Клиновые механизмы. Виды. Расчет основных параметров.

Тело под действием силы Q перемещается по плоскости. Возникает нормальная реакция N и сила трения F, отклоняющая реакцию опоры от нормального направления на угол j. Этот угол называется углом трения. Из рис. видно, что:

Коэффициент трения скольжения f равен:

.

В силовых механизмах клин может работать с трением на двух поверхностях (наклонной поверхности и основании клина) или с трением только по наклонной поверхности (например, в цанговых патронах). На рис.___ показана схема действующих на зажатый односкосый клин с трением по двум поверхностям.

Здесь: N – нормальная сила на наклонной плоскости;

F – сила трения на наклонной плоскости;

W₁ – нормальная реакция основания;

F₁ – сила трения на основании клина.

При любом угле скоса a зажатый клин стремится вытолкнуть сила обратного действия Р_од, которая является горизонтальной составляющей нормальной реакции N (W – ее вертикальная составляющая).

Силе Р_од противодействует сила трения F₁ на основании клина и горизонтальная составляющая F ’силы трения F на наклонной поверхности клина.

Условие равновесия клина:

с учетом того, что для рис ____:

Сила трения на основании клина:

где j₁ – угол трения на основании клина.

Величина нормальной реакции на основании клина:

Для предельного случая, когда клин переходит в несамотомозящий:

Подставив значения Р_од, F ‘, F₁ в условие предельного случая самоторможения:

при малых углах a слагаемое , а величина тангенсов углов близка к их значению в радианах. Тогда:

Считая, : (*)

Для клина с трением только по одной плоскости – наклонной (): (**)

Условия самоторможения клина соответственно будут:

Клин и сопряженные с ним детали обычно выполняют из стали с чисто обработанными (шлифованными) поверхностями. Для этих поверхностей в зависимости от условий работы клина принимают: f = tg j = 0, 1; j = 5°43’ f = tg j = 0, 15; j = 8°30’

Тогда условия самоторможения соответственно будут:

для клина с трением на двух поверхностях:

для клина с трением только по наклонной поверхности:

Для надежности заклинивания углы a при расчетах берут меньше предельных, исходя из потребного запаса самоторможения.

Конструктивно клиновые механизмы выполняются:

1) с односкосым клином без роликов и с роликами. Они применяются в качестве усилителей пневмо- и гидроприводов.

2) многоклиновые самоцентрирующие механизмы, которые используются в конструкциях патронов и оправок.

Определение силы зажима W.

а) для механизма с трением на обеих поверхностях клина сила зажима W будет зависеть от известной силы привода Q:

б) для механизма с трением только на наклонной плоскости, когда :

в) для клина с двумя роликами. В этом случае трение скольжение заменяется тренем качения:

г) для клина с роликами только по наклонной плоскости:

2 0. Винтовые механизмы. Виды. Расчет основных параметров.

Применяют в приспособлениях с ручным закреплением заготовок, в приспособлениях механизированного типа, а также в автоматических приспособлениях. Они просты, компактны и надежны в работе.

Винтовые зажимы – самые используемые. К их особенностям следует отнести: большие зажимные усилия при малых исходных; универсальность – для закрепления самых разнообразных деталей; самоторможение – исходное усилие действует только в момент закрепления. К недостаткам следует отнести малую производительность, износ. Применяются в основном в единичном и мелкосерийном производстве.

На показан пример закрепления винтовым зажимом:

Номинальный диаметр винта в мм определяется из соотношения:

где С= 1, 4 коэффициент для метрической резьбы;

Q – сила закрепления заготовки, Н;

s - допустимое напряжение растяжения (сжатия) (для винтов из стали 45 - s = 80 – 100 МПа).

Диаметр округляется до ближайшего большего значения. В приспособлениях применяют резьбы от М8 до М42.

Расчётные формулы:

здесь: r_ср- средний радиус резьбы (по ГОСТ)

α – угол подъёма резьбы

L – длина рукоятки

f – коэффициент трения

b - угол профиля

j=6…16°

Тогда исходное усилие зажима:

для приближённых вычислений можно использовать формулу:

На рисунке показан пример зажима детали гайкой.

Расчётные формулы:

В этом случае доля крутящего момента, развиваемого гаечным ключом, идущая на создание зажима, будет меньше из-за существования трения на поверхности гайки.

для приближённых вычислений можно использовать формулу (для резьб М8-М48):

Приблизительная таблица усилий зажима: