Выбор коэффициента трения заготовки с опорными и зажимными элементами

В приспособлениях силы трения возникают на поверхностях контакта заготовки с опорными и зажимными элементами. Величина коэффициента трения ( зависит от многих факторов]. При использовании приспособлений его определение связано с определенными трудностями. В приспособлениях встречается много различных сочетаний контактных поверхностей, различающихся по форме, состоянию поверхности, твердости и т.д. Значения коэффициента трения для некоторых сочетаний контактных поверхностей приведены в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Значение коэффициента трения f

Характеристика контактируемыхповерхностей	Значение f
Обработанная поверхность заготовки контактирует с плоскостью опорных элементов (пластин, магнитной плиты, и т.п.) или плоскостью контактных элементов зажимных устройств	0,1-0.15
Обработанная поверхность заготовки контактирует с опорным элементом (базирование на иршму или на опорный штырь со сферической головкой).	0,18-0,3
Необработанная поверхность заготовки контактирует с закаленным насеченным .элементом (базирование на штыри с насеченной головкой).	0,5-0,8
Контактный элемент при закреплений соприкасается с цилиндрической поверхностью заготовки (при установке в кулачках, в цанге и т.п.) и имеет: острые рифления гладкую поверхность кольцевые канавки крестообразные канавки	0,7- 1,0 0,25 0,45

Окончание табл. 5.1

Контактный элемент соприкасается с необработанной поверхностью и имеет: кольцевые канавки насечку

0,4-0,5 0,5 -0,8

5.3. Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета зажимного усилия Р₃

Величину необходимого зажимного усилия определяют на основе решения задачи статики, рассматривая равновесие заготовки под действием приложенных к ней сил. Для этого необходимо составить расчетную схему, то есть изобразить на схеме базирования заготовки все действующие на нее силы: силы и моменты резания, зажимные усилия, реакции опор и силы трения в местах контакта заготовки с опорными и зажимными элементами.

Расчетную схему следует составлять для наиболее неблагоприятного местоположения режущего инструмента по длине обрабатываемой поверхности.

По расчетной схеме необходимо установить направления возможного перемещения или поворота заготовки под действием сил и моментов резания, определить величину проекций всех сил на направление перемещения и составить уравнения сил и моментов:

Примеры расчета зажимного усилия Р₃

Пример 1. Фрезерование плоскости при данном способе базирования и закрепления заготовки (рис. 5.2)

Рис. 5.2. Фрезерование плоскости

Из уравнения равновесия:

Введем коэффициент надежности закрепления К:

Пример 2. Сверление отверстия в заготовке, закрепленной в 3-х кулачковом патроне (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Сверление отверстия

При перемещении заготовки в кулачках вдоль оси имеем коэффициент трения f₁, а при поворачивании f₂.

Тогда

Определим величину зажимного усилия при условии недопустимости перемещения заготовки в кулачках. Предположим, что в патроне 3 кулачка. Тогда 3 Т₁=Р₀. Введем К:

откуда

При условии недопустимости провертывания заготовки в кулачках

или

откуда

Окончательно имеем

5.4. Расчет коэффициента надежности закрепления К

Так как в производственных условиях могут иметь место отступления от тех условий, применительно к которым рассчитывались по нормативам силы и моменты резания, возможное увеличение их следует учесть путем введения коэффициента надежности (запаса) закрепления К и умножения на него сил и моментов, входящих в составленные уравнения статики.

Значение коэффициента надежности К следует выбирать дифференцированно в зависимости от конкретных условий выполнения операции и способа закрепления заготовки. Его величину можно представить как произведение частных коэффициентов, каждый из которых отражает влияние определенного фактора:

,

где К₀ - гарантированный коэффициент запаса надежности закрепления, К₀ =1,5;

К₁ - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания из-за случайных неровностей на заготовках;

Таблица 5.2

Значение коэффициента Kj

Способ обработки	Компоненты сил резания	К2	Обрабатывае- мый материал
Сверление	Крутящий момент М Осевая сила Pо	1,15   1,10	Чугун
Предварительное (по корке) зенкерование	Крутящий момент М Осевая сила Р®	1,3   1.2	Чугун при износе по задней поверхности резца- 1,5 мм
Предварительное точение	Тангенциальная сила Pz Радиальная сила Ру Сила подачи Рх	1.0- 1,4 1,2 1,6 1,25	Сталь и чугун Сталь Чугун Сталь Чугун
Цилиндрическоеe предварительное и чистовое фрезерование	Окружная сила Pz	1,75 - 1,90   1,2- 1,4	Вязкие стали   Твердые стали и чугуны
Торцевое предварительное и чистовое фрезерование	Окружная сила Pz	1,75-1,90 1,2- 1,4	Вязкие стали Твердые стали ичугуны
Шлифование	Тангенциальная сижа Pz	1,15- 1.20	Сталь
Протачивание	Сила резания Pz	1,55	Сталь

К₁ = 1,2- для черновой обработки;

К₁ - 1,0 - для чистовой обработки;

К₂ - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания вследствие затупления инструмента (табл. 5.2);

К₃ - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резании, К₃ = 1,2;

К₄ - учитывает непостоянство зажимного усилия;

К₄= 1,3 - для ручных зажимов;

К₄ = 1,0 — для пневматических и гидравлических зажимов;

К₅ - учитывает степень удобства расположения рукояток в ручных зажимах;

• К₅ = 1,2 - при диапазоне угла отклонения рукоятки 90°;

• К₅ = 1,0 - при удобном расположении и малой длине рукоятки;

К₆ - учитывает неопределенность из-за неровностей места контакта заготовки с опорными элементами, имеющими большую опорную поверхность (учитывается только при наличии крутящего момента, стремящегося повернуть заготовку);

• К₆ = 1,0 - для опорного элемента, имеющего ограниченную поверхность контакта с заготовкой;

• К₆ = 1,5 - для опорного элемента с большой площадью контакта. Величина К может колебаться в пределах 1,5...8,0. Если К < 2,5, то при расчете надежности закрепления ее следует принять равной К = 2,5 (согласно ГОСТ 12.2.029-77).

В таблице 5.3 приведены схемы для определения силы зажима Р₃ заготовок для различных видов механической обработки.

расчете надежности закрепления ее следует принять равной К = 2,5 (согласно ГОСТ 12.2.029-77).

В таблице 5.3 приведены схемы для определения силы зажима Р₃ заготовок для различных видов механической обработки.

Таблица 5.3

Схемы для определения исходного усилия Р3

Продолжение табл. 5.3

Окончание табл. 5.3

Контрольные задания.

Задание 5.1.

На какие группы делятся зажимные устройства?

Задание 5.2.

Этапы силового расчета станочных приспособлений.

Задание 5.3.

Как составить расчетную схему и исходное уравнение для расчета зажимного усилия Рз.

Задание 5.4.

Как определить коэффициент надежности закрепления «К»?

6. СОСТАВЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ И ИСХОДНОГО УРАВНЕНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТА ИСХОДНОГО УСИЛИЯ Р_И

Силовые механизмы обычно выполняют роль усилителя. Его основной характеристикой является коэффициент усиления i (передаточное отношение сил)

Наряду с изменением величины исходного усилия силовой механизм может также изменять его направление, разлагать на составляющие и совместно с контактными элементами обеспечивать приложение зажимного усилия к заданной точке. Иногда силовые механизмы выполняют роль самотормозящего элемента, препятствуя раскреплению заготовки при внезапном выходе из строя привода.

Силовые механизмы делятся на простые и комбинированные. Простые состоят из одного элементарного механизма - винтового, эксцентрикового, клинового, рычажного.

Комбинированные представляют собой комбинацию нескольких простых: рычажного и винтового, рычажного и эксцентрикового, рычажного и клинового и т.д.

Силовые механизмы используются в приспособлениях с зажимными устройствами как первой, так и второй групп. Для приспособлений с зажимными устройствами первой группы силовой механизм следует выбирать совместно с приводом, чтобы можно было рационально согласовать силовые возможности механизма (коэффициент усиления i) с силовыми данными привода.

Выбор конструктивной схемы силового механизма производится также с учетом конкретных условий компоновки приспособления.

Для выбранного силового механизма необходимо определить коэффициент усиления i и исходное усилие Р_и , которое должно быть приложено к силовому механизму приводом или рабочим.

Расчетная формула для нахождения Р_и может быть получена на основе решения задачи статики - рассмотрения равновесия силового механизма под действием приложенных к нему сил.

Пример

Рис. 6.1. Винтовой механизм

Винтовой механизм со сферическим торцом (рис. 6.1).

Дано: Р₃, l, d.

Пример 2

Рис. 6.2. Эксцентриковый механизм. Эксцентриковый механизм (рис. 6.2)

Дано: Р₃,1, е.

Пример 3

Рис. 6.3. Рычажный механизм

Рычажный механизм (рис. 6.3).

h - КПД, учитывающий потери на трение в опоре;

h= 0,85.

Пример 4

Рис. 6.4. Клиноплунжерный механизм

Клиноплунжерный механизм (рис. 6.4)

a - угол клина в ° ;

j - угол трения между плунжером и клином в °;

tgj = f = 0,1-0,15;

j₁ - угол трения между клином и корпусом в °;

tgj₁ = f₁ = 0,1-0,15;

j₂ - угол трения между плунжером и корпусом в °;

tgj₂ = f₂ = 0,1-0,15.

Пример 5

Рис. 6.5. Комбинированный силовой механизм

Комбинированный силовой механизм (рис. 6.5).

В таблице 6.1 приведены схемы для определения исходного усилия Р_и, а в таблице 6.2 - обозначения исходных данных для расчетов.

Таблица 6.1

Схемы для определения исходного усилия Р_и

Продолжение табл. 6.1

Продолжение табл. 6.1

Продолжение табл. 6.1

Продолжение табл. 6.1

Продолжение табл. 6.1

Окончание табл. 6.1

Таблица 6.2

Исходные данные для расчетов

Окончание табл. 6.2

Контрольные задания

Задание 6.1.

Как определить исходную силу Р_и?

Задание 6.2.

Понятие о силовом механизме.