Тема 2.8 Методика расчёта основных типов зажимных устройств станочных приспособлений

При конструировании приспособлений по требуемой силе закрепления заготовки устанавливают основные размеры зажимного устройства и определяют исходную силу (момент) на рукоятке или силовом узле привода приспособления.

Расчёт винтовых зажимов

Винтовые зажимы применяют в приспособлениях с ручным закреплением заготовок, в приспособлениях механизированного типа, а также на автоматических линиях при использовании приспособлений-спутников; они просты, компактны и надежны в работе.

Номинальный диаметр винта (мм)

d = C , (8.1)

где С =1,4 — коэффициент для основной метрической резьбы; Q — сила закрепления заготовки, Н; σ — напряжение растяжения (сжатия); для винтов из стали 45 с учетом износа резьбы σ=80÷100 MПa.

Диаметр округляют до ближайшего большего значения. В приспособлениях применяют резьбы от М8 до М42.

Момент, развиваемый на рукоятке или маховике, для получения заданной силы закрепления Q

M = r_cp Q tg(α + ρ) + М_тp (8.2)

где r_ср — средний радиус резьбы; α — угол подъема резьбы; ρ — угол трения в. резьбе; М _тр — момент трения на опорном торце гайки или винта;

М _тр= fQ .

Принимая α = 2°30' (для резьб от М8 до М42 α меняется от 3° 10' до 1^o 57'), ρ = 10° 30', r_ср = 0,45 d, D_н = 1,7d, d_в = d и f = 0,15, получим приближенную формулу для момента на опорном торце гайки

М = 0,2d Q.

Момент открепления винтового зажима при ρ > α

M'=r_cp Qtg(ρ - α)+M_тр.

При откреплении приходится преодолевать трение покоя, и поэтому значения ρ и f нужно брать на 30 — 50 % большими, чем при закреплении. После преобразований получим приближенную формулу

М' = 0,25d Q.

Если заготовка в процессе обработки нагревается, то момент открепления может возрасти.

Для винтов со сферическим торцом (рис. 8.1, а)

М' » 0,ld Q; (8.3)

здесь момент трения на торце из-за своей малости не учтен (М_тр < 0,03М).

Для винтов с плоским торцом (рис. 8.1, б)

М=0,1d Q+

а для винта с башмаком (рис. 46, в), предупреждающим порчу поверхности заготовки,

М=0,1d Q+rf ctg Q.

При α = 120° и f = 0,16

М = 0,1Q (d + r).

Рис. 8.1 Влияние трения на торце винта (гайки) на момент затяжки при постоянной силе закрепления:d = 14 мм, Q = 10 кН

На рис. 8.1, е показано влияние трения на опорном торце на момент, который необходимо развить при затяжке винта (гайки) с основной метрической резьбой для получения одной и той же силы закрепления. При построении принято: r = 6 мм (см. рис, 8.1, a); D_H/d = 0,8 (см. рис. 8.1, б); r = 10 мм; α = 118^o. f=0,15 (см. рис. 8.1, в); D_H/d = 1,7 (см. рис 8.1, г); D_H/d = = 2,5 (см. рис. 46, д).

На рис. 8.2 показаны некоторые конструкции быстродействующих зажимов. Наиболее прост винтовой зажим с разрезной шайбой (рис 8.2, а)или откидной разрезной планкой (рис. 8.2, б). После ослабления гайки 1 (или планки) шайба 2 сдвигается и заготовка 3 снимается через гайку; диаметр последней должен быть меньше диаметра отверстия в заготовке. Применяют также плунжерные устройства (рис. 8.2, в).Они позволяют отводить зажимной элемент 1 на большое расстояние от заготовки 3 и крепить ее поворотом стержня на малый угол.

На рис. 8.2, г показано быстродействующее зажимное устройство с двойным винтом применительно к машинным тискам. При вращении закрепленной на гайке 1 рукоятки 7 момент через подпружиненные шарики 4 передается на винт 5, имеющий с правой стороны мелкую и с левой крупную резьбы. При быстром подводе подвижной губки 6 к заготовке 3 работает левая сторона винта. С возрастанием момента шариковое устройство срабатывает и винт останавливается. При дальнейшем вращении рукоятки начинает работать правая сторона винта, скорость перемещения губки уменьшается, а сила закрепления увеличивается. Упорный шарикоподшипник 8 уменьшает трение на торцовой поверхности гайки. При откреплении заготовки устройство работает в обратном порядке.

Рис. 8.2 Быстродействующие винтовые зажимы

В этом устройстве скорости подвода и отвода подвижной губки возрастают во столько раз, во сколько шаг левой резьбы t₁больше шага правой t₂. Сила закрепления, как это видно из формулы (8.2), увеличивается не в t₁ /t₂раз, а несколько меньше. Приняв момент М постоянным и средний радиус для обоих участков резьбы одинаковым, получим, пренебрегая моментом трения на торце винта,

М = Q₁r_cptg (α₁+p) = Q₂r_cptg (α₂+p)

или

Поскольку угол трения ρ значительно больше угла подъема нитки резьбы, то выигрыш в силе в этом устройстве получается сравнительно небольшой. Применяют устройство главным образом для ускорения подвода и отвода подвижной губки.