Ексцентричните скоби са лесни за производство и поради тази причина се използват широко в машинните инструменти. Използването на ексцентрични скоби може значително да намали времето за затягане на детайла, но силата на затягане е по-ниска от резбовите скоби.
Ексцентричните стеги се изработват в комбинация със и без скоби.
Помислете за ексцентрична скоба със скоба.
Ексцентричните скоби не могат да работят със значителни отклонения на толеранса (±δ) на детайла. При големи отклонения на толеранса скобата изисква постоянна настройка с винт 1.
Ексцентрично изчисление
М 
Използваните материали за изработката на ексцентрика са U7A, U8A с
термична обработка до HR от 50....55 единици, стомана 20X с карбуризация до дълбочина 0,8... 1,2 С втвърдяване HR от 55...60 единици.
Нека да разгледаме ексцентричната диаграма. Линията KN разделя ексцентрика на две? симетрични половини, състоящи се, така да се каже, от 2 х клинове, завинтени върху „първоначалния кръг“.
Ексцентричната ос на въртене се измества спрямо нейната геометрична ос със степента на ексцентричност "e".
Секцията Nm на долния клин обикновено се използва за затягане.
Разглеждайки механизма като комбиниран, състоящ се от лост L и клин с триене върху две повърхности по оста и точка "m" (точка на затягане), получаваме силова връзка за изчисляване на силата на затягане.
където Q е силата на затягане
P - сила върху дръжката
L - дръжка рамо
r - разстоянието от ексцентричната ос на въртене до точката на контакт с
детайл
α - ъгъл на издигане на кривата
α 1 - ъгъл на триене между ексцентрика и детайла
α 2 - ъгъл на триене по ексцентричната ос
За да избегнете отдалечаване на ексцентрика по време на работа, е необходимо да се спазва условието за самоспиране на ексцентрика
Условие за самоспиране на ексцентрика. = 12Р
за chyazhima с expentoik
Ж 
deα
-
ъгъл на триене при плъзгане в точката на контакт с детайла ø
-
коефициент на триене
За приблизителни изчисления на Q - 12P, разгледайте диаграмата на двустранна скоба с ексцентрик
Клинови скоби
Устройствата за затягане на клинове се използват широко в машинните инструменти. Основният им елемент е един, два и три скосени клина. Използването на такива елементи се дължи на простотата и компактността на конструкциите, скоростта на действие и надеждността при работа, възможността да се използват като затягащ елемент, действащ директно върху детайла, който се фиксира, и като междинна връзка, например усилвателна връзка в други затягащи устройства. Обикновено се използват самоспиращи се клинове. Условието за самоспиране на едноскосен клин се изразява чрез зависимостта
α > 2 ρ
Където α - ъгъл на клин
ρ - ъгълът на триене върху повърхностите G и H на контакт между клина и свързващите се части.
Под ъгъл α се осигурява самоспиране = 12° обаче, за да се предотвратят вибрациите и колебанията на натоварването по време на използването на скобата от отслабване на детайла, често се използват клинове с ъгъл α<12°.
Поради факта, че намаляването на ъгъла води до увеличаване
самоспиращи свойства на клина, е необходимо при проектирането на задвижването към клиновия механизъм да се осигурят устройства, които улесняват отстраняването на клина от работно състояние, тъй като освобождаването на натоварен клин е по-трудно от привеждането му в работно състояние.
Това може да се постигне чрез свързване на задвижващия прът към клин. Когато прът 1 се движи наляво, той преминава по пътя „1“ на празен ход и след това, удряйки щифт 2, притиснат в клин 3, избутва последния навън. Когато прътът се движи назад, той също избутва клина в работно положение, като удря щифта. Това трябва да се има предвид в случаите, когато клиновият механизъм се задвижва от пневматично или хидравлично задвижване. След това, за да се осигури надеждна работа на механизма, трябва да се създадат различни налягания на течност или сгъстен въздух от различните страни на задвижващото бутало. Тази разлика при използване на пневматични задвижващи механизми може да се постигне чрез използване на редуцир на налягането в една от тръбите, подаващи въздух или течност към цилиндъра. В случаите, когато не се изисква самоспиране, е препоръчително да се използват ролки върху контактните повърхности на клина със свързващите части на устройството, като по този начин се улеснява поставянето на клина в първоначалното му положение. В тези случаи клинът трябва да бъде заключен.
