Материал: Расчет и проектирование прижимных механизмов. методические указания к проведению практических занятий по дисциплине «Проектирование технологической сборочно-сварочной оснастки». Корчагин И.Б

Для обеспечения условия самоторможения клинового прижима необходимо чтобы угол скоса клина соответствовал требованию

где - угол трения скольжения между клином и деталью, который может быть определен как

где f – коэффициент трения скольжения в контакте между прижимом и деталью может быть принят равным 0,1.

Перемещение клина l, необходимого для поджатия детали на величину с, будет равно

Усилие, требуемое для того чтобы клин выбить

[ ( ) ]

Пример. Конструктивно оформить клиновой прижим, способный создать усилие в 500 Н.

Так как прижим работает в паре «сталь-сталь»

откуда

Исходя из условия самоторможения, примем

Величину перемещения клина, исходя из значения поджатия детали в 20 мм, определим как

Усилие, требуемое для того чтобы клин выбить составит

[ ( ) ] [ ]

2.2. Расчет эксцентриковых прижимов

Эксцентриковые прижимы являются быстродействующими и применяются в приспособлениях серийного и массового производства.

В сборочно-сварочных приспособлениях преимущественно используются круглые эксцентрики. Прижимное усилие Q, развиваемое таким зажимом (рис. 7), будет в 10 – 12 раз превышать усилие Р, прикладываемое к рукоятке. т.е.

Рис. 7. Расчетная схема эксцентрикового прижима

Из условия самоторможения определяют основные размеры эксцентрика:

где F – сила трения в паре «кулачок – деталь», Н; F1 – сила трения на оси вращения кулачка, Н.

где f – коэффициент трения скольжения в контакте между эксцентриком и прижимом может быть принят равным 0,1.

где f1 – коэффициент трения скольжения в контакте между прижимом и деталью может быть принят равным 0,1.

Преобразовав условие самоторможения, получим

откуда

так как второе слагаемое мало, им можно пренебречь. Величина эксцентрика определится как

Пример. Сконструировать эксцентриковый прижим, при условии, что усилие на рукоятке приложенное рабочим составляет 200 Н.

Усилие эксцентрикового прижима составит

( ) ( )

Примем величину усилия равной 2000 Н.

Назначим диаметр прижима равным 80 мм, тогда величина эксцентрика, обеспечивающего заданное усилие, составит

мм

Примем величину е равной 5 мм, тогда диаметр эксцентрика можно определить как

мм

Сила трения в паре «кулачок – деталь» составит

12

2.3. Расчет винтовых прижимов

Винтовые прижимы имеют простую конструкцию, невысокую стоимость, надежны в работе и обеспечивают требуемые усилия.

По заданному усилию прижима Q рассчитывают винт, гайку, корпус и элементы крепления прижима к корпусу приспособления (рис. 8).

Рис. 8. Расчетная схема винтового прижима

Сила на рукоятке прижима может быть определена как

ср

( )

где dср – средний диаметр резьбы, мм; l – длина рукоятки, мм; - угол подъема резьбы (для метрической – 300, для трапецеидальной – 150); - приведенный угол трения в резьбовой паре

где f – коэффициент трения винтовой пары может быть принят равным 0,1. Количество витков резьбы в гайке

где dнар и dвнутр – наружный и внутренний диаметр резьбы, мм; 0 – удельное давление на поверхности ниток резьбы, МПа (для пары «стальной винт – чугунная гайка – 50 – 60 МПа, для пары «стальной винт – стальная гайка» - 90 –

130 МПа).

Высота гайки

где S – шаг резьбы, мм; m – число заходов резьбы (может быть принято равным

1, 2, 3).

Наружный диаметр винта

13

нар √ [ ]р

где [ ]р – допускаемое напряжение на растяжение материала винта при переменной нагрузке, МПа (для стального винта 58 – 98 МПа).

Пример. Сконструировать винтовой прижим, обеспечивающий усилие прижатия 3000 Н.

Определим наружный диаметр винта, способный создать заданное усилие зажима, приняв величину допускаемых напряжений равной 60 МПа.

Конструктивно примем винт с метрической резьбой наружным диаметром 16 мм. Характеристики резьбы, согласно ГОСТ 24705: шаг резьбы – крупный 2,0 мм; внутренний диаметр резьбы - 13,835 мм.

Определим количество витков резьбы на стальной гайке, необходимое для создания заданного усилия прижима

Конструктивно примем 12 витков резьбы на гайке. Высота гайки при нарезании резьбы в два захода составит

мм

На основании выполненных расчетов для создания прижима может быть предложен стандартный винт с цилиндрической головкой согласно ГОСТ 1491 (диаметр головки 24 мм, высота головки 9 мм, длина резьбы 38 мм); а также стандартная шестигранная гайка согласно ГОСТ 5915 (размер «под ключ» 24 мм, высота 14,8 мм). Характеристики метрической резьбы согласно ГОСТ 9150 приведены в таблице.

Характеристики метрической резьбы

14

При иной компоновке винтового прижима, например в виде струбцины, потребуется произвести расчет усилия на рукоятке прижима.

Определим приведенный угол трения в резьбовой паре «сталь-сталь»

Сила на рукоятке прижима при ее длине 180 мм определим как

ср

( )

3.РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ

ИГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРИЖИМОВ

Всборочно-сварочном производстве нашли широкое применение различные зажимные устройства, действующие от пневматического привода. Такой привод прост в конструктивном исполнении и управлении, является быстродействующим, надежным и имеет невысокую стоимость.

Силовой пневматический привод (рис. 9) состоит из пневмодвигателя (пневмоцилиндра, пневмокамеры, пневмошланга или сильфона), пневматической аппаратуры и воздухопроводов.

Рис. 9. Схема силового пневмопривода: 1 – вентиль воздушный; 2 - водоотделитель; 3 – клапан редукционный; 4 – лубрикатор; 5 – клапан обратный; 6 –

кран управления; 7 – пневмоцилиндр; 8 - воздухопровод

При необходимости последовательного включения двух приводов перед одним из них устанавливается дросселирующий клапан, замедляющий скорость поступления воздуха. Для автоматизации пневмоприжимов взамен трехходовых кранов ставятся электропневматические клапаны, включение которых производят путевые выключатели.

Осевая сила на штоке пневмоцилиндра одностороннего действия может быть определена как

на штоке пневмоцилиндра двустороннего действия при подаче воздуха со стороны поршня

15