Практическое занятие № 3 Методы закрепления деталей, зажимные элементы и механизмы

Для закрепления обрабатываемых деталей на металлорежущих станках заготовок используют различной конструкции зажимные механизмы. При этом применяют как простые, так и сложные конструкции зажимных механизмов. К простым относятся винтовые, эксцентриковые, рычажные и клиновые зажимы, работающие от мускульной силы рабочего. Сложные зажимные механизмы состоят из многих элементов, которые в основном работают от механизированного привода.

При конструировании зажимных элементов и зажимных устройств приспособлений часто возникает необходимость определения величины силы, развиваемой этим зажимом. Усилие зажима Q, создаваемое винтом или гайкой, рассчитывается по формуле:

_, (8)

где P – усилие, приложенное к гаечному ключу или рукоятке, Н; L – длина ключа или рукоятки (плечо), мм; – средний радиус резьбы (у стандартных метрических резьб с крупным шагом  = 230–330,  – угол трения в резьбовом соединении, для метрических резьб  = 634); k – коэффициент, зависящий от формы и размеров поверхности прикосновения зажимного элемента с зажимной поверхностью.

Усилие зажима, развиваемое Г-образным прихватом, определяется по формуле:

_, (9)

где Р – действующая на прихват осевая сила, Н; l – плечо прихвата, мм; Н – высота прихвата, мм.

Усилие зажима, развиваемое эксцентриком, определяется по формуле:

_, (10)

где Р – усилие, приложенное к рукоятке, Н; L – плечо рукоятки, мм;  – радиус эксцентрика в точке касания, мм.

У кругового эксцентрика:

_, (11)

, (12)

где  и ₁ – углы трения.

Значения коэффициента k для различных случаев:

• винт со сферическим опорным торцом: K = 0;

• винт с плоским опорным торцом:

K = 0,6r; (13)

• винт со сферическим опорным торцом, соприкасающимся с конусным углублением

(14)

• винт с кольцевым опорным торцом или гайка

(15)

где  – коэффициент трения на торце винта или гайки;   0,1; r – радиус опорного торца болта, мм; r  0,4d_вн резьбы; R – радиус сферы опорного торца винта, мм;  – угол при вершине конусного углубления;  = 120; D_нар и D_вн – наружный и внутренний диаметры опорного кольцевого торца винта или гайки, мм.

Задача 3.1

Определить усилия, создаваемые винтом или гайкой, при заданных условиях (табл. 3.1).

Таблица 3.1

Варианты заданий

№ варианта	Тип болта или гайки	Диаметр резьбы, мм	Прилагаемое усилие Р, Н
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.	Гайка шестигранная Гайка шестигранная Гайка шестигранная Болт со сферическим торцом Болт со сферическим торцом Болт со сферическим торцом Болт с плоским опорным торцом Болт с плоским опорным торцом Болт со сферическим опорным торцом, упирающийся в конусное отверстие ( = 120) Болт со сферическим опорным торцом, упирающийся в конусное отверстие ( = 120)	10 16 24 12 16 20 12 12 16 24	90 120 150 70 130 150 90 150 110 160

Пример выполнения задачи 3.1

Исходные данные: определить усилие Q, создаваемое болтом М20 со сферическим опорным торцом при действии на плоскость, если усилие, прилагаемое к ключу, Р = 100 Н.

Решение:

Вычисляем значения величин r_ср, L, , , входящих в формулу для определения усилия, создаваемого винтом:

L = 12 D резьбы = 1220 = 240 мм;

r_ср = 9,19 (из таблицы метрических резьб) [3];  = 3  330, принимаем  = 318;  = 634 (из условия tg = K_тр = 0,1).

Определяем усилие Q, создаваемое винтом, по формуле (8):

_Н.

Сверяем с табличными данными [3]: Q = 16000 Н (прилож. 2 и 3).

Задача 3.2

Выбрать круговой эксцентрик для зажима заготовки по размеру Н, определить усилие, развиваемое этим зажимом (табл. 3.2)

Пример выполнения задачи 3.2

Исходные данные: выбрать круговой эксцентрик для зажима заготовки по размеру Н = 130 h16. Определить усилие Q, развиваемое этим зажимом.

Таблица 3.2

Варианты заданий

№ варианта	Н, мм	№ варианта	Н, мм
1.	25 ± 0,5	6.	275 h16
2.	140 h14	7.	300 h16
3.	210 h12	8.	500 h16
4.	70 ± 0,25	9.	35 + 0,6
5.	90 ± 0,3	10.	175 + 1,5

Рис. 6. Схема кругового эксцентрика

Решение:

Определяем допуск зажимаемого размера заготовки: , δ = 2,5 мм.

Устанавливаем величину хода эксцентрика:

мм.

Выбираем величину эксцентриситета принимаем е = 4 мм.

Выбираем диаметр круглого эксцентрика. Из условия D  20е принимаем D = 80 мм.

Определяем усилие зажима эксцентриком Q, используя формулу (10):

_,

где P – усилие, приложенное к ручке, Н; L – плечо рукоятки, мм; ρ – радиус эксцентрика в точке касания, мм, определяемый по формуле (11):

 – угол подъема эксцентрика, град, определяемый по формуле (12):

 и ₁ – углы трения на поверхности соприкосновения эксцентрика с зажимаемой деталью и его осью.

_мм.

;  = 543.

 = _ = 543.