Нека разгледаме диаграмата на действието на силите в клинов механизъм с едно изкривяване, най-често използван в устройства.
Нека построим многоъгълник на сила.
При предаване на сили под прав ъгъл имаме следната връзка
Самоспирането възниква при α<α 1 +α 2 Если α 1 =α 2 =α 3 =α зависимостта е по-проста P = Qtg(α+2φ)
Цангови скоби
Механизмът за затягане на цангата е известен отдавна. Закрепването на детайлите с помощта на цанги се оказа много удобно при създаването на автоматизирани машини, тъй като за закрепване на детайла е необходимо само едно транслационно движение на захванатата цанга.
При работа с цангови механизми трябва да се спазват следните изисквания.
Силите на затягане трябва да бъдат осигурени в съответствие с възникващите сили на рязане и да предотвратяват движението на детайла или инструмента по време на процеса на рязане.
Процесът на затягане в общия цикъл на обработка е спомагателно движение, така че времето за реакция на скобата на цангата трябва да бъде минимално.
Размерите на връзките на затягащия механизъм трябва да се определят от условията на тяхната нормална работа при закрепване на детайли както с най-големи, така и с най-малки размери.
Грешката при позициониране на детайлите или инструментите, които се фиксират, трябва да бъде минимална.
Конструкцията на затягащия механизъм трябва да осигурява най-малко еластично налягане по време на обработката на детайлите и да има висока устойчивост на вибрации.
Частите на цангата и особено цангата трябва да имат висока устойчивост на износване.
Конструкцията на затягащото устройство трябва да позволява бързата му смяна и удобна настройка.
Дизайнът на механизма трябва да осигурява защита на цангите от чипове.
Механизмите за затягане на цанги работят в широк диапазон от размери. Практически минималният допустим размер за закрепване е 0,5 мм. При многошпинделните прътови машини диаметрите на прътите и
следователно отворите на цангите достигат 100 mm. За закрепване на тънкостенни тръби се използват цанги с голям диаметър на отвора, тъй като... относително равномерното закрепване по цялата повърхност не причинява големи деформации на тръбите.
Механизмът за затягане на цангата позволява закрепване на детайли с различни форми на напречно сечение.
Издръжливостта на механизмите за затягане на цангите варира в широки граници и зависи от дизайна и правилността на технологичните процеси при производството на частите на механизма. По правило затягащите цанги се провалят преди другите. В този случай броят на закрепванията с цанги варира от едно (счупване на цангата) до половин милион или повече (износване на челюстите). Работата на цангата се счита за задоволителна, ако е в състояние да закрепи най-малко 100 000 детайла.
Класификация на цангите
Всички цанги могат да бъдат разделени на три типа:
1. Цангови цанги от първи типимат "прав" конус, чийто връх е обърнат настрани от шпиндела на машината.
За да го закрепите, е необходимо да създадете сила, която издърпва цангата в гайката, завинтена върху шпиндела. Положителните качества на този тип цанги са, че те са структурно доста прости и работят добре при натиск (закалената стомана има по-високо допустимо напрежение при натиск, отколкото при опън. Въпреки това, цангите от първия тип в момента са с ограничена употреба поради недостатъци Какви са тези недостатъци:
а) аксиалната сила, действаща върху цангата, се стреми да я отключи,
б) при подаване на пръта е възможно преждевременно заключване на цангата,
в) когато е закрепен с такава цанга, има вредно въздействие върху
г) има незадоволително центриране на цангата в шпиндела, тъй като главата е центрирана в гайката, чиято позиция на шпиндела не е стабилна поради наличието на резби.
Цангови цанги от втори типимат "обратен" конус, чийто връх е обърнат към шпиндела. За да се закрепи, е необходимо да се създаде сила, която издърпва цангата в коничния отвор на шпиндела на машината.
Цангите от този тип осигуряват добро центриране на детайлите, които се затягат, тъй като конусът за цангата се намира директно в шпиндела и не може
възниква заклинване, аксиалните работни сили не отварят цангата, а я заключват, увеличавайки силата на закрепване.
