Эксцентриковые зажимные устройства

Эксцентриковые ЗУ относятся к механическим (элементарным) устройствам. Эти устройства вследствие простоты конструкции, достаточно большой силы закрепления находят широкое применение в мелкосерийном и серийном производстве. По сравнению с винтовыми ЗУ они развивают меньшую силу закрепления, имеют небольшой линейный ход и не могут надежно работать при значительных колебаниях размеров между установочной и зажимаемой поверхностями обрабатываемых заготовок данной партии. Достоинством эксцентриковых ЗУ является их простота и быстродействие.

В эксцентриковых ЗУ применяются круглые и криволинейные эксцентрики. Круглые эксцентрики широко используют в приспособлениях, так как они просты в изготовлении. Недостатком круглых эксцентриков является непостоянство угла подъёма рабочей поверхности, что приводит к непостоянству силы закрепления и изменению самотормозящих свойств в зависимости от угла поворота. Для устранения этого недостатка используют более сложные в изготовлении криволинейные эксцентрики, выполненные по логарифмической спирали.

Круглый эксцентрик, представляет собой диск или валик, поворачиваемый вокруг оси О, смещенной вокруг геометрической оси эксцентрика на некоторую величину «е», называемую эксцентриситетом (рис. 4.3.1).

Р и с. 4.3.1.

Круглые эксцентрики изготавливают из стали 20Х, цементируют на глубину 0,8…1,2 мм, затем закаливают до твердости НRС 55-60. Стандартами предусмотрено 4 вида эксцентриков по ГОСТ 9061-68, ГОСТ 12189-66, ГОСТ 12190-66 (кулачки сдвоенные). Стандартные круглые эксцентрики имеют размеры: наружный диаметр D = 32…80 мм, величина эксцентриситета е = 1,7…4 мм, для кулачков сдвоенных е =2,5…7мм.

Из теоретической механики известно, что условие самоторможения двух трущихся тел:

где φ – угол трения;

α – угол подъема, под которым происходит трение.

Следовательно, если угол подъема эксцентриситета α в определенном его положении не больше угла трения, то эксцентрик является самотормозящимся. Самотормозящиеся эксцентрики после закрепления заготовки не изменяют своего положения. Самоторможение эксцентриковых ЗУ обеспечивается, если соблюдается условие D ≥ 14 е. это отношение называют характеристикой эксцентрика.

Исходными данными для расчета размеров эксцентрикового ЗУ является:

Т – допуск на размер заготовки от установочной базы до места приложения силы закрепления Q, мм;

Q – необходимая сила закрепления заготовки, Н;

γ - угол поворота эксцентрика от начального положения до момента закрепления заготовки.

На первом этапе определяется величина эксцентриситета эксцентрика, мм:

· если угол γ поворота эксцентрика не ограничен, то

где S ₁ – гарантированный зазор, обеспечивающий нормальную установку заготовки под эксцентрик (0,2…0,4мм);

S ₂ – запас хода эксцентрика, предохраняющий его от перехода через «мёртвую точку»; с учётом износа и неточности изготовления эксцентрика (0,4…0,6мм);

I – жёсткость эксцентрикового ЗУ (9800…19600 кН/м), отношение характеризует увеличение расстояния между эксцентриком и заготовкой в следствии упругих отжимов звеньев системы, воспринимающей силу закрепления.

· если угол γ поворота эксцентрика ограничен , то

Затем определяют радиус цапфы из условия прочности на смятие и ее диаметр.

Радиус цапфы эксцентрика можно определить, задаваясь ее шириной b:

где σ – допускаемое напряжение смятия, МПа (14,7…19,6)
при

Радиус наружной части эксцентрика R определяют из условий самоторможения.

Р и с. 4.3.2.

Из рассмотрения действующих на эксцентрик сил следует, что равнодействующая T реакции Q и силы трения F должна быть равна реакции со стороны цапфы, проходящей касательно кругу трения радиуса ρ, и направлено противоположно ей:

Из чертежа:

где φ – угол трения покоя.

Отсюда

Радиус ρ круга трения определяем из равенства

где f^' – коэффициент трения покоя в цапфе.

Величины φ и f' следует брать по наименьшему пределу. Для полусухих поверхностей можно применять φ =8° и f' =0,12…0,15.

Ширину рабочей части эксцентрика B определяют по формуле:

где Е – модуль упругости материала эксцентрика, МПа

σ - допускаемое напряжение в зоне контакта эксцентрика с за готовкой, МПа (800…1200).

Полученные размеры круглого эксцентрика необходимо увязать с ГОСТом 9061-68, 12189-66.

Далее определяем момент (М) на рукоятке эксцентрика и длину рукоятки L.

4.4. Клиновые зажимные устройства.

Большинство силовых механизмов приспособлений основано на действии клина. Клиновые механизмы применяют в качестве промежуточного звена в сложных зажимных системах (в различных конструкциях подвижных опор, а также в приспособлениях). Они просты в изготовлении, компактны, позволяют изменять направление действия передаваемой силы закрепления и ее величину.

Клин применяется в следующих конструктивных вариантах:

1) плоский односкосый;

2) двускосый или круглый;

3) криволинейный клин в виде эксцентрика или плоского кулачка;

4) винтовой клин в форме торцового кулачка.

В самоцентрирующихся клиновых механизмах используются системы из трех и более клиньев. Например, в цанговых патронах, клиновых оправках с клиньями, клиноплунжерных и шариковых оправках, и некоторых других.

Основными преимуществами клиновых ЗУ является возможность крепления в труднодоступных местах и широкий диапазон трансформации величины силы закрепления.

К числу недостатков клиновых ЗУ следует отнести необходимость дополнительных механизмов для перемещения клина (обычно винтовые или пневматические приводы).

Для надежного закрепления заготовки в приспособлении клин должен быть самотормозящимся, т.е. зажимать заготовку после прекращения действия на клин исходной силы. В силовых механизмах клин может работать или с трением на двух поверхностях (наклонной поверхности и основании клина) или с трением только на наклонной поверхности (этот случай встречается в самоцентрирующих клиновых механизмах) (рис. 4.4.1).

Условие торможения

Р и с. 4.4.1.

α – угол скоса клина; P _од – сила обратного действия

Для того, чтобы клин обладал самотормозящими свойствами необходимо:

При трении по одной поверхности

Дата добавления: 2015-09-02