Готовая методичка по оснастке Беспалову В

Клиновые механизмы

Рис. 2.31. Схема механизма с плоским односкосным клином и силы, действующие на клин

Клин очень широко используют в зажимных механизмах приспособлений, этим обеспечивается простота и компактность конструкции, надежность в работе. Клин может быть как простым зажимным элементом, действующим непосредственно на заготовку, так и входить в сочетание с любым другим простым при создании комбинированных, механизмов. Применение в зажимном механизме клина обеспечивает:

увеличение исходной силы привода;
перемену направления исходной силы;
самоторможение механизма (способность сохранять силу зажима Q

при прекращении действия силы W, создаваемой приводом).

Если клиновой механизм применяют для перемены направления силы зажима, то угол клина обычно равен 45°, а если для увеличения силы зажима или повышения надежности, то угол клина принимают равным 6—15° (углы самоторможения).

Клин применяют в следующих конструктивных вариантах зажимов:

а) механизмы с плоским односкосым клином (рис. 2.31);

б) многоклиновые (многоплунжерные) механизмы (рис. 2.32);

в) эксцентрики (механизмы с криволинейным клином) (рис. 2.33);

г) торцовые кулачки (механизмы с цилиндрическим клином) (рис. 2.34).

На рис. 2.31 приведена схема комбинированного зажима. Он образован последовательным соединением плоского односкосого клина 1, на который действует через шток 2 привода сила W, и рычажного зажима 3, передающего на заготовку силу зажима Q.

При зажиме заготовки клин под действием силы W движется влево, поворачивая рычаг вокруг оси вращения. При движении клина на его плоскостях возникают нормальные силы Q и N и силы трения F_l и F₂, (рис. 2.31, а), причем

; ,

где и , и - углы и коэффициенты трения на соответствующих поверхностях клина.

В конечном положении, когда заготовка зажата, клин находится в равновесии.

Рассмотрим равновесие клина под действием всех приложенных к нему сил. Для этого равнодействующую R₁ сил N и F₁ разложим на силы Q и Р. Так как в зажатом состоянии клин находится в равновесии, то вертикальная составляющая по величине равна Q. Горизонтальная составляющая Р из силового многоугольника равна

. (2.45)

Сумма проекций всех сил на направление силы W

или ,

откуда

. (2.46)

Если трение существует только на наклонной поверхности клина, т. е. закрепляемая заготовка перемещается вместе с клином в направлении действия силы W, то и

. (2.47)

Существенным недостатком рассмотренного механизма является низкий коэффициент полезного действия (КПД), т. е. большие потери на трение, резко увеличивающиеся с уменьшением угла клина.

Для повышения КПД клинового механизма на поверхностях клина трение скольжения заменяют трением качения, применяя опорные ролики (рис. 2.31, б). Схема действующих сил принципиально ничем не отличается от механизма с плоским односкосым клином без роликов, поэтому для расчета этого механизма вполне можно применить формулу (2.46), заменив углы трения скольжения и на приведенные углы трения качения и :

. (2.48)

Углы и можно определить, рассмотрев в отдельности равновесие роликов. Рассмотрим равновесие нижнего ролика, приравняв нулю сумму моментов всех сил относительно оси ролика:

где - сила трения качения между роликом и клином;

- сила трения скольжения между роликом и осью,

отсюда

или

; .

Соответственно для верхнего ролика . В конструкциях с роликами потери на трение снижаются, а сила зажима возрастает на 30—50% по сравнению с клином без роликов.

Уравнение перемещений рассматриваемых механизмов (рис. 2.31, в)

. (2.49)

Содержание