В същото време редица значителни недостатъци намаляват производителността на цанги от този тип. Поради многобройните контакти с цангата, коничният отвор на шпиндела се износва сравнително бързо, резбите на цангите често се провалят, като не осигуряват стабилно положение на пръта по оста при закрепване - той се отдалечава от ограничителя. Въпреки това цангите от втория тип се използват широко в машинните инструменти.
Цангови цанги от трети типТе също имат обратен конус, но работят поради аксиалното движение на втулка с коничен отвор, докато самата цанга остава неподвижна.
Този дизайн ви позволява да избегнете повечето от недостатъците, присъщи на цангите от първия и втория тип. Въпреки това, един от съществуващите недостатъци на този тип цанга е увеличаването на общите размери на целия затягащ възел в диаметър.
За производството на средни и големи цанги се използват главно стоманени марки 65G, 12KhNZA, U7A, U8A. Счита се за препоръчително да се използват нисковъглеродни цементирани стомани. Експерименталните данни показват, че цементираните стомани се представят не по-лошо от въглеродните стомани. Наличието, например, на никел в закалената стомана 12ХНЗА осигурява устойчивост на цангата на абразия, а закаляването й дава относително добри пластични свойства. Въпреки това повечето фабрики предпочитат стомана 65G.
Р 
Нека да разгледаме какви сили възникват, когато цангата работи при липса на аксиален ограничител.
P = (Q+Q")tg( α + φ )
Q - сила на затягане над препарати VCI се изчислява по формулата
M - момент на рязане M = P z V заместваме стойностите на момента на рязане
Където - V е разстоянието от оста до точката на прилагане на силата на рязане R е радиусът на детайла в зоните на затягане.q е компонентът на силата, която измества детайла по оста.
ƒ - стрелка за отклонение. k - коефициент на безопасност
Q 1 - силата, необходима за компресиране на всички цанги, докато влязат в контакт с детайла.
φ - ъгъл на триене между цангата и тялото
където E е еластичният модул.
1 - инерционен момент на сектора в цангата.
f - стрелка за отклонение.
l е дължината на острието на цангата от контактната точка до средата на конуса.
Вакуумни затягащи устройства
Вакуумните затягащи устройства работят на принципа на директно предаване на атмосферното налягане към детайла, който се затяга.
Вакуумните устройства могат да се използват за задържане на детайли от различни материали с равна или извита повърхност. Силата на затягане е достатъчна за довършителни и довършителни операции. Вакуумните устройства са много ефективни за закрепване на тънки плочи. Основните повърхности на детайла могат да бъдат или чисто обработени, или черни, но сравнително гладки без видими вдлъбнатини или издатини.
Ако има полирани повърхности, е разрешено монтиране на детайли без уплътняване. Заготовките се отделят чрез свързване на кухината, от която се изпомпва въздухът с атмосферата.
Силата, притискаща детайла, се изчислява по следната формула
Q = F(l,033-P) kg.
където F е площта в cm 2, чиито граници са взети по линията на уплътнение P е вакуумът, създаден в кухината на устройството от смукателното устройство.
В практиката се използва вакуум от 0,1 0,15 kg/cm 2
Използването на по-дълбок вакуум е скъпо и силата на затягане се увеличава само леко.
За равномерно многоточково затягане на детайла към плочата в монтажната равнина се правят голям брой равномерно разположени отвори.
В този случай закрепването става без локално изкълчване и изкривяване на детайла. Вакуумът за индивидуалните инсталации се създава:
а) центробежни помпи P = 0,3 kg/cm 2
б) едностепенно бутало P = 0,005 kg / cm 2
двустепенен Р= 0,01 kg/cm2
Лесни за производство, с голям коефициент на усилване, сравнително компактни ексцентрични скоби, които са вид гърбични механизми, имат друго, несъмнено, основно предимство - скорост.
Работната повърхност на гърбицата най-често е направена под формата на цилиндър с кръг или спирала на Архимед в основата. В тази статия ще говорим за по-разпространената и по-технологично напреднала кръгла ексцентрична скоба.
Размерите на стандартизирани кръгли ексцентрични гърбици за металорежещи машини са дадени в GOST 9061-68. Ексцентрицитетът на кръглите гърбици в този документ е настроен на 1/20 от външния диаметър, за да се осигурят условия на самоспиране в целия работен диапазон от ъгли на въртене при коефициент на триене от 0,1 или повече.
