- •«Технологическая оснастка и инструментальное обеспечение автоматизированного производства»
- •Содержание
- •В ведение
- •1. Выбор схемы базирования и расчет требуемых сил зажима заготовки
- •Эскизы заготовок к заданию 1
- •1.3. Последовательность выполнения задания
- •1.4. Понятие о базировании заготовок
- •1.5. Правило шести точек
- •1.6. Типовые схемы базирования заготовок
- •1.7. Анализ исходных данных задания
- •1.8. Выбор схемы базирования
- •1.9. Пример выбора схемы базирования
- •1.10. Расчёт сил зажима заготовки
- •1.10.1. Исходные данные и последовательность расчета
- •1.10.2. Методические указания к выполнению задания
- •1.10.3. Методика расчета сил зажима
- •1.10.4.Пример расчета силы зажима
- •2. Силовой расчет комбинировавных зажимных механизмов приспособлений с ручным приводом
- •2.1. Основные виды зажимных механизмов
- •2.2. Значение умения выполнять силовой расчет зажимных механизмов
- •2.4. Задание на контрольную работу
- •2.5. Методические указания к выполнению задачи
- •2.6.Анализ исходных данных
- •2.7. Методика выполнения силового расчета зажимного механизма
- •2.8. Формулы для силового расчета элементарных зажимных механизмов
- •2.9. Пример силового расчета комбинированного зажима
- •Список рекомендуемой литературы
- •«Технологическая оснастка и инструментальное обеспечение автоматизированного производства»
2.9. Пример силового расчета комбинированного зажима
Задание
Заготовка корпусной детали крепится к столу фрезерного станка двумя планками с помощью винтового зажима. Зажим выполняют, поворачивая гайку с буртиком с помощью гаечного ключа, длина рукоятки которого (L) приблизительно составляет 12…15 диаметров резьбы болта (d). Усилие руки рабочего на рукоятке гаечного ключа составляет Q = (25...150)Н. Болт имеет резьбу d = М20. Длины плеч зажимной планки равны L1 = 50мм и L2 = 70мм, общее число зацеплений заготовки Z = 2.
Определить, позволяет ли ручной зажим закрепить деталь с силой W* = 14 кН.
Рисунок
2.7. – Схема зажимного механизма
Последовательность расчета
Для того чтобы решить, можно ли зажать заготовку с силой W* = 14 кН с помощью ручного зажима, определим минимально необходимое усилие на рукоятке Q гаечного ключа и сравним его с допустимым усилием для ручных зажимов(Q~25…50Н).
Разделим задачу на этапы:
1. Анализ исходных данных;
2. Расчет силы R, действующей на рычаг (планку) со стороны винтового зажима;
3. Определение требуемой силы Q на рукоятке гаечного ключа;
4. Сравнение требуемой силы Q с предельно допустимыми значениями и формулировка вывода о пригодности зажима;
5. Перерасчет исходных данных в случае, когда ручной зажим не обеспечивает закрепления детали с силой W.
Анализ исходных данных
Результаты этого этапа задачи для данной схемы (рис.2.2) приведены на странице 42 b здесь не дублируются. Для одной планки W = W*/2 = 14/2 = 7 кН.
Силовой расчет рычажного зажима
Определим силу R, с которой должна действовать гайка на планку, из условия равновесия планки в коще зажима. Для этого освободим мысленно планку от детали и винтового зажима и заменим их действие на планку силами реакцией заготовки W = W = 7000 Н и усилием винтового зажима R. На рис.2.8 представлена расчетная схема планки.
Рисунок
2.8 - Расчетная схема планки
Из условия равновесия планки следует, что сумма моментов сил R и W относительно оси опоры планки (точки 0) равна нулю:
Mо(Fi) = 0
W (L1+L2) - RL1 = 0
Решая уравнение относительно силы R, получим
R = W(L1+L2)/ L1 = 16,8 кН.
Таким образом, винтовой зажим должен обеспечить силу давления на планку (рычаг) равную R = 16,8 Н, чтобы зажимать заготовку с силой W = 7 кН одной планкой.
Силовой расчет винтового зажима
На гайку винтового зажима со стороны планки действует сила R', равная по модулю и противоположно направленная силе R: R = R' = 16,8 кН.
С другой стороны на гайку действует момент силы Q (усилие от руки), приложенной на плече, равном длине рукоятки гаечного ключа L, то есть M = QL.
Зависимость между силами Q и R для винтового зажима с подвижной гайкой записывается формулой.
В этой формуле сила винтового зажима обозначена буквой W, а применительно к данной задаче (то есть к комбинированному зажиму), букву W в формуле необходимо заменить на символ «R», поскольку символ «W» уже использован для обозначения другой силы.
Зная усилие R, можно определить какой должна быть сила Q , чтобы обеспечить требуемую силу R:
где- rср - средний радиус резьбы винта, мм; rср = dср/2
dср = 18,37 мм (Приложение 1),
rср = 18,37/2 = 9,19 мм;
- угол подъёма резьбы болта М20,
= arctg P/ dср
где Р - шаг резьбы М20 (Приложение 1), Р=2,5 мм
= arctg 2,5/ 3,1418,34 = 2°30';
пр = arctg пр - угол трения в резьбе, примем пр = tgпр = 0,115 , тогда пр = 6°40';
2 - коэффициент трения между планкой и торцом гайки, примем 2 ~ 0,1 (Приложение 2);
Dн, Dв - наружный и внутренний диаметр буртика гайки (Приложение 2),
Dн = 37мм, Dв = 21мм.
Подставим численные значения в формулу:
Н
рычажно-винтовыми зажимами данных размеров, необходимо завинчивать гайку с минимальным усилием Q = 168 Н на рукоятке гаечного ключа.
Требуемое усилие больше допустимого 150Н для ручных зажимов в 1,12 раз. Чтобы уменьшить Р можно изменить соотношение плеч рычага.
Рассчитаем требуемое соотношение.
Зная зависимость сил на рычаге от размеров плеч R = W(L1+L2)/ L1, выразим величину (L1+L2)/ L1 через силы W” и R:
Из формулы очевидно, что требуемое соотношение
мы найдем пересчитав силу давления гайки на планку R. Найдем модуль этой силы R = R из условия равновесия винтового зажима, нагруженного максимально допустимой силой Q=150 Н на рукоятке гаечного ключа:
Для зажима детали с силой W = 7кН при усилии винтового зажима R = 16,07 кН длины плеч рычага должны удовлетворять условию:
Оставим плечо L1 = 50мм без изменения и пересчитаем плечо L2:
2,3L1=L1+L2, где L1 = 50мм
2,350 = 50 + L2, L2 = 65мм.
Заключение: для зажима заготовки с силой W = 14кН можно использовать два рычажно-винтовых зажима, если незначительно изменить размер плеча рычага L1/L2= 65мм.