Расчет необходимой силы зажима заготовки
Пример 9 – Расчет необходимой силы зажима заготовки
Необходимая сила зажима заготовки определяется по формуле, рассчитанной в примере 6:
W = К*Pz/ f1 + f2
Коэффициент запаса определен в примере 7.
Сила резания Pz определена в примере 8.
Коэффициенты трения определяются по [3,с. 85, таблица 10].
f1= f2 = 0,16, т.к. заготовка контактирует с опорами и зажимным механизмом приспособления по обработанным поверхностям.
W = 3,46*943,6 / 0,16+0,16 = 10202,68 н
Расчет параметров зажимного механизма
Расчет зажимного механизма – это определение его параметров, например, для винтового зажимного механизма – определение диаметра резьбы; для пневмо- или гидропривода это определение диаметра поршня и штока и.т.д.
При проектировании приспособления необходимо рассмотреть различные схемы зажима заготовки, выбрать наиболее простую и удобную с точки зрения эксплуатации приспособления и приступить к ее расчету.
При выборе конструктивной схемы силового механизма и всего зажимного устройства рекомендуется пользоваться справочниками и другой литературой по проектированию приспособлений, где приведено большое количество апробированных конструкций, обладающих надежностью, высокой производительностью и удобством эксплуатации.
Например, в рассматриваемом примере проектирования приспособления можно в качестве возможных конструкций рассмотреть следующие варианты зажимного механизма:
зажим заготовки одним отодвигаемым прихватом, используя один пневмо-или гидроцилиндр (пневмокамеру);
зажим заготовки двумя Г-образными прихватами, каждый из которых работает от своего цилиндра;
зажим заготовки двумя Г-образными прихватами, действующими от одного цилиндра.
Первый вариант представляет собой более простую и компактную конструкцию, поэтому
выбрана она и далее производится ее расчет.
Для расчета зажимного механизма приспособления, прежде всего, выполняется его схематическое изображение с указанием действующих сил и размеров плеч рычагов.
Исходя из схемы зажимного механизма, выводится формула для расчета усилия F, которое должно развивать зажимное устройство. Затем выполняется расчет силы F и определяются параметры зажимного механизма.
Если в зажимном механизме применяются рычажные прихваты, то сначала выполняется расчетная схема прихвата, определяется сила F, затем рассчитываются параметры зажимного механизма.
Первоначально расчеты параметров зажимного механизма выполняются, исходя из следующих рекомендаций:
плечи рычага принимаются равными по величине;
при расчете гидроцилиндра давление масла принимают равным 3…6 МПа;
при расчете пневмопривода давление воздуха принимают равным 0,8…1МПа.
Пример 10 – Расчет параметров зажимного механизма
Рисунок 21 – Схема зажимного механизма
На схеме:W- сила зажима заготовки; W=10202,68 н; F- сила на штоке привода.
а) Определение силы на штоке привода F
При L1=L2 сила зажима заготовки определяется из уравнения
L1*W =L2*F (см. рисунок 22)
Рисунок 22 – Схема приложения сил в зажимном механизме
F = W*L1/L2*η ,
где η – коэффициент, учитывающий потери на трение в соединениях прихвата;
η = 0,9;
при L1 =L2
F = W*L1/L2*η = 10202,68/0.9 = 11336.3 н
б) Расчет параметров гидропривода
Сила на штоке цилиндра гидропривода – толкающая, она определяется по формуле
F= 0,785*Дц 2*ρ*η [3, с. 92. таблица 22].
Отсюда
Дц =
,
где ρ – давление масла, принимаем ρ = 6 МПа
η – механический КПД гидроцилиндра, принимаем η =0,93.
Тогда
Дц =
50,9
мм
Выбираем ближайшее большее стандартное значение диаметра цилиндра по ГОСТ 6540-68.
Дц =63мм [4, с. 235].
Расчетное минимальное расстояние от оси опоры прихвата до оси цилиндра гидропривода L2 равно сумме радиуса цилиндра гидропривода и толщины стенки цилиндра [4, с. 235].
Это расстояние равно 63/2 + 8,5=40мм , с учетом дополнительной длины от цилиндра до опорного элемента для установки детали, равной 10 мм, расстояние от оси цилиндра до оси опоры прихвата равно 50 мм.
Действительное усилие на штоке гидроцилиндра F равно
F= W*L1/L2*η
При L1 = 95мм; L2= 50 мм
F= W*L1/L2*η = 10202,68* 95 / 50 *0,9 = 21538,9 н