Силовой расчет винтового зажима

На гайку винтового зажима со стороны планки действует сила R', равная по модулю и противоположно направленная силе R:  R = R' = 16,8 кН.

С другой стороны на гайку действует момент силы Q (усилие от руки), приложенной на плече,  равном длине рукоятки гаечного ключа  L, то есть  M = QL.

Зависимость между силами Q и R для винтового зажима с подвижной
гайкой записывается формулой.

В этой формуле сила винтового зажима обозначена буквой W, а применительно к данной задаче (то есть к комбинированному зажиму), букву  W в формуле необходимо заменить на символ «R», поскольку символ «W» уже использован для обозначения другой силы.                       

Зная усилие R, можно определить какой должна быть сила Q, чтобы обеспечить требуемую силу R:

где-  r_ср - средний радиус резьбы винта, мм; r_ср = d_ср/2

d_ср = 18,37 мм (Приложение 1),

r_ср = 18,37/2 = 9,19 мм;

a - угол подъёма резьбы болта М20,

a = arctg P/ pd_ср

где Р - шаг резьбы М20 (Приложение 1), Р=2,5 мм

a = arctg 2,5/ 3,14´18,34 = 2°30';

j_пр = arctg m_пр - угол трения в резьбе, примем m_пр = tgj_пр = 0,115, тогда j_пр = 6°40';

m₂ - коэффициент трения между планкой и торцом гайки, примем m₂ ~ 0,1 (Приложение 2);

D_н, D_в - наружный и внутренний диаметр буртика гайки (Приложение 2),

D_н = 37мм, D_в = 21мм.

Подставим численные значения в формулу:

Н

В результате получаем, чтобы зажать заготовку силой W = 14 кН двумя

рычажно-винтовыми зажимами данных размеров, необходимо завинчивать гайку с минимальным усилием Q = 168 Н на рукоятке гаечного ключа.

Требуемое усилие больше допустимого 150Н для ручных зажимов в 1,12 раз. Чтобы уменьшить Р можно изменить соотношение плеч рычага.

Рассчитаем требуемое соотношение.

Зная зависимость сил на рычаге от размеров плеч R = W´(L₁+L₂)/ L₁, выразим величину (L₁+L₂)/ L₁ через силы  W” и R:

Из формулы  очевидно, что требуемое соотношение

мы найдем пересчитав силу давления гайки на планку R. Найдем модуль этой силы R = R¢ из условия равновесия винтового зажима, нагруженного максимально допустимой силой Q=150 Н на рукоятке гаечного ключа:

Для зажима детали с силой W = 7кН при усилии винтового зажима
R = 16,07 кН длины плеч рычага должны удовлетворять условию:  

Оставим плечо L₁ = 50мм без изменения и пересчитаем плечо L₂:

2,3L₁=L₁+L₂, где L₁ = 50мм

2,3´50 = 50 + L₂, L₂ = 65мм.

Заключение: для зажима заготовки с силой W = 14кН можно использовать два рычажно-винтовых зажима, если незначительно изменить размер плеча рычага L₁/L₂= 65мм.

 

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Основная

1. Блюменштейн В.Ю. Клепцов А.А. Проектирование технологической оснастки.Учеб. для вузов. [Гриф УМО]. М.: Лань, 2011. – 224 с. (http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_cid=25&pl1_id=628)

2. Тарабарин О. И. Абызов А. П. Ступко В. Б. Проектирование технологической оснастки в машиностроении. - М.: Лань, 2013. - 304 с. (http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_cid=25&pl1_id=5859)

 

Дополнительная

1. Белоусов А.П. Проектирование станочных приспособлений: Учеб пособ. для машиностроит. техникумов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1981. - 240с.

2. Коровин А.К. Приспособления для механосборочного производства: Уч. пособие. - Екатеринбург: Изд-во Урал, гос. проф.-пед. ун-та, 2001. - 144 с.

3. Корсаков В.С. Основы конструирования приспособлений: Учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1983. - 277 с.

4. Терликова Т.Ф., Мельников А.С. Основы конструирования приспособлений: Учеб. пособие для вузов. - М.: Машиностроение, 1990 - 120с.

