И силовой многоугольник (б)


Упрощённый расчёт рычажных зажимных устройств (без
учёта сил трения) можно вести из условия равновесия рыча-
гов под действием создаваемых силами Рпр и W моментов
относительно осей вращения. Для зажимных устройств, пред-
ставленных на рисунке 9.6, условие равновесия без учёта
сил трения выражается равенством

отсюда


а% Коэффициент усиления (передаточное отношение сил):


Рис. 9.7 Схемы для расчёта эксцентрикового устройства на самоторможение (а) и силы, привода на рукоятке(б) '>"•'■■

Эксцентриковые зажимные устройства используются в
сложных зажимных системах и приспособлениях тискового
типа. Реже применяются и для непосредственного зажима за-
готовок. Эксцентрики могут быть с цилиндрической (круглые)
и криволинейной рабочей поверхностями. Наибольшее распро-
странение из-за простоты изготовления получили круглые эк-
сцентрики в виде дисков. Исходными данными для определе-
ния основных размеров эксцентриков являются: допуск 5 раз-
мера заготовки от её установочной базы до места приложения
зажимной силы; угол аэ поворота эксцентрика от нулевого
(начального) положения; сила W зажима заготовки. Основны-


ми конструктивными параметрами являются (рис. 9.7): экс-
центриситет е; диаметр d = 2г и ширина Ъэ цапфы (оси); на-
ружный диаметр D3 = 2d3; ширина рабочей части Вд.

При отсутствии ограничения угла поворота эксцентрика
его эксцентриситет определяется по выражению

где sx — зазор, обеспечивающий свободную установку заго-
товки под эксцентрик (обычно принимается sx = 0,2...0,4), мм;

s2 — запас хода, учитывающий неточность изготовления
и износ эксцентрика и предотвращающий переход его через
мёртвую точку (обычно s2 = 0,4...0,6), мм;

8 — допуск размера заготовки, мм;

W_

"7" — запас хода эксцентрика для компенсации упругих

h

отжатий зажимного устройства, мм;

W — сила зажима, Н;

ji — жёсткость системы зажима заготовки в приспособ-
лении (обычно jx = 12000...13000), Н/мм.

С учётом средних значений s1n s2 выражение принимает
вид:

Эксцентриситет е при ограничении угла поворота аэ (зна-
чение аэ значительно меньше 180 °) можно определить по
формуле

Радиус цапфы г = d3/2 эксцентрика при заданной шири-
не Ьэ из условий работы на смятие:


О'-у

4-:

где W — сила зажима, Н;

[асм\ — допускаемое напряжение смятия, можно прини-
мать для стальных пар [стсм] = 150...400, МПа.

Диаметр D3 эксцентрика определяется из условий само-
торможения, для наилучшего обеспечения которого рекомен-
дуется выдерживать равенство D9Je = 14 (условие самотор-
можения будет выполняться до значения этого отношения,
равного 20). Поэтому диаметр эксцентрика при ориентиро-
вочных расчётах можно принимать D9 = (14...20)е.

При более точных расчётах радиус эксцентрика г3 в усло-
виях обеспечения самоторможения механизма находится из
рассмотрения действующих на эксцентрик сил (рис. 9.7). Из
схемы (рис. 9.7, а) следует, что равнодействующая реакция
заготовки (равна силе зажима W) и силы трения F в контак-
те эксцентрика с заготовкой должна быть равна и противо-
положно направлена реакции со стороны цапфы эксцентри-
ка. Последняя должна проходить по касательной к кругу
трения радиусом р (р = rf), здесь г — радиус цапфы, мм;
/' — коэффициент трения покоя в цапфе, для полусухих по-
верхностей /'= 0Д2...0Д5; угол трения покоя <р= 6...8. Тогда

где Л — толщина перемычки (рис. 9.7, б), мм.


