Расчет винтовых механизмов

Исходные данные:

– величина требуемой силы закрепления заготовки Q, найденная из расчетной схемы и уравнения равновесия;

– профиль, шаг и наружный диаметр резьбы – принимаются конструктивно.

Номинальный диаметр винта может предварительно быть найден по формуле, но его значение будет очень мало:

где С = 1,4 – коэффициент для основной метрической резьбы;

Q – сила зажима винтом, (H);

σ – напряжение растяжения (сжатия), (МПа) (для стали 45 σ = 800 – 1000 МПа).

Искомая величина:

– момент М на рукоятке винта или гаечном ключе. Находится с целью выбора типа рукоятки или усилия на ключе.

где М – искомый момент, приложенный к винту или гайке;

– момент силы трения в резьбе;

– момент трения на торце винта или торце гайки.

Момент силы трения в резьбе равен:

где Q – сила зажима винтом;

– средний диаметр резьбы;

α – угол подъема резьбы;

– угол трения в резьбе.

где t – шаг резьбы.

где f – коэффициент трения в резьбе (на плоскости), f = 0,1…0,15;

β – половина угла при вершине профиля резьбы.

β = 30° для метрической резьбы, β=15° – для трапецеидальной.

В общем случае, при трении на плоскости: _{случае, при трении на плоскости}

где φ – угол трения;

F_тр – сила трения на плоскости;

N – нормальная сила, действующая на предмет, скользящий по плоскости.

Момент трения на торце винта или торце гайки:

для различных вариантов исполнения торца винта равен (см. рис.2):

рис. а) ≈ 0, т.к. контакт с заготовкой происходит почти в точке.

рис. б) где Q – сила зажима заготовки;

f – коэффициент трения;

D_H и D_B – наружный и внутренний диаметры площади контакта винта или гайки с заготовкой.

(Вывод формулы см. Горошкин А.К. Приспособления для металлорежущих станков, 1979 – стр.188.)

рис. в)

рис. г)

По найденному значению М подбирается конструктивная форма головки или рукоятки винта. (В.С.Корсаков Основы конструирования приспособлений М.Машиностроения 1983.табл.11.стр.64).

При зажиме гаечным ключом находится усилие W на рукоятке ключа исходя из условия:

М = W·l;

где l – длина рукоятки ключа , l ≈ 14d,

d – диаметр резьбы.

Отсюда

W должно быть не более 140…200 H.

КЛИНОВЫЕ И КЛИНОПЛУНЖЕРНЫЕ ЗАЖИМНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

КЛИНОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ

а) Клиновые механизмы с односкосым клином применяют в качестве промежуточного звена зажимного механизма. Бывают с роликами и без роликов.

Рис. 3 – Клиновой механизм с односкосым клином и роликом

б) Многоклиновые самоцентрирующие зажимные механизмы применяются в конструкциях патронов, оправок и в других центрирующее - зажимных механизмах.

Пример: цанговые и клиновые патроны, цанговые и клиновые оправки.

Точность центрирования 0,2..0,5 мм.

Условие самоторможения клина

Рис. 4 – Схема сил, действующих на клин

– сила обратного действия, выталкивающая клин.

Клин не будет вытолкнут под действием силы если выполняется условие самоторможения:

φ₁ и φ₂ – углы трения на рабочих поверхностях клина.

ƒ₁ и ƒ₂ – коэффициенты трения на рабочих поверхностях клина.

Для стальных шлифованных поверхностей клина = 0,1

= 0,1;

Следовательно, для самоторможения клина угол клина α должен быть не более: α ≤ 2φ ≈ 11°26´ (т.к.