Фигурата по-долу показва изчислената геометрична диаграма на затягащия механизъм. Фиксираната част се притиска към опорната повърхност в резултат на завъртане на ексцентричната дръжка обратно на часовниковата стрелка около ос, неподвижно фиксирана спрямо опората.
Показаното положение на механизма се характеризира с максимално възможен ъгъл α , докато правата линия, минаваща през оста на въртене и центъра на ексцентричния кръг, е перпендикулярна на правата линия, начертана през точката на контакт на частта с гърбицата и централната точка на външния кръг.
Ако завъртите гърбицата на 90° по посока на часовниковата стрелка спрямо позицията, показана на диаграмата, тогава между детайла и работната повърхност на ексцентрика се образува празнина, равна по големина на ексцентрицитета д. Тази хлабина е необходима за свободен монтаж и демонтаж на детайла.
ФОРМУЛИ ЗА ИЗЧИСЛЕНИЕ
Намерете ъгъла на триене (°) „част - ексцентрик“:
φ 1 = арктан (f 1),
Където,
е 1- коефициент на триене "част - ексцентрик";
0,15 - стойността на коефициента на триене „част - ексцентрик“, съответстваща на случая „стомана върху стомана без смазване“.
Намерете ъгъла на триене (°) "ос - ексцентрик":
φ 2 = арктан (f 2),
Където,
е 2- коефициент на триене "ос - ексцентрик";
0,12 - стойността на коефициента на триене "ос - ексцентрик", съответстващ на случая "стомана върху стомана със смазване".
Намаляването на триенето и на двете места повишава енергийната ефективност на механизма, но намаляването на триенето в зоната на контакт между детайла и гърбицата води до изчезването на самоспирането.
Намерете максималния ъгъл (°) на кръглия клин:
α = арктан (2 e / D),
Където,
д- ексцентрицитет на гърбицата, mm;
За осигуряване на самоспиране върху стоманени повърхности е желателно да се изпълни условието: D/e>15.
В GOST 9061-68: D/e=20.
д- ексцентричен диаметър, mm.
Тогава радиус векторът (mm) на контактната точка ще бъде равен на:
R = D / (2 cos (α)),
И съответно разстоянието от ексцентричната ос до опората (mm) ще бъде:
A = s + R cos(α),
Където,
с- дебелина на захванатата част, mm.
Условието за самоспиране е изпълнението на отношението:
e ≤ R f 1 + d/2 f 2,
Ако условието е изпълнено, се осигурява самоспиране.
Силата на затягане (N) може да се намери по формулата:
F = P L cos (α) / (R tg (α + φ 1) + d/2 tg (φ 2)),
Където,
П- сила върху дръжката, N;
Л- дължина на дръжката, мм.
Коефициентът на пренос на сила е:
k = F / P
Позицията на ексцентричната скоба, избрана за изчисления и показана на диаграмата, е най-„неблагоприятната“ от гледна точка на самоспиране и увеличаване на силата. Но този избор не е случаен. Ако в такава работна позиция изчислените мощностни и геометрични параметри удовлетворяват проектанта, то във всички други позиции ексцентричната скоба ще има още по-голям коефициент на предаване на силата и по-добри условия за самоспиране.
При проектирането, отдалечаване от разглежданата позиция към намаляване на размера Аако другите размери се запазят непроменени, това ще намали празнината за инсталиране на частта.
Увеличаване на размера Аможе да създаде ситуация, при която ексцентрикът се износва по време на работа и значителни колебания в дебелината с, когато е просто невъзможно да се затегне частта.
GOST 9061-68 препоръчва като материал за направата на гърбицата да се използва устойчива на износване повърхностно циментирана стомана 20X с повърхностна твърдост 56...61 HRC на дълбочина 0,8...1,2 mm. Но на практика ексцентричната скоба се изработва от голямо разнообразие от материали, в зависимост от предназначението, условията на работа и наличните технологични възможности.
С помощта на малка масичка в MS Excelсъздадени въз основа на тези формули, можете да се научите бързо и лесно да определяте основните параметри на скоби за гърбици, изработени от всякакви материали, просто не забравяйте да промените стойностите на коефициентите на триене в първоначалните данни.