Угол ах поворота (рис. 9.7, а) для наименее выгодного
положения по условиям самоторможения можно определить
по формуле:

Ширина Вэ рабочей части эксцентрика может определять-
ся из формулы:

где [<т] — допускаемое напряжение в месте контакта эксцент-
рика с заготовкой, для закаленных сталей [<т] = 800... 1200 МПа;

W — сила зажима, Н;

Ei, E2 — модули упругости соответственно материалов
эксцентрика и соприкасающейся с ним детали приспособле-
ния или заготовки (для сталей Е = 2 • 105...2,2 • 105), МПа;

А*1> А*2 — коэффициенты Пуассона соответственно для ма-
териалов эксцентрика и контактирующего элемента (для ста-
лей ц = 0.25...0.3).

При Ei = Е2 = Е и Hi = ц2 = 0,25

откуда:

Полученные расчётом размеры круглого эксцентрика (е,
г, Ьэ, гэ, Вэ) необходимо увязать со стандартными размерами.

В заключение необходимо установить зависимость меж-
ду потребной силой зажима W и моментом на рукоятке экс-
центрика М = Рпр1 (рис. 9.7, б). Из условия равновесия меха-
низма следует, что сумма моментов всех действующих сил
относительно оси поворота эксцентрика равна нулю, т.е.:


где а' = 180 ° - a;

,r f — коэффициент трения в зоне контакта эксцентрика и

заготовки.

Для получения упрощённого уравнения равновесия при-
нимается:

Полученная приближенная формула позволяет определять
значение приводного момента М = Рпр1 с точностью до 10 %,
что вполне допустимо. При заданном I:

По приведённому упрощённому уравнению можно опре-
делять I при заданной Рпр или развиваемую существующим
устройством силу W.

Центрирующие установочно-зажимные устройства выпол-
няют одновременно функции установочных и зажимных эле-
ментов. Поэтому установочные элементы таких механизмов
должны быть подвижными в направлении зажима, а для
сохранения установочных свойств закон их относительного
перемещения должен быть задан и реализован в конструк-
ции приспособления с достаточной точностью. К самоцент-
рирующим устройствам относятся патроны (трёхкулачковые,
цанговые, клиноплунжерные, клиношариковые, мембранные,
упругие с гидропластмассой); тиски с реечнозубчатыми или
винтовыми механизмами; оправки с различными разжим-
ными элементами. В качестве установочно-зажимных эле-
ментов устройств используются кулачки, цанги, призмы,
шарики, гофрированные кольца, тонкостенные втулки, та-
рельчатые пружины и т.п.


В машиностроительном производстве наиболее часто ис-
пользуются трёхкулачковые и цанговые патроны, различные
оправки. Расчёт трёхкулачковых патронов в зависимости от
конструкции может сводиться к расчёту одного или несколь-
ких из рассмотренных выше механизмов.

Цангами называются разрезные пружинящие втулки,
которые могут центрировать заготовки по внешним и внут-
ренним цилиндрическим поверхностям. На рисунке 9.8.
а, б приведены конструкции цанговых механизмов для цен-
трирования заготовок по наружной поверхности. Продоль-
ные прорези превращают каждый лепесток Цанги в кон-
сольно закрепленную балку, которая получает радиальные
упругие перемещения при продольном движении за счёт
взаимодействия конусов цанги и корпуса. Так как ради-
альные перемещения всех лепестков цанги происходят од-
новременно и с одинаковой скоростью, то механизм при-
обретает свойство самоцентрирования. Число лепестков
цанги зависит от её рабочего диаметра d и профиля заго-
товок (рис. 9.8, в). При d <, 30 мм цанга имеет три лепест-
ка, при 30 < d < 80 мм — четыре, при d > 80 мм — шесть
лепестков. Для сохранения работоспособности цанги де-
формация её лепестков не должна выходить за пределы
упругой зоны. Это определяет повышенные требования к
точности выполнения диаметра базовой поверхности заго-
товки, который должен быть выполнен не грубее 9-го ква-
литета точности.

Каждый лепесток цанги представляет собой односкосный
клин (рис. 9.8, а, б, г). Поэтому для приближённого расчёта
силы тяги (привода) Рпр цанги можно пользоваться форму-
лами для расчёта клина. Но рассчитанная таким образом сила
тяги не будет полностью соответствовать фактически потреб-
ной силе Рпр, так как она должна затрачиваться и на дефор-
мацию лепестков цанги на величину у, равную половине за-
зора между цангой и заготовкой.

