double arrow

Самотормозящие механизмы

Лекция 8 осень 2017

РАСЧЁТ СИЛЫ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ЗАГОТОВКИ

Последовательность действий при нахождении необходимой силы(сил) закрепления заготовки должна быть следующей:

1. Разработать схему закрепления заготовки.

Названная схема предполагает изображение заготовки в процессе выполнения заданной технологической операции (как на предполагаемом станке) в одной-трёх проекциях (по необходимости), установленной на ранее выбранных реальных опорах. Инструмент показывают в наиболее опасном положенииотносительно заготовки. На схеме показывают векторы и точки приложения всех действующих на заготовку смещающих и удерживающих сил.

2. Расчётом определяют значения смещающих сил с использованием известных формул из курсов Физика и Резание металлов. Мало значимые силы отбрасывают и в дальнейших расчётах не учитывают.

3. Проанализировать, что может произойти с заготовкой, если смещающие силы(Р1, Р2,…) не будут уравновешены закреплением заготовки. Назначить точку приложения и направление действия силы(сил) закрепления W, способной предотвратить предполагаемые смещения заготовки.

4. Составить уравнения статики, учитывающих действие всех значимых смещающих сил. Количество возможных уравнений статики равно шести - в соответствии с количеством степеней свободы твёрдого тела. На практике часто удаётся обойтись меньшим количеством уравнений, в соответствии с условиями конкретной задачи.

5. Решить уравнения статики относительно силы W.

6. Увеличить найденное значение силы закрепления W, умножив на коэффициент запаса, учитывающий затупление инструмента, неравномерность припуска и другие не учтённые в расчёте обстоятельства (kз = 1,5 на чистовых операциях; kз = 2,5 на черновых операциях).

ТИПОВЫЕ СХЕМЫ ДЛЯ РАСЧЁТА УСИЛИЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ЗАГОТОВКИ

Расчётные схемы для нахождения значений силы W многообразны. Однако анализ нескольких типовых схем расчёта позволяет ориентироваться в любой нетиповой ситуации и самостоятельно разрабатывать алгоритмы расчёта W. Условимся обозначать буквой Р(с тем или иным индексом) любую активную силу, способную сместить заготовку из положения, достигнутого при базировании.

Типовая схема 1. Силы W и Р параллельны и направлены на опору (рис. 8.1, а).

Возможно только одно уравнение статики: сумма сил в направлении координатной оси Y равна нулю (8.1). Обе силы W и Р прижимают заготовку к опоре.

(8.1)

В уравнении два неизвестных:W, N. Уравнение не имеет решения. Но заготовка будет находиться в закреплённом состоянии, и тем более будет закреплена, если

W> Р. (8.2)

Принимают коэффициент запаса kз, гарантирующий соблюдение (8.2) при вибрациях резания и при затуплении инструмента. Тогда силу W можно определитьиз равенства (8.3)

(8.3)

Коэффициент запаса принимают равным kз = 2.5 на черновых технологических операциях и kз = 1.5 - на получистовых и чистовых операциях.

Типовая схема2. Сила W направлена на опоры, навстречу силе Р (рис. 8.1, б).

Сила W удерживает заготовку до начала действия силы Р. Уравнение статики в направлении оси Х единственно возможное и имеет вид:

(8.4)

В уравнении (8.4) два неизвестных, оно тоже не имеет решения. Поэтому принимают решение, аналогичноетиповой схеме 1:

(8.5).

Типовая схема3. Смещающая сила Р направлена не на опору (рис. 8.1 .в, г)

Сила W направлена на опору и удерживает заготовку до приложения силы Р. Сила Р стремится повернуть (опрокинуть) заготовку, создавая момент сил на плече l1 относительно точки О. Заготовка будет оставаться закреплённой, если момент силы W относительно (.)О уравновесит момент силы Р. Силы Р и Wмогут находится в одной или в разных плоскостях. Возможно составить два уравнения статики – вдоль оси Х и поворот относительно оси Z (в точке О):

(8.8)

(8.7)

Для вычисления W достаточно второго уравнения, с последующим умножениемрезультата решения на коэффициент запаса kз:

(8.8)

Аналогичное решение будет, если силы W и Р взаимно перпендикулярны (рис. 8.1, г).

Типовая схема4. Силы W и Р действуют в перпендикулярных плоскостях (рис. 8.2 ).

Сила W направлена на опору. Сила Р не направлена на опору. Силе Р могут противодействовать только силы трения в контактах заготовки с нижней опорой и с зажимным элементом приспособления на верхней плоскости.