В примера, показан на екранната снимка, въз основа на дадените размери на ексцентрика и силата, приложена към дръжката, се определя монтажният размер от оста на въртене на гърбицата до опорната повърхност, като се вземе предвид дебелината на частта , проверява се състоянието на самоспиране, изчислява се силата на затягане и коефициентът на предаване на силата.
Този изчислителен файл може да бъде намерен на уебсайта www.al-vo.ru.
Свързани документи:
GOST 12189-66 Машини инструменти. Камери са ексцентрични. Дизайн;
GOST 12190-66 Машини инструменти. Двойни ексцентрични гърбици. Дизайн;
GOST 12191-66 Машини инструменти. Тампони за ексцентрични вилки. Дизайн;
GOST 12468-67 - Ексцентрици с двойна опора. Дизайн.
Ексцентричните скоби са бързодействащи, но развиват по-малка сила на затягане от винтовите скоби и имат ограничено линейно движение.
В машинните инструменти се използват кръгли и извити ексцентрични скоби. Кръглият ексцентрик, използван в предложената конструкция, е диск, завъртян около оста O, изместен спрямо геометричната ос на ексцентрика с определено количество e, наречено ексцентричност. За да закрепите детайла, ексцентричните скоби трябва да са самозаключващи се.
Кръглите ексцентрици са изработени от стомана 20X, циментирани на дълбочина 0,6...1,2 mm и след това закалени до твърдост 58...62HRC e. Някои видове кръгли ексцентрици се произвеждат съгласно GOST 9061-68
От теоретичната механика е известно, че условията за самоспиране на две триещи се тела са следните: ъгълът на триене е по-голям или равен на ъгъла на повдигане, при който възниква триенето. Следователно, ако ъгълът на повдигане на ексцентрика в определено положение не е по-голям от ъгъла на триене, тогава ексцентрикът е самоспиращ. Самоспиращите се ексцентрици не променят позицията си след затягане на детайла. Осигурява се самоспиране на ексцентричните скоби при определено съотношение на външния му диаметър и ексцентрицитета e.
При изчисляване на основните размери на кръгъл ексцентрик е необходимо да имате следните стойности.
Кръгъл ексцентричен ексцентрицитет (44):
Радиусът на външната повърхност на ексцентрика се определя от състоянието на неговото самоспиране:
Ъгълът на въртене на ексцентрика, съответстващ на положението на скобата, което е най-малко благоприятно за самоспиране.
Ексцентричните скоби, за разлика от винтовите скоби, са бързодействащи. Достатъчно е да завъртите дръжката на такава скоба на по-малко от 180 °, за да закрепите детайла.
Диаграмата на работа на ексцентричната скоба е показана на фигура 7. Когато дръжката се завърти, радиусът на въртене на ексцентрика се увеличава, пролуката между него и частта (или лоста) намалява до нула; Заготовката се затяга чрез допълнително „уплътняване“ на системата: ексцентрик - част - закрепване.
Фигура 7 - Схема на работа на ексцентрична скоба
За да определите основните размери на ексцентрика, трябва да знаете големината на силата на затягане на детайла Q, оптималния ъгъл на въртене на дръжката за затягане на детайла ρ и допустимото отклонение на дебелината на фиксирания детайл δ.
Ако ъгълът на въртене на лоста е неограничен (360 °), тогава величината на ексцентрицитета на гърбицата може да се определи от уравнението
където S 1 е монтажната междина под ексцентрика, mm;
S 2 - ексцентричен резерв на мощност, като се вземе предвид неговото износване, mm;
Толеранс за дебелината на детайла, mm;
Q – сила на затягане на детайла, N ;
Л - твърдост на затягащото устройство, N / мм(характеризира количеството на въртене на системата под въздействието на силите на затягане).
Ако ъгълът на въртене на лоста е ограничен (по-малко от 180 °), тогава количеството на ексцентрицитета може да се определи от уравнението
Радиусът на външната повърхност на ексцентрика се определя от условието за самоспиране: ъгълът на повдигане на ексцентрика, образуван от захванатата повърхност и нормалата към радиуса на нейното въртене, винаги трябва да бъде по-малък от триенето ъгъл, т.е.
(f=0,15 за стомана),
Където дИ Р- съответно диаметърът и радиусът на ексцентрика.