Силу тяги (привода) цанги Рпр при работе без упора мож-
но определять по формуле:


ще W — потребная сила зажима заготовки, Н;

W — сила сжатия лепестков цанги для выбора зазора
между её губками и заготовкой, Н;

а — половина угла конуса цанги, град;

«Pi — угол трения в стыке конических поверхностей цан-
ги и корпуса, град.

Силу W можно найти из рассмотрения зависимости про-
гиба консольно закреплённой балки (одного лепестка) с вы-
летом I (рис. 9.8, г):

Тогда для всех лепестков:

Рис. 9.8 Цанговые механизмы:

а — с цангой, работающей на растяжение; б — с цангой,

работающей на сжатие; в — разновидности цанг;

г — расчётная схема


где Е — модуль упругости материала цанги (можно прини-
мать для стальных цанг Е = 2 • 10...2,2 • 10 МПа);

i — момент инерции сектора сечения (тонкого кольца)
цанги в месте заделки лепестка, мм);

у — стрела прогиба лепестка, мм: у = s/2 (здесь s —
радиальный зазор между цангой и заготовкой, мм);

I — длина (вылет) лепестка цанги от места заделки до
середины конуса, мм.

Момент инерции сектора сечения лепестка цанги
(рис. 9.8, г) определяется по формуле:

где D — наружный диаметр поверхности лепестка в месте
сечения, мм;

h — толщина стенки лепестка, мм;

ctj — половина угла сектора лепестка цанги, рад.

Если принять Е = 2,2 • 105 МПа и у = s/2, то расчёт W
можно вести по формулам:

для трёхлепестковой цанги

для четырёхлепестковой цанги

При наличии осевого упора сила тяги (привода):

где <р2 — угол трения в контакте между цангой и заготовкой.
Рассчитывать Рпр можно по коэффициенту усиления, т.е.

где ky — коэффициент усиления (передаточное отношение
сил: , принимается по таблице 9.5.


Таблица 9.5
Характеристика цанговых механизмов

 

 

 

 

 

Схема зажима Характе- ристика Половина угла конуса цанги а, град
Зажим без осе- вого упора ку 7,23 5,23 3,53 2,63 1,67 1,16 0,97 0,82
кпд 0,25 0,46 0,62 0,71 0,78 0,81 0,82 0,82
Зажим с осевым упором ку 4,20 3,44 2,61 2,08 1,49 1,03 0,89 0,75
кпд 0,15 0,31 0,46 0,56 0,65 0,72 0,73 0,75

9.4 Выбор и расчёт приводов

В создаваемых приспособлениях следует стремиться к
замене ручного труда механизированным. Для этого в при-
способлениях используются приводы, которые могут быть
пневматическими, гидравлическими, пневмогидравлически-
ми, магнитными, электромеханическими, центробежно-инер-
ционными, от сил резания (энергия привода главного дви-
жения станков), от движущихся элементов станков. С при-
менением механизированных приводов облегчается труд ра-
бочих, создаются более стабильные по значению зажимные
силы, обеспечивается возможность автоматизации процессов
обработки, повышаются быстродействие приспособлений и
производительность оборудования. Наиболее часто в приспо-
соблениях используются пневматические, пневмогидравли-
ческие, электромоторные приводы.

Пневматические приводы могут быть поршневыми, ди-
афрагменными, сильфонными и вакуумными. Поршневые и
диафрагменные пневмоприводы подразделяются: по схеме
действия — на односторонние и двусторонние; по методу ком-
поновки с приспособлением — на прикреплённые, встроен-
ные и агрегатированные; по виду установки — на стацио-
нарные и вращающиеся; по количеству приводных систем —
на одинарные и сдвоенные. В таблицах 9.6 и 9.7 приведены
параметры наиболее часто используемых пневмоприводов.


