16.4. Расчет клинового крепления ножей

Клиновое крепление ножей широко применяется в сборных фрезах и ножевых валах. Возникающие при вращении фрезы центробежные силы стремятся вырвать нож из паза. Этому препятствуют силы трения. Причем чем больше центробежные силы, тем больше силы трения.

Узел крепления включает корпус фрезы 1 (рис. 45) с пазом, в котором размещены нож 2, клин 4 и несколько винтов 3, ввернутых в клин.

4

3

Рис. 45. Схема к расчету клинового

Cк

Cну

крепления ножа

Y

Cн

При вывертывании винтов они

1

θ

отталкивают клин в сторону ножа с си-

лой Q. При вращении фрезы на клин и

Q

ϕ

нож действуют центробежные силы Ск

к

и Сн.

ϕн

2

Под действием проекции силы

на ось Y Сну нож стремится вылететь из

Х

паза корпуса. Этому препятствуют си-

лы трения ножа по стенке паза и по по-

верхности клина. При этом проекции сил на ось Х Qх и Скх создают силы трения по обеим поверхностям, а Снх только по стенке паза.

С учетом сказанного условие равновесия ножа можно записать так:

Сну ≤ f (2Qx + 2Cкх +Cнх ),

(41)

где f – коэффициент трения, f = 0,12…0,18.

Выразив проекции сил через углы наклона ϕк, ϕн и угол клина θ, по-

лучим

	Сн cosϕн ≤ f (2Q cosθ + 2Cк		sin ϕк + Cн sin ϕн ).	(42)
	Усилие от затяжки одного винта, Н:
	Q1 =	2Tl	,	(43)
		dсрtg(β + ρ)

где Т – усилие на ключе, Н; l – длина ключа, мм;

dср – средний диаметр резьбы, мм; β – угол подъема резьбы, град; ρ – угол трения, град.

Пример. Дано: диаметр сборной фрезы D = 180 мм, ширина – 170 мм. Частота вращения n = 6000 мин-1. Масса ножа mн = 0,16 кг, масса клина mк = 0,5 кг; угол клина θ = 20°. Углы действия центробежной силы и радиу-

122

сы центра масс клина и ножа соответственно ϕк = 29°, rк = 73 мм; ϕн = 38°, rн = 74 мм. Крепежный винт – М10×1; усилие на ключе Т = 50 Н, l = 70 мм, β = 2°30′, ρ = 8°30′.

Определить количество винтов, необходимых для крепления. Решение. 1. Окружная скорость центра масс клина и ножа:

Vк

=

2 π 73 6000

= 46 м/с;

60000

Vн

=

2 π 74 6000

= 46,5 м/с.

60000

2. Центробежные силы системы клин – винты и ножа по формуле

(31):

= 0,5 462

Ск

=14493 Н;

0,073

Сн

= 0,16 46,52 = 4675 Н.

0,74

3. Усилие затяжки одним винтом по формуле (43):

Q1

=

2 50 70

= 3800 Н.

9,35 tg(2°30

′

′

+8°30 )

4. Необходимое усилие затяжки всеми винтами из уравнения (42):

Q =

Сн cosϕн

− f (2Cк sin ϕк + Cн sin ϕн )

;

2 f cosθ

Q = 4675 0,788 − 0,15(2 14493 0,48 + 4675 0,62) = 4123 H.

2 0,15 0.94

5. Количество необходимых для крепления винтов:

n = 4123 =1,085 шт.

3800

Принимаем n = 2 шт.

Контрольные вопросы

1.Как рассчитывают прочность пайки пластин на зубья вращающегося инструмента?

2.Изобразите эпюры радиальных и тангенциальных напряжений в дисках пил от действия центробежных сил?

3.Как определить усилие на ключе при креплении диска пилы во фланцах?

4.Изобразите схему сил, действующих при работе на элементы клинового крепления ножа.

5.Как рассчитывают прочность клинового крепления ножа?

123