5. Ершова Л.И. Култышева И.А Методические рекомендации и задания к практическим занятиям по дисциплине «Приспособления для механосборочного производства». - Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. проф.-пед. ун.-та, 2000. - 25 с.

6. Станочные приспособления: Справ.: В 2 т. Т.2 / Под ред. Б.Н, Вардашкина А.А. Шатилова. - М.: Машиностроение, 1984. - 656 с.

7. Схиртладзе А.Г., Новиков В.Ю. Станочные приспособления: Учеб. пособие: - М.: Высш. шк. 2006. - 110 с.

 

Приложение А

Основные размеры метрической резьбы

с крупным шагом для диаметров от 6 до 68 мм

(извлечение из СТ СЭВ 182-75)

 

 

Номинальный диаметр резьбы, d,мм	Шаг резьбы, Р,мм	Диаметры резьбы винта, мм
		наружный d=D	средний d2=D2	внутренний d1=D1
6	1,00	6	5,350	4,917
7	1,00	7	6,350	5,917
8	1,25	8	7,188	6,647
9	1,25	9	8,188	7,647
10	1,50	10	9,026	8,376
11	1,50	11	10,026	9,376
12	1,75	12	10,863	10,106
14	2,00	14	12,701	11,835
16	2,00	16	14,701	13,835
18	2,50	18	16,376	15,294
20	2,50	20	18,376	17,294
22.	2,50	22	20,376	19,294
24	3,00	24	22,057	20,752
27	3,00	27	25,051	23,752
30	3,50	30	27,727	26,211
33	3,50	33	30,727	29,211
36	4,00	36	33,402	31,670
39	4,00	39	36,402	34,670
42	4,50	42	39,077	37,129
45	4,50	45	42,077	40,129
48	5,00	48	44,752	42,587
53	5,00	52	48,752	46,587
56	5,50	56	52,428	50,046
60	5,50	60	56,428	54,046
64	6,00	64	60,103	57,505
68	6,00	68	64,103	61,505

 

 

Приложение Б

Коэффициенты трения (m)

Условия трения	m
При контакте обработанных поверхностей заготовки с опорами и зажимным механизмом приспособления	0,1...
При контакте необработанных заготовок (отливок, поковок) с опорами в виде постоянных опор (штырей) со сферической головкой	0,2... 0,25
При контакте заготовок с зажимным механизмом и опорами, имеющими рифления, и при больших силах взаимодействия	0,7
При закреплении в кулачковом или цанговом патроне с губками: гладкими; с кольцевыми канавками с взаимно перпендикулярными канавками;       с острыми рифлениями	0,16...0,18 0,3...0,4 0,4... 0,5 0,7

 

Шайбы нормальные (ГОСТ 11371-78) - основные размеры

Номинальный диаметр резьбы крепежной детали	Шайбы нормальные
	Dв, мм	Dн, мм	S, мм
1,0	1,1	3,5	0,3
1,2	1,3	4,0	0,3
1,4	1,5	4,0	0,3
1,6	1,7	4,0	0,3
2,0	2,2	5,0	0,3
2,5	2,7	6,5	0,5
3,0	3,2	7,0	0,8
4,0	4,3	9,0	1,0
5,0	5,3	10,0	1,6
6,0	6,4	12,5	1,6
8,0	8,4	17,0	2,0
10,0	10,5	21,0	2,5
12,0	13,0	24,0	2,5
14,0	15,0	28,0	2,5
16,0	17,0	30,0	3.0
18,0	19,0	34,0	3,0
20,0	21,0	37,0	3,0
22,0	23,0	39,0	3,0
24,0	25,0	44,0	4,0
27,0	28,0	50,0	4,0
30,0	31,0	56,0	4,0
36	37,0	66,0	5,0
42	43,0	78,0	7,0

 

 

Задания для контрольной работы

и методические указания по ее выполнению

по дисциплине

 

«Технологическая оснастка

и инструментальное обеспечение

автоматизированного производства»

 

 

Подписано в печать             Формат 60 ´ 84 / 16. Бумага для множ. аппаратов.

Печать плоская. Усл. печ. л.   Уч. - изд. л.    Тираж 100 экз.

ФГАОУ ВО «Российский государственный профессионально-педагогический университет». Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11

Ризограф ФГАОУ ВО РГППУ. Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11