Силата на затягане на детайла може да се определи по формулата
Където R -сила върху ексцентричната дръжка, N (обикновено се приема ~ 150 Н );
л - дължина на дръжката, mm;
– ъгли на триене между ексцентрика и детайла, между цапфата и опората на ексцентрика;
Р 0 - ексцентричен радиус на въртене, мм.
За да изчислите приблизително силата на затягане, можете да използвате емпиричната формула Q12 Р(при t=(4- 5) Р и P=150 N) .
а, б -за пресовани плоски детайли; b- за закрепване на плоски детайли с помощта на люлееща се греда; Ж- за затягане на черупките с помощта на гъвкава скоба
Фигура 8 - Примери за ексцентрични скоби с различни конструкции
Задача№ 3 „Изчисляване на параметрите на ексцентричната скоба“
Използвайки входните данни на преподавателя, изберете и изчислете параметрите на ексцентричната скоба (Фигура 7), ако продуктът трябва да се натисне със сила Q, твърдост на затягащото устройство Л, ъгълът на въртене на лоста е неограничен, монтажната междина под ексцентрика S 1, резервът на мощността на ексцентрика, като се вземе предвид неговото износване S 2, толерансът за дебелината на детайла, заварчикът е с дясна ръка .
Изчислете диаметъра на ексцентрика.
Определете дължината на ексцентричната дръжка л.
Скицирайте скобата. Изберете материала, от който трябва да бъде направена скобата.
Таблица 4 - Варианти на проблема
|
Q, kN |
Л, Н/мм |
С 1 , мм |
С 2 , мм |
Ексцентричните затягащи устройства са бързодействащи и широко използвани в едросерийно и масово производство с ниски сили на затягане (фиг. 2). За определяне на основните размери на ексцентричния дизайн е необходимо да има: толеранс към основната повърхност на детайла по време на монтажа му; ъгъл на завъртане на ексцентрика β p от първоначалното положение; силата, приложена в края на дръжката Q на ръцете, и дължината на дръжката L на ръцете.
Ориз. 2. Елементи на кръгъл ексцентрик, използвани при изчисленията
Силата на затягане, развивана от ексцентрика, е
,
където Q hands е силата, приложена върху ексцентричната дръжка, N; e – ексцентрицитет, mm; f t.p – коефициент на триене върху ексцентричната повърхност; f t.o – коефициент на триене на повърхността на оста, f t.o = 0,12 ... 0,15; g o – радиус на оста, mm.
Ексцентричен ход
.
Най-удобният ъгъл на въртене за работника е β p = 90 ° ... 120 °. Ексцентричният удар може да се определи от връзката. Външният диаметър на ексцентрика се определя от условието D ≥ 20 ∙ e, а радиусът на оста r o се избира в зависимост от ширината на работната част на ексцентрика по конструктивни причини или се изчислява по формулата.
Самоспирането на ексцентричната скоба трябва да отговаря на условието D/e ≥ 14, където отношението D/e е характеристика на ексцентрика.
Всички конструктивни параметри на кръглия ексцентрик трябва да се вземат предвид GOST 9061–68*, където D ec = 32 ... 70 mm, e = 1,7 ... 3,5 mm.
Пример. Определете конструктивните елементи на кръглия ексцентрик за затягане на детайла според размерите на работния чертеж и изчислете силата на затягане на обработвания детайл.
Решение. Нека определим толеранса на обработваната основна повърхност; заготовки, където δ = 0,34 mm. Нека зададем ексцентричния ход
Вземаме ексцентрицитета e = 2 mm.
Определете диаметъра на кръглия ексцентрик
D ≥ 20 ∙ e = 20 ∙ 2 = 40 mm.
Да определим силата на затягане на ексцентрика
Дължината на ексцентричната дръжка L на рамената се определя от условието
L рамена = 2,5 ∙ D = 2,5 ∙ 40 = 100 mm.
Ъгълът на завъртане се приема за β p = 90°. Коефициентът на триене върху ексцентричната повърхност f t.p = 0,12. Коефициентът на триене върху повърхността на оста f t.o = 0,15. Радиусът на оста се приема конструктивно r o = 6 mm. Проверяваме самоспирането на ексцентричната скоба съгласно условието D/e ≥ 14 (където 40/2 = 20). Самостоятелното спиране удовлетворява нашето условие.