Таблица 9.6
Параметры пневмоцилиндров

 

 

Параметр     Диаметр D цилиндров, мм
Толщина стенки цилиндра, мм: чугунного стального 8 4 10 6 12 6,5 7,5 16 9 16 10
Диаметр шпилек с d\, мм М8 М8 М10 М10 М12 М16 М20 М20 М24
Количество шпи- лек
Диаметр штока d, мм
Диаметр резьбы на штоке, мм М10 М10 М12 М16 М20 М20 М24 мзо М36

Таблица 9.7
Параметры диафрагменных пневмокамер

 

 

 

 

Толщина диафрагмы t, мм 3...4   4...5 5...6 6...8 8...10
Расчётный диаметр диа- фрагмы D, мм
Диаметр опорной шайбы d\, мм для резинотканевых диафрагм Д = 0JD
для резиновых диафрагм D\ = D - 2/ - (2...4)

Схемы поршневых (пневмоцилиндры), диафрагменных
(пневмокамеры) и сильфонных пневмоприводов показаны на
рисунке 9.9. В пневмоцилиндрах применяются уплотнения.
Они необходимы в кольцевых зазорах между поршнем и ци-
линдром, штоком и крышкой и в неподвижных соединени-
ях, где возможна утечка воздуха. В современных пневмоци-
линдрах используются в основном две разновидности уплот-


нений (рис. 9.9, а): манжеты 1 V-образного сечения из мас-
лостойкой резины для уплотнения поршней и штоков и коль-
ца 2 круглого сечения из маслостойкой резины для уплотне-
ния поршней, штоков и неподвижных соединений. Срок служ-
бы уплотнений до 10 тыс. циклов.

Пневмокамеры (рис. 9.9, б) представляют собой конст-
рукцию из двух литых или штампованных чашек, между
которыми зажата диафрагма из прорезиненной ткани (бель-
тинг) или резины. Срок службы диафрагм от 0,6 до 1 млн.
циклов.

Рабочая полость сильфонного привода (рис. 9.9, в) — это
гофрированная замкнутая камера 1 из тонколистовой корро-
зионностойкой стали, латуни или фосфористой бронзы, уп-
руго расширяющаяся под давлением подаваемого в неё сжа-
того воздуха в направлении рабочего хода штока 2. Обрат-
ный ход осуществляется при подаче воздуха внутрь корпуса
(камеры) 3. Сильфон уплотнений не требует. Рабочий ход
штоков пневмокамеры и сильфонного привода ограничен
возможной упругой деформацией диафрагмы и сильфона, в
то время как у пневмоцилиндра он может быть практически
любым.


Рис. 9.9 Схемы пневмоприводов: а — поршневого; б — диафрагменного; в — сильфонного

Расчёт пневмоприводов (цилиндров и камер) при их за-
данных размерах сводится к определению развиваемой силы


на штоке Рш. Часто решается обратная задача, когда по за-
данной силе Рш и известному давлению в пневмомагистрали
выявляются размеры пневмопривода, осуществляется его
выбор или конструирование.

Силы на штоке поршневых пневмоприводов подразделя-
ются на толкающие и тянущие (шток работает соответствен-
но на сжатие и растяжение) и определяются по формулам:
для привода одностороннего действия:

для привода двустороннего действия:
толкающая сила

тянущая сила

для сдвоенного привода:

толкающая сила

тянущая сила

где D — диаметр поршня пневмоцилиндра, мм;

р — давление сжатого воздуха, МПа (в практике обычно
р = 0,4...0,6 МПа);

Рп — сила сопротивления возвратной пружины при край-
нем рабочем положении поршня, Н;

d — диаметр штока пневмоцилиндра, мм;

г] — КПД (обычно г] = 0,85...0,95; чем больше диаметр D
цилиндра, тем выше КПД).

Для обратной задачи приведённые зависимости решаются
относительно диаметра цилиндра D. При расчёте D по тяну-
щему усилию Р'ш диаметр штока d выражается через D (мож-
но принимать d = (0,325...0,545)D; чем больше диаметр ци-
линдра А тем большую долю его составляет диаметр штока d.


