.

При средних значениях а = 2°30'; <р = 10°30'; D - l,7d;
f— 0,15 можно пользоваться приближённым расчётом М для
гаек и звёздочек по формуле М = 0,2dW.

Момент открепления винтового зажимного устройства
(при <р' > а)

С учётом того, что при откреплении преодолевается тре-
ние покоя, <р' и Д (коэффициент трения в резьбе) следует
брать на 30...50 % большими, чем в случае закрепления за-
готовки. С учётом указанного обстоятельства и после всех
преобразований можно получить приближённую формулу для
момента открепления:

При расчёте винтовых устройств с использованием на-
жимных винтов можно использовать приведённые ниже при-
ближённые формулы расчёта момента закрепления:
для нажимного винта, показанного на рисунке 9.4, а

для нажимных винтов с плоским торцом (рис. 9.4, б)

для нажимных винтов с башмаком (рис. 9.4, е)

или (при р = 118 ° и / = 0,16)

Затем выявляется длина рукоятки (ключа) I по заданной
силе воздействия из условия равновесия гайки (винта)
Р_пр1 = М. Отсюда I = М/Р_пр (здесь сила привода Р_пр = 150 Н).

Если длина рукоятки известна, из условия равновесия на-
ходится Р_пр, т.е. Р_пр = М'/l, и сравнивается с силой, прикла-
дываемой рабочим или развиваемой механическим приводом.

Клиновые зажимные устройства обычно применяются в
сложных зажимных системах, но могут применяться и для
непосредственного зажима заготовок. Эти устройства просты
в изготовлении, компактны, позволяют изменять значение и
направление зажимных сил, могут обладать свойством само-
торможения. Чаще всего клиновые зажимные устройства
применяются в виде клиноплунжерных механизмов с одно-
опорными (консольными) и двухопорными плунжерами, без
роликов и с роликами; с односкосными и двухскосными кли-
ньями с опорой на поверхность корпуса и на ролики; с дву-
сторонними и круговыми (в виде конических поверхностей)
клиньями, с двумя и более консольными плунжерами с ро-
ликами и без роликов; с другими схемами устройства.

Расчёт клиновых устройств сводится к определению со-
отношения сил привода Р_пр и зажима W. При известном зна-
чении Р_пр обеспечиваемая клиновым механизмом сила за-
жима (на плунжере) W может определяться графически, ана-
литически и расчётом по коэффициенту усиления.

На рисунке 9.5, а изображён безроликовый клиноплун-
жерный механизм с односкосным клином 4, имеющим рабо-
чую поверхность (скос) под углом а и опирающимся на ци-
линдрическую поверхность корпуса 1, и одноопорным плун-
жером 3.

При графическом способе определения W по известной
силе Р_пр используются векторные уравнения сил, действую-
щих на клин 4 и на плунжер 3. На клин 4, кроме силы Р_пр,
действуют реакции Л₃4 ^со стороны плунжера 3 и f?₁₄ со сто-
роны корпуса 1 устройства, которые из-за возникающих сил
трения отклонены от нормального направления на углы тре-
ния ^и^. Эти углы можно определить по коэффициентам
трения / = tgcp (<р = arctgf). При равновесии клина 4 и равен-
стве значений коэффициента трения на всех контактирую-
щих поверхностях:

В этом уравнении известны значение и направление си-
лы Р_пр, и направление сил Я₃₄ ^и ^14- Поэтому оно может
быть решено графически построением плана сил (рис. 9.5, б).
Если на плане сила Р_пр отложена в определённом масштабе,
то, умножив длину отрезков аЬ и bh на этот масштаб, можно
получить значение i?₃₄ ^и Я₁₄.

Теперь следует составить векторное уравнение сил для
плунжера, непосредственно зажимающего заготовку 2 (плун-
жер или толкатель клиноплунжерного механизма может дей-
ствовать и на какое-либо промежуточное звено комбиниро-
ванного зажимного устройства). На плунжер 3 действует со
стороны обрабатываемой заготовки 2 реакция Д₂₃ (равная по
значению искомой зажимной силе W), реакция й₄₃ со сторо-
ны клина 4 и реакция i?₁₃ со стороны корпуса 1. Уравнение
имеет вид:

В данном уравнении также два неизвестных: сила i?₂₃ = W
сила Д₃₄. Значение силы it₄₃ берётся из построенного ранее
плана сил, действующих на клин 4, так как она равна силе i?₃₄
и направлена в противоположную сторону.

Сила Л₄₃ откладывается от точки h (рис. 9.5, б). Через
концы вектора силы R_i3 проводятся линии, параллельные
линиям действия сил Я₂₃ ⁼ W ^и ^13- В результате получают-
ся векторы искомых сил в том масштабе, в котором отложен
вектор силы R₄₃. Так графическим путём можно найти силу W
или решить обратную задачу — по известной силе W найти
силу привода Р_пр. Однако графическое определение сил тре-
бует тщательных построений и определения направления
действия сил с высокой точностью.

Из силовых многоугольников легко определить соотно-
шение сил привода Р_пр и зажима W аналитически. Для од-
носкосного клина силу Р_пр при заданной силе W и при пере-
даче сил под прямым углом можно найти по формуле

(знак плюс используется при закреплении заготовки, ми-
нус — при откреплении).

Самоторможение безроликового клина будет обеспечивать-
ся при условии а < <р_х + <р₂. Если <р_х = <р₂ = <Рз — <?■, зависи-
мость принимает вид

С помощью приведённой формулы легко выражается ко-
эффициент усиления k_y (передаточное отношение сил):

При известном коэффициенте k_y можно сразу находить
значения W

Значения k_y и коэффициента полезного действия (КПД)
клиноплунжерных механизмов представлены в источниках.

Рычажные зажимные устройства (рис. 9.6) чаще всего
применяются в сложных зажимных системах. С помощью
рычагов можно изменять значение и направление действия
сил, а также закреплять заготовки в двух местах или на-
правлениях.

В результате расчёта выявляются соотношения сил за-
жима W и привода Р_пр. Для двухплечевого изогнутого рыча-
га с учётом сил трения его можно найти из условия (уравне-
ния) равновесия — равенства нулю суммы моментов относи-
тельно оси вращения О (рис. 9.6, а):

где li, l₂, 1\, 1₂ — плечи действия сил W, Р_пр и сил трения
*i = ^Pn_Ph. *1 = ^РпрА. мм;

R₃ — общая реакция оси (цапфы) рычага, направленная
из точки О'пересечения равнодействующих i?_x и R₂ по каса-
тельной к окружности радиусом г и определяемая из силово-
го многоугольника (рис. 9.6, б);

при равных углах трения <р :

при 1_г < 1₂:
при 1_Х = 1₂:

при 1_г > 1₂.

г — радиус круга трения в цапфе;

р = f'r (здесь /' — коэффициент трения в цапфе;
/'= 0,18...0,2; г — радиус цапфы), мм.

После подстановки значений R₃ в уравнение равновесия
можно получить формулы расчёта Р_пр по известным значе-
ниям W для различных условий:

Для двухплечевых прямых рычагов (рис. 9.6, в, г) урав-
нение равновесия будет таким же, как и в предыдущем слу-
чае. После подстановки в уравнение значения

г-.

и решения его относительно Р_пр получается формула расчёта
силы привода по известной силе зажима W: