Клиновые зажимы, как правило, применяют в качестве промежуточного звена в сложных зажимных системах. Они просты в изготовлении, легко размещаются в приспособлении, позволяют увеличить и изменять направление передаваемой силы. В приспособлениях в основном применяют плоские клиновые механизмы, которые бывают одно и двускосыми, с трением скольжения, качения или комбинированного трения.
При расчете клинового механизма решаются следующие задачи:
- Выбирается рабочий угол наклона клина .
- Определяется необходимое зажимное усилие , позволяющее получить требуемую силу зажима .
- Рассчитывается величина перемещения клина, в зависимости от длины хода плунжеров.
Обычно при конструировании приспособления стремятся создать самотормозящий клиновой механизм. При этом должно обеспечиваться условие самоторможения, при котором
,
где - угол трения между плунжером и клином; - угол трения между клином и опорной поверхностью.
Для клинового механизма с трением скольжения в двух звеньях ; при комбинированном тернии ; при трении качения в двух парах .
|
|
Применение роликов позволяет увеличить к.п.д. механизма, сделать его работу плавной без заеданий и срывов. Но при этом механизм получается сложнее.
Рассмотрим методику определения зажимного усилия односкосого клинового механизма (Рис.5.14). Зажимной механизм при закреплении заготовки в приспособлении находится в состоянии силового равновесия. Наша задача найт соотношение между исходной силой и силой зажима (без учета трения в направляющих плунжера).
Рисунок 5.14 – Расчетная схема клина
,
где – Р – сопротивление перемещению клина со стороны плунжера
F – сила трения в паре «клин - опора»
Тогда
Определение величины перемещения клина lкл выполняется по длине хода плунжера lпл из прямоугольного треугольника с катетами lпл и lкл.
Так как , то
Расчет исходного усилия при учете потерь на трение в плунжере выполняется по расчетной схеме (Рис. 5.15)
Рисунок 5.15 – Расчетная схема для клинового механизма
При этом исходим из того, что
Из рассмотренной ранее схемы на рисунке 5.14 определим
тогда
откуда
,
где – Угол трения между плунжером и опорной поверхностью
Рассмотрим клин двустороннего действия (Рис.5.16). В этом случае исходное усилие W распределяется на два плунжера, и силы зажима Q будет определяться в зависимости от углов α.
,
где α 1 и α 2 – углы наклона рабочих поверхностей; φ 1 и φ 2 – углы трения на этих поверхностях.
Рисунок 5.16 – Клин двустороннего действия
Если клин сделать с одним углом, обеспечивающем условия самоторможения(αр), то для перемещения плунжера на величину подвода плунжера (hП) он должен переместиться на величину (lП). При этом ход клина будет значительным, что приводит к увеличенным габаритам приспособления и потерям времени при зажиме заготовки. Для устранения этого недостатка клин делают с двумя углами подъема (Рис.5.17). На участке подвода плунжера к заготовке (hп) угол определяется условиями работы механизма без заклинивания (αп), тогда ход клина (lП) будет меньше. На рабочем участке параметры клина остаются неизменными, обеспечивающими условия самоторможения (αр).
|
|
Комбинированный клин позволяет уменьшить длину хода lп и, соответственно, времяна подвод плунжера.
Рисунок 5.17 – Расчетная схема комбинированного клина
Торцовый кулачок является разновидностью клинового механизма (Рис.5.18.), у которого плоский односкосый клин расположен на цилиндре радиуса rср.
Рисунок 5.18 – Торцевой кулачок
Для создания силы зажима Q кулачок должен вращаться вокруг оси 00 силой W, приложенной на рукоятке длиной L. Силу W можно определить по формуле