Для диафрагменных приводов рациональные длины L
рабочих ходов штока можно принимать в следующих преде-
лах: для тарельчатых (выпуклых) резинотканевых диафрагм
L = (0,25...0,35)D; для плоских резинотканевых диафрагм
L = (0,18...0,22)D (от 0,12D до 0.15D в сторону от штока и от
0,06D до 0,071) в сторону штока); для плоских резиновых
диафрагм L = (0,35...0,45)£>). Следует иметь в виду, что чем
больше ход штока, тем меньше развиваемая на нём сила.

Приближённый расчёт силы на штоке пневмокамер дву-
стороннего действия приведён в таблице 9.8.

Таблица 9.8
Формулы расчёта силы на штоке пневмокамер
двустороннего действия

Вакуумными называются приводы, с помощью которых
под обрабатываемой заготовкой или над ней создаётся разре-
жение, в результате чего заготовка надёжно прижимается к
бурту этой полости всей опорной поверхностью. В вакуум-
ных приводах для создания разрежения используются пнев-
моцилиндры или вакуумные насосы.

Конструкция вакуумных приспособлений (рис. 9.10) про-
ста, так как в них не требуется создания специальных меха-
нических устройств для закрепления обрабатываемых заго-


товок. Особенно удобно применение приспособлений с ваку-
умным приводом для обработки плоских тонкостенных заго-
товок из диамагнитных материалов.

Обычно на опорной поверхности корпуса 7 (рис. 9.10, а)
приспособления по контуру, соответствующему конфигура-
ции базовой поверхности обрабатываемой заготовки 2, вы-
полняется специальная канавка, в которой размещается ре-
зиновая прокладка 3. Эта прокладка на определённую высо-
ту должна выступать из канавки в момент загрузки приспо-
собления. После включения приспособления в сеть вакуум-
ного насоса в полости А создаётся разрежение. При этом за-
готовка деформирует прокладку и плотно поджимается к
опорной поверхности приспособления с силой Р = W.

Для зажима плоских заготовок с поверхностями боль-
шой протяжённости могут использоваться вакуумные при-
способления в виде плит с хорошо обработанной рабочей по-
верхностью и большим количеством отверстий диаметром d.

Силу зажима обрабатываемой заготовки можно опреде-
лить по формуле

где ра — атмосферное давление (U,l МПа или точнее
0,1013 МПа);

р0 — остаточное давление в камере после разрежения
(принимается р0 = 0,01...0,015 МПа);


Рис. 9.10 Схема вакуумного приспособления с заготовкой в отжатом (а) и прижатом (б) состояниях

Fa — активная площадь (при зажиме круглых загото-
вок, как показано на рисунке 9.10, б;


ври установке заготовок на плиты с множеством отверстий

'У

здесь d — диаметр отверстий;

я — число отверстий на плите в пределах контура заго-
товки);

ke — коэффициент герметичности вакуумной системы
(йг = 0,8...0,85).

Вакуумные приспособления следует проверять на соот-
ветствие развиваемой силы W условиям равновесия закреп-
лённых заготовок, находящихся под действием сдвигающих
сил обработки Р. Уравнение равновесия может иметь вид:

где к — коэффициент запаса;

/ — коэффициент трения (f = 0,3...0,4).

Гидравлические приводы представляют собой поршневые
устройства, приводимые в действие от отдельного (реже груп-
пового) насоса.

Рабочей жидкостью служит масло индустриальное И-20А
или И-40А (табл. 7.6). В сравнении с пневматическими гид-
равлические приводы более компактны из-за высокого дав-
ления масла (до 10 МПа и выше). Гидроцилиндры могут быть
одностороннего и двустороннего действия. На рисунке 9.11
представлена схема гидравлического зажимного устройства
с цилиндром 2 двустороннего действия. Питание системы
осуществляется насосом 4, который подаёт масло через зо-
лотник 1 ручного управления в левую (рабочий ход) или в
правую (обратный ход) полости цилиндра. После зажатия
заготовки масло сбрасывается через предохранительный кла-
пан 3, отрегулированный на требуемое для надёжного удер-
жания заготовки при обработке давление.

