Мембранные механизмы.

Основным рабочим элементом в этих механизмах являются мембраны, упругие свойства которых используются для центрирования и закрепления заготовок. В Машиностроении мембранные механизмы для установки заготовок применяются с плоскими и кольцевыми мембранами. Первые выполняются в виде патронов, вторые в виде оправок. На рисунке 2.29,а показана схема механизма с плоской мембраной для шлифования желоба кольца шарикоподшипника. Плоская мембрана представляет собой сплошной диск, у которого отношение толщины к радиусу находится в пределах 1/10….1/15. Плоские мембраны изготавливают из легированных сталей 65Г и 30ХГС с термообработкой до HRC 40…45. Это обеспечивает сохранение упругих свойств материала мембраны в течении длительного времени эксплуатации патрона. Мембрана 1 в патроне жестко крепится по радиусу R на планшайбе станка 2. На внешнем торце мембраны равномерно по окружности радиусом r устанавливаются кулачки 3 вылетом l. Количество кулачков z=6…12. Исходная сила W привода прикладывается к внутренней стороне мембраны вдоль оси патрона. Под действием исходной силы мембрана прогибается, кулачки расходятся на угол φ и заготовка свободно подается в патрон до упора в торце кулачков (рис.2.29,б). при снятии исходного усилия мембрана под действием своей упругости принимает исходное положение, при этом кулачки центрируют и закрепляют заготовку. Поскольку упругие свойства материала мембраны по радиусу r практически одинаковы в течении длительного времени и поскольку количество кулачков достаточно велико механизмы с плоской мембраной обеспечивают очень высокую точность центрирования, порядка 5 мкм и равномерное приложение силы зажима по диаметру заготовки. Это особенно важно при чистовом шлифовании тонкостенных заготовок.

При определении исходной силы W принимается расчетная схема (рис.2.29,в), в которой мембрана рассматривается как жестко закрепленный диск по радиусу R и нагруженный равномерно распределенным по окружности радиусом r изгибающим моментом M от силы зажима Q на плече l. М=(Ql/2πr)∙z. Q- сила зажима заготовки одним кулачком патрона. Очевидно, что исходная сила должна быть каким-то образом связана с углом раскрытия кулачков. Для установления этой связи расчетная схема заменяется двумя эквивалентными схемами (рис.2.29,г) в которых целостность и напряженное состояние материала мембраны сохраняется приложением равномерно распределенных изгибающих моментов М1, М2, М3. Причем М=М3+М1. Тогда теория прочности тонкостенных оболочек предлагает следующую зависимость для определения минимального угла раскрытия кулачков φmin=M3∙r/D(1+μ) [рад], где D - изгибная жесткость материала мембраны. D=Eh³/12(1-μ²) [H∙см4], где μ – коэффициент Пуассона. φmin – соответствует минимальному размеру диаметра заготовки. φmax=φmin+φ1+φ2

φ1 – часть угла раскрытия кулачков, соответствующая допуску на установочный диаметр заготовки.

φ2 – часть раскрытия угла кулачков, необходимая для обеспечения установочного зазора S между кулачками в исходном положении и заготовкой.

Согласно схему на рис.2.29,д, φ1 =arctg(Td/2l), φ2=arctg(S/2l).

Расчет исходной силы проводится в следующей последовательности. По известной силе зажима Q для данного патрона определяется изгибающий момент М, затем по таблице, представленной в справочной литературе, для отношения R/r определяется отношение М3/М откуда находится М3. Далее находится φmin, φmax →W.

Дата добавления: 2015-07-08