4.3. Задачи для самостоятельного решения

ЗАДАЧА №1

Для закрепления заготовки на фрезерный операции предложена конструкция специальных тисков. Требуемая сила закрепления заготовки в тисках Q = 780 Н. Определить размеры пневмоцилиндра, необходимые для обеспечения требуемой силы, а также передаточное отношение зажимного устройства. Давление воздуха в пневмосети р = 0,6 Мпа. Сила противодействия каждой пружины 70 Н. Коэффициент полезного действия зажимного устройства 0,86.

1 – пневмоцилиндр; 2 и 3 – подвижные губки тисков; 4 – шарнирно-рычажный механизм; 5 – пружина; Д – заготовка

ЗАДАЧА № 2

Для закрепления заготовки предложено зажимное устройство на основе пневмокамеры с диафрагмой. Определить оптимальное соотношение плеч рычага для обеспечения требуемой силы закрепления W при подаче сжатого воздуха под давлением р_в. Задачу решить в общем виде, расчетные параметры обозначить по своему усмотрению.

1 – корпус; 2 – пневмокамера; 3 – прихват; Д – заготовка

ЗАДАЧА №3

Для закрепления заготовки в приспособлении предложена конструкция зажимного устройства на основе пневмоцилиндра. Определить оптимальное соотношение плеч рычага, если требуемая сила закрепления W = 920 Н, давление воздуха в пневмосети 0,5 Мпа, диаметр поршня пневмоцилиндра 70 мм, диаметр штока пневмоцилиндра 18 мм, коэффициент полезного действия пневмоцилиндра 0,88.

1 – установочный элемент (призма), 2 – рычаг, 3 – пневмоцилиндр двухстороннего действия, 4 – ось рычага, Д – заготовка

ЗАДАЧА №4

Установить возможность использования тисков с пневмоприводом для выполнения строгальной операции, если Р_Z = 2000 Н, диаметр пневмоцилиндра D = 120 мм, давление воздуха 0,5 Мпа, коэффициент трения в контакте губок с деталью 0,2. Коэффициент запаса закрепления принять равный 2,5. Коэффициент полезного действия зажимного устройства 0,85.

1 – корпус тисков, 2 – неподвижная губка тисков, 3 – подвижная губка тисков, 4 – пневмоцилиндр, Д – заготовка.

Предложить и подтвердить расчетами мероприятия по уменьшению габаритных размеров приспособления с сохранением величины требуемой силы зажима.

ЗАДАЧА № 5

В приспособлении один и тот же пневмоцилиндр используется для закрепления и для выталкивания обрабатываемой заготовки. При закреплении сжатый воздух подается в поршневую полость, а при закреплении была в три раза больше, чем при выталкивании. Каким должно быть соотношение диаметров поршня и штока?

ЗАДАЧА № 6

В приспособлении должно быть обеспечено закрепление заготовки Д с силой, равной 4000 Н. закрепление производится с помощью пневмогидравлического зажимного устройства. Будет ли обеспечено закрепление, если давление воздуха 0,5 Мпа; диаметры гидроцилиндров 1, 2 равны D1 = 50 мм, D2 = 40 мм; диаметр пневмоцилиндра 3 D3 = 80 мм. Коэффициент запаса закрепления равен 2, общий КПД 0,8.

1,2 – гидроцилиндр; 3 – пневмоцилиндр; Д – деталь

ЗАДАЧА № 7

Для закрепления заготовки в приспособлении используется винтовой зажим и плоский передвижной прихват. Рассчитать крутящий момент, который нужно приложить к гайке для зажима прихвата, если требуемая сила закрепления W = 880 Н, силы противодействия пружины 65 Н, момент трения в стыке гайка-шайба 4,2 Нм, момент трения в резьбе 2,8 Нм. Определить размер ключа под гайку.

1 – корпус с установочным элементом, 2 – прихват, 3 – винт с зажимной гайкой,

4 – упор, Д – заготовка

ЗАДАЧА № 8

Для закрепления заготовки в приспособлении используется винтовой зажим и плоский передвижной прихват. Рассчитать силу закрепления W, которую может развивать данный зажим, если момент затяжки 3,3 Нм, резьба винта М12, угол подъема резьбы 3°.

1 – корпус с установочным элементом, 2 – прихват, 3 – винт, Д – заготовка

ЗАДАЧА № 9

Определить длину рукоятки круглого эксцентрика, который должен развивать силу закрепления W = 260 Н, если к рукоятке приложена сила 10 Н. Эксцентриситет эксцентрика 4 мм, угол подъема 4°.

1 – установочный элемент корпуса, 2 – круглый эксцентрик,

3 – ось вращения эксцентрика, 4 – упор, Д – заготовка

ЗАДАЧА № 10

Для закрепления заготовки предложена конструкция комбинированного эксцентрико-рычажного зажима. Определить, какое должно быть соотношение плеч рычага L1 и L2 для обеспечения требуемой силы закрепления W = 480 Н, если к рукоятке эксцентрика прикладывается сила P_и = 90 Н, дли рукоятки 80 мм. Эксцентриситет эксцентрика 4 мм, угол подъема 4°.

1 – корпус, 2 – установочный элемент, 3 – прихват, 4 – эксцентрик, 5 – ось вращения эксцентрика, 6 – упор рукоятки, 7 – винт, 8 – направляющая эксцентрика, Д – заготовка

ЗАДАЧА № 11

Для закрепления заготовки в приспособлении предложена следующая конструкция зажимного механизма с силовым узлом в виде пневмоцилиндра. Определить величину силы закрепления W, которую может развивать данный механизм. Давление сжатого воздуха в системе 0,4 МПа, сила сопротивления пружины составляет 80 Н, диаметр поршня 70 мм, коэффициент полезного действия зажимного механизма 0,92.

1 – корпус приспособления, 2 – встроенный пневмоцилиндр одностороннего действия, 3 – рычажный прихват, 4 – шток с однокосым клином

ЗАДАЧА № 12

На рисунке приведена схема работы трехкулачкового клинового самоцентрирующегося патрона с пневматическим приводом. Определить диаметр пневмоцилиндра для обеспечения на одном кулачке 240 Н; давление сжатого воздуха в системе 0,5 МПа; передаточное отношение клинового механизма i = 5; общий коэффициент полезного действия зажимного устройства, включая пневмоцилиндр, 0,8; диаметр штока пневмоцилиндра 20 мм.

1 – кулачок, 2 – клин, 3 – направляющая, 4 – пневмоцилиндр, Д – заготовка

ЗАДАЧА № 13

Для закрепления заготовки требуется приложить силу W = 800 Н. В приспособлении предполагается использовать силовой узел в виде пневмоцилиндра или гидроцилиндра, причем закрепление заготовки реализуется за счет тянущей силы штока через зажимной механизм. Определить возможные размеры пневмо- и гидроцилиндра при следующих исходных данных: давление воздуха в пневмосети 0,4 МПа; давление масла в гидросистеме 16 МПа; КПД пневмоцилиндра 0,89; КПД гидроцилиндра 0,92; диаметр штока 20 мм; передаточное отношение зажимного узла 1,4.

ЗАДАЧА № 14

Для уменьшения габаритных размеров приспособления и его конструкции решили заменить пневматический цилиндр одностороннего действия на гидроцилиндр двустороннего действия. Определить, как изменятся размеры силового узла, если сила на штоке цилиндров 1200 Н; давление воздуха в пневмосети 0,4 МПа; давление масла в гидросистеме 16 МПа; КПД пневмоцилиндра 0,87; КПД гидросистемы 0,94.

ЗАДАЧА № 15

Рассчитать диаметр поршня пневмоцилиндра, если требуемая сила закрепления заготовки W = 820 Н, длина пружины в свободном состоянии 80 мм, в сжатом 50 мм, коэффициент полезного действия зажимного механизма 0,88. Характеристика пружины приведена на рисунке ниже.

1 – корпус приспособления, 2 – пневмоцилиндр, 3 – плоский рычажный прихват,

Д – заготовка, q– сила противодействия пружины, ΔL– изменение длины пружины

ЗАДАЧА № 16

В приспособлении для закрепления заготовки используется пневмоцилиндр с двумя поршнями на одном штоке. Он должен обеспечить силу закрепления W = 104 Н. Определить диаметр поршней D, если давление сжатого воздуха р_в = 0,5 МПа.

Как изменится диаметр поршня при замене сдвоенного пневмоцилиндра на обычный пневмоцилиндр двустороннего действия?

ЗАДАЧА № 17

Требуемая сила закрепления составляет W = 440 Н. Определить размеры пневмоцилиндра, если коэффициент полезного действия зажимного устройства 0,88, сила противодействия пружины 55 Н, предполагаемый диаметр штока 15 мм, давление воздуха 0,5 МПа.