В станочных приспособлениях широко применяются нор-
мализованные встраиваемые гидроцилиндры двустороннего


и одностороннего (с возвратной пружиной) действия с внут-
ренним диаметром цилиндров 32, 40, 50, 60, 80,100 и 125 мм.

Чаще всего гидроцилиндры закрепляются на корпусах
приспособлений с помощью резьбовой шейки. При выборе
привода следует учитывать, что гидроприводы приспособле-
ний применяются только на гидрофицированных станках. В
случае необходимости применения гидравлических приспо-
соблений на обыкновенном оборудовании требуется оснаще-
ние этих станков индивидуальными насосными станциями
высокого давления.

Исходными данными для расчёта гидравлических при-
водов являются: потребная сила на штоке Рш, ход поршня L
и давление жидкости (масла) рж.

При заданном давлении жидкости рж диаметр цилиндра D
(рис. 9.11) можно определить из зависимостей для расчёта
сил на штоке Рш:

Рис. 9.11 Схемы гидропривода,

рычажного зажимного устройства приспособления,

насосной станции и механизма управления ими


для цилиндровдвустороннего действия:

1'!

|к>лкающая сила,обычно рабочий ход),

(тянущая сила, обратный ход);

для цилиндров одностороннего действия:

где Dad — диаметры цилиндра и штока, мм;

рж — давление жидкости в магистрали, МПа;
* г\ — КПД (ту = 0,9...0,97);

Рп — сила сопротивления возвратной пружины при край-
нем рабочем положении поршня, Н.

Из приведённых выше зависимостей можно выразить
диаметр поршня D (мм) следующими формулами:
для цилиндров двустороннего действия:

(толкающая сила, обычно рабочий ход),

(тянущая сила, обратный ход при отношении d/D =?= 0,5),
для цилиндров одностороннего действия:

Сила тяги Рт однолопастного гидропривода (рис. 1.28),
ипюльзуемая для закрепления обрабатываемых заготовок
и приспособлении, определяется по крутящему моменту М,


который необходимо получить на оси резьбового соедине-
ния. Сила на лопасти (Н):

где рж — давление жидкости (масла), МПа;

I — длина лопасти (в направлении оси гидроцилинд-
ра), мм;

Ь — ширина лопасти (в радиальном направлении), мм.

Момент силы Рл относительно оси гидроцилиндра (сила
приложена в середине ширины лопасти):

где D — диаметр гидроцилиндра.

Этот момент должен превышать момент Мх (Н-мм) силь
сопротивления в резьбовом соединении:

где Рт — осевая сила (сила тяги), действующая вдоль вин
тового соединения, Н;

dcp — средний диаметр резьбы, мм;

а — угол подъёма винтовой линии, град;

<р — угол трения в резьбе, град.

С учётом КПД tj

откуда сила тяги

Возможно решение обратной задачи, когда по потребной
силе тяги Рт определяются размеры лопасти I и Ъ. Тогда из
последней формулы по заданному давлению рж определяется
площадь лопасти, т.е. произведение 1Ь. Одной величиной (на-


пример, 0 можно задаться, другая (например, Ь) определяет-
ся делением площади лопасти на первую (I).

Пневмогидравлические зажимные устройства состоят из
пневмопривода и гидравлического усилителя. Для питания
используется сжатый воздух (р = 0,4...0,6 МПа). При боль-
шом давлении масла в гидравлической части устройства
(рж = 8..А0 МПа и более) размеры рабочего цилиндра, на
штоке которого создаётся необходимая сила, весьма незна-
чительны.

Схема пневмогидравлического привода показана на ри-
сунке 9.12. Сжатый воздух
поступает в цилиндр 2 диа-
метром D. Шток поршня это-
го цилиндра диаметром d слу-
жит плунжером гидроцилин-
дра 1 (главный гидроци-
линдр). Масло, вытесняемое
плунжером, поступает по тру-
бопроводу 5 во второй гидро-
цилиндр 7 (рабочий цилиндр)
диаметром 2)^ шток поршня
которого связан с исполни-
тельным механизмом зажима
заготовки. Обратное движе-
ние поршней цилиндров 2 и Рис. 9.12 Принципиальная

7 при отключении привода схема пневмогидравлического

п привода

осуществляется пружинами 3

и 6. Резервуар 4 служит для подачи масла в систему в случае
утечек. В пневмогидравлических системах масло меньше на-
гревается, чем в насосных гидравлических, и меньше вспе-
нивается. Потери энергии в них уменьшаются, а надёжность
работы возрастает. Они просты и дёшевы в изготовлении и
достаточно универсальны в применении. Управление пнев-
могидравлическими приводами можно легко автоматизиро-
вать. При проектировании пневмогидравлических систем ис-
ходными данными являются: потребная сила Рш2 на выход-


ном штоке привода; давление сжатого воздуха р и диаметр Dj
гидроцилиндра 7, подбираемый с учётом возможности раз-
мещения цилиндра в приспособлении.

Из условия равновесия штока пневмоцилиндра 2, на ко-
торый действуют одновременно сила давления воздуха и сила
давления жидкости в цилиндре 1:

отсюда

тц,ерж — создаваемое давление жидкости в гидросистеме, МПа;
ky — коэффициент усиления:

Тогда сила Рш2 на штоке гидроцилиндра 7

где ho6 — общий КПД пневмогидравлического привода
(Лоб = 0,8...0,85).

По приведённым формулам можно определять Рш1 и Рш2,
для уже существующих пневмогидроприводов. Для опреде-
ления диаметра D пневмоцилиндра нужно из последнего урав-
нения выразить ky, т.е.:

отсюда


где d — диаметр штока пневмоцилиндра-плунжера главного
гидроцилиндра, мм.

Значение d можно принимать по соотношению
d = (0,4:...0,57)D1 (здесь Dx — диаметр рабочего гидроцилин-
дра). При d = 0,411)! последняя формула для расчёта D при-
нимает вид:

-з
i

Электромагнитные и магнитные приводы применяются
обычно в виде плит и планшайб для закрепления стальных и
чугунных заготовок с плоской базовой поверхностью. К пре-
имуществам электромагнитных приспособлений относятся:
равномерное распределение силы притяжения по всей опор-
ной поверхности, высокая жёсткость, свободный доступ к
обрабатываемым поверхностям заготовки, удобство управле-
ния приводом.


Рис. 9.13 Схемы устройств магнитного действия: а — электромагнитная плита; 6 — магнитная призма

На рисунке 9.13, а показана схема электромагнитной
плиты, состоящей из корпуса 6 (из стали 10 или серого чугу-


на СЧ10) с электромагнитами 1 (сердечники электромагни-
тов из стали 1.0) и крышки 5 (из стали 10 или чугуна СЧ10),
в которой заключены полюсники (полюса) 4 (из стали 10).
Полюсники окружены изоляцией 3 из немагнитного матери-
ала (латунь, медь, эпоксипласт и т.п.). Заготовка 2 устанав-
ливается на рабочую поверхность крышки 5. Являясь про-
водником, заготовка при установке её на зеркало плиты за-
мыкает магнитный поток между полюсами, что обеспечива-
ет определённую силу притяжения.

Расчёт приспособлений с электромагнитным приводом
производится в описанной ниже последовательности.

1. По шагу расположения полюсов (для плит длиной
300...900 мм — шаг 35...50 мм) и отношению их суммарной
площади (без учёта площади прослоек магнитной изоляции)
к площади опорной поверхности приспособления (обычно
0,35...0,45) назначается число пар полюсов 2т.

2. Определяется сила прижима, приходящаяся на одну
пару полюсов,

где W — потребная сила прижима заготовки, Н.

3. Выявляется площадь поперечного сечения сердечни-
ка 5 (мм):

где В — магнитная индукция материала (табл. 9.9), Тл.