Возможны два уравнения статики – равенства сил в вертикальной и горизонтальной плоскостях:

(8.9)

(8.10)

Выразив в (8.10) силы трения через W и коэффициенты трения f1, f2, получим, учётом коэффициента запаса:

, (8.11)

Заметим, что, увеличив коэффициенты трения в опорах, мы можем уменьшить необходимую силу закрепления W.

Типовая схема5. На заготовку действуют сила Р и крутящий момент Мр.

Сила W параллельна Р и направлена на опору (рис. 7.3, б). Уравнения статики отражают равенство сил в вертикальном направлении и равенство момента (смещающего) Мр и моментов сил трения (удерживающих) на нижней и верхней поверхностях заготовки:

(8.12)

(8.13)

Для вычисления момента трения Мтр1 известно плечо его действия и коэффициент трения в контакте заготовки с зажимным элементом

(8.14)

Плечо С действия момента трения Мтр2 в контакте заготовки с нижней опорой зависит от конструкции площадки контакта (табл. 8.1). Реакция опоры N определяется из (8.12). В результате Мтр2 равен:

(8.15)

После подстановки (8.12), (8.15) в (8.13):

(8.16)

и искомая сила W равна

(8.17)

Типовая схема6. На заготовку действуют три составляющие силы резания при точении.

Здесь возможны две расчётные ситуации:

1. Кулачки патрона не могут отойти от заготовки под действием силы Ру (например, в спирально реечном самоцентрирующем патроне);

 

2. Кулачки патрона могут отойти от заготовки под действием силы Ру (например, в рычажном токарном патроне).

Рассмотрим ситуацию 1.

Со стороны кулачков патрона действуют по нормали к заготовке силы W/3, создающие в контакте с заготовкой силы трения, удерживающие заготовку и от поворота в кулачках силой Pz и от смещения вдоль оси силой Px. Для удобства силы закрепления и силы трения в контакте заготовки с кулачками приведём к одному кулачку (рис. 8.4).

 

Уравнения статики: 1) осевая сила Рхуравновешена силой трения Fx,

2) момент силы Pz уравновешен моментом силы трения Fz:

(8.18)

Решение:

Силы трения FxиFz находят из уравнений (8.18).

Поскольку в контакте заготовки возможна только одна сосредоточенная сила трения, то она равна геометрической сумме

(8.19)

Отсюда, суммарная сила трения в контактах кулачков с заготовкой равна

. (8.20)

Для её создания к каждому кулачку нужно приложить силу

(8.21)

где i количество кулачков

В том случае, когда кулачки патрона могут быть раздвинуты действием момента силы Ру, делают дополнительный расчёт W2 с использованием третьего уравнения статики – равенства моментов сил относительно координатной оси Z:

, (8.23)

Из него следует:

(8.24)

Результирующая сила закрепления, действующая на каждом из n кулачков патрона и предотвращающая поворот заготовки в кулачках патрона, смещение заготовки воль оси и раздвижение кулачков, равна:

(8.25)

 

СИЛОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ СТАНОЧНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

Силовые механизмы в конструкциях СП предназначены для перемещения прихвата и для передачи в конце хода силы закрепления от силового привода к заготовке. Силовые механизмы в конструкции приспособления могут выполнять следующие задачи:

- перемещать зажимные элементы приспособления к заготовке;

- закреплять заготовку;

- изменять величину и направление силы, созданной рабочим-станочником или силовым приводом:

- снижать физические нагрузки рабочего при закреплении заготовок вручную;

- применить более компактный силовой привод на механизированном приспособлении;

Каждый механизм является совокупностью последовательно или параллельно соединённых звеньев, передающих усилие и движение от начального звена к конечному звену. Начальным звеном будем считать элемент механизма, к которому приложена внешняя сила Q. Конечное звено передаёт на заготовку развиваемую механизмом силу закрепления W.

Классификация силовых механизмов. Силовые механизмы СП разделяют на две группы, существенно отличающиеся своими эксплуатационными характеристиками, - самотормозящие и несамотормозящие механизмы (рис. 8.5).

Самоторможение – это свойство механизмов сохранять созданную силу закрепления W после снятия силы Q, приложенной к механизму извне.

Самотормозящие механизмы

Достоинства самотормозящих механизмов:

- внешний источник силы нужен только в моменты закрепления и раскрепления заготовки;

- исключена аварийная ситуация в процессе выполнения технологической операции из-за отказа силового привода на механизированных приспособлениях;

- только самотормозящие механизмы позволяют использовать приспособления с закреплением заготовок вручную (мускульной силой рабочего).

Недостатки самотормозящих механизмов:

- пониженный коэффициент полезного действия из-за необходимости преодоления сил трения в механизме;

- необходимость создания больших усилий от внешнего источника при раскреплении заготовки.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: