Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Южно-Уральский государственный университет (НИУ)» Практическая работа №1 «СИЛОВОЙ РАСЧЕТ ЗАЖИМНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ С РУЧНЫМ ПРИВОДОМ» по дисциплине «Проектирование технологической оснастки» Выполнил: студент группы