4. Определяется общее магнитное сопротивление магни-
топровода RM (Гн1)

где llt l2, .«, 1п — длины участков магнитопроводов (участка-
ми магнитопроводов являются: заготовка, зазоры воздушные
участки, сердечники, полюсники, корпус; величину зазоров


Таблица 9.9
Значения магнитной индукции В

и абсолютной магнитной проницаемости fu'a

 

 

Напряжённость магнитного поля, А/м   Д Тл     /СГн/м  
Чугун СЧЮ Сталь 10 Воздух Чугун СЧЮ Сталь 10 Воздух
0,16 0,590 1,44 0,002
0,24 0,640 1,52 0,003 L
0,32 0,685 1,57 0,004  
0,40 0,725 1,60 0,005  
0,80 0,850 1,70 0,010  
1,20 0,950 1,77 0,015  
1,60 1,025 1,82 0,020  
2,00 1,080 1,85 0,025  

можно принимать при базовой поверхности заготовки: чёр-
ной — 0Д...0.3, предварительно обработанной — 0.05...0Д,
отделанной — 0,02...0,05, доведенной — до 0,02 мм);

fi'al, ц'а2,-.., ц'ап — абсолютная магнитная проницаемость
материала каждого участка (табл. 9.9), Гн/м;

S1, S2, ..., Sn — площадь поперечного сечения каждого
участка, м .

5. Выявляется общий магнитный поток Ф (с учётом 30 %
потерь), Вб:

Ф = 0JBS,

где S — площадь поперечного сечения сердечника, м2.

Подсчитывается количество ампер-витков 1тсов катушки:

где 1т — сила тока (1т обычно задаётся), А;
C0g — количество витков катушки.

6. Определяется диаметр провода dnp (мм) катушки:


гдеJ — допускаемая плотность тока (принимается
J= 2...3A/mm2).

После расчёта катушка проверяется на нагрев путём оп-
ределения площади поверхности охлаждения катушки, при-
ходящейся на 1 Вт мощгэсти. Считается приемлемым, если
на 1 Вт мощности приходится более 10 см площади поверх-
ности охлаждения катушки.

Магнитные приводы имеют преимущества перед элект-
ромагнитными из-за электробезопасности работы и пони-
женной стоимости эксплуатации. Магнитные зажимные ус-
тройства представляют собой плиты, планшайбы и при-
змы. На рисунке 9.13, б показана магнитная призма для
закрепления цилиндрических заготовок. При горизонталь-
ном положении магнита 1 магнитный силовой поток про-
ходит через обе щеки 2, 4 призмы, замыкается через заго-
товку 3 и поджимает последнюю к наклонным поверхнос-
тям щёк. Щёки (половинки) призмы разделены немагнит-
ными пластинами-изоляторами 5. При вертикальном по-
ложении магнита 1 магнитный поток замыкается щеками
призмы и заготовка освобождается (отжимается). Подоб-
ным образом работают плиты с подвижным блоком посто-
янных магнитов (рис. 1.31). Постоянные магниты могут
изготавливаться из литых магнитотвёрдых сплавов ЮНД8,
ЮНДК18С, ЮН14ДК24, ЮНДК35Т5БА и других магнит-
ных материалов.

При определении сил зажима магнитных приводов сле-
дует исходить из условий, что современные приспособле-
ния с постоянными магнитами могут развивать при дове-
денной (притёртой) базовой поверхности заготовки прижим-
ную силу до 150 Н на 1 см площади контакта заготовки с
опорной поверхностью приспособления. С увеличением ше-
роховатости базовой поверхности прижимная сила умень-
шается. Так, при шлифованной базовой поверхности заго-


^ Рис. 9.14 Схема электромеханического привода

товки прижимная сила уменьшается на 10... 20 %, при гру-
бо шлифованной — на 30...40 %, при грубо обработанной
строганием на — 50... 70 %, при черновой (литой или штам-
пованной) на — 60...80 % .

Электромеханические приводы (рис. 9.14) представляют
собой электромоторные устройства с муфтой тарирования
крутящего момента. Эти устройства используются в приспо-
соблениях для токарно-револьверных и агрегатных станков
и в качестве приводов винтовых зажимов приспособлений


Дата добавления: 2021-06-28; просмотров: 381;

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: 0.076 сек.