1 – корпус с установочными элементами, 2 – прихват, 3 – упор, 4 – тяга, 5 – рычаг,

6 – пневмоцилиндр, Д – заготовка

ЗАДАЧА № 18

Определить силу W, развиваемую зажимным устройством на основе пневмоцилиндра при следующих исходных данных: диаметр штока 20 мм, диаметр поршня 80 мм, КПД пневмоцилиндра 0,92. КПД зажима 0,83, давление воздуха 0,4 МПа. Удержит ли зажим заготовку при обработке, если на нее действует сила Р = 620 Н.

1 – корпус с установочными элементами, 2 – прихват, 3 – упор, 4 – тяга, 5 – рычаг,

6 – пневмоцилиндр, Д – заготовка

ЗАДАЧА № 19

Сила закрепления Q = 1200 Н. Определить длину рукоятки L, если известно, что к рукоятке прикладывают силу 70 Н. Угол подъема резьбы винта 4 ˚, угол трения в резьбе 10˚30΄. Сила противодействия пружины 80 Н.

1 – корпус силового узла, 2 – плунжер, 3 – винт, 4 – рукоятка,

5 – гидроцилиндр, 6 – пружина

ЗАДАЧА № 20

Определить силу W, развиваемую силовым узлом приспособления. Известно, что для привода узла в действие к рукоятке прикладывают силу 90 Н, угол подъема резьбы винта 3˚, угол трения в резьбе 10˚30΄. Сила противодействия пружины 65 Н.

1 – корпус силового узла, 2 – плунжер, 3 – винт, 4 – рукоятка,

5 – гидроцилиндр, 6 – пружина

ЗАДАЧА № 21

Для транспортирования пакета листового материала (например, кровельного железа) используется захватное устройство, состоящее из десяти клещевых схватов, расположенных равномерно вдоль стороны пакета. Определить количество листов в пакете, которое можно транспортировать с помощью захватного устройства.

Исходные данные расчета приведены в табл. 4.1 и имеют следующие обозначения: Р – сила тяжести одного листа пакета; W – сила зажима пакета каждым схватом; f_л – коэффициент трения между листами пакета; f_c – коэффициент трения между схватом и листом; k – коэффициент запаса закрепления.

1 – пакет листового материала, 2 – захватное устройство, 3 – клещевой схват

Таблица 4.1

Исходные данные

Пара-метры	Номер варианта
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
Р, Н	5	10	8	12	6	14	4	16	9	7	11	3	7	10	12	14
W, H	0,25 Р
fл	0,8	0,5	0,6	0,3	0,4	0,5	0,2	0,4	0,7	0,9	0,5	0,3	0,6	0,4	0,3	0,6
fc	0,2	0,3	0,4	0,3	0,2	0,4	0,3	0,2	0,5	0,3	0,4	0,2	0,5	0,7	0,5	0,2
k	2		2,2		2,4		2		1,5		1,8		2		2,4

ЗАДАЧА № 22

Определить усилие на штоке пневмоцилиндра одностороннего действия. КПД привода η = 0,9.

ЗАДАЧА № 23

Определите усилие на штоке камерного привода.

Вопросы для контроля знаний

1. Дайте определение силовому приводу, его назначение и особенности применения?

2. Что такое схема закрепления и передаточное отношение?

3. Что представляет собой зажимное устройство, его назначение?

4. Каким образом можно классифицировать зажимное устройство?

5. Какие виды силовых приводов применяются в станочных приспособлениях?

6. Как классифицируются станочные приспособления по степени механизации?

7. Винтовые зажимные устройства и особенности их расчета.

8. Эксцентриковые зажимные устройства, особенности их применения и расчета.

9. Клиновые зажимные устройства и особенности их расчета.

10. Шарнирно-рычажные зажимные устройства, особенности их применения и расчета.

11. Поясните принцип работы пневмо- и гидроцилиндра, особенности их применения и расчета.

12. Поясните принцип работы пневмокамеры, особенности их применения и расчета.

13. Что такое КПД зажимного привода, от чего он зависит, как учитывается?

14. Особенности силового расчета при использовании базовых механизированных элементов в системе УНП (скальчатых пневмокондукторов, пневмостолов, пневмостоек с горизонтальной и вертикальной осью вращения).

15. Как обеспечивается эффект самоторможения в работе зажимных механизмов?

16. Назовите достоинства и недостатки пневмо-, гидро- и диафрагменных приводов.

17. Как конструктивно решается задачи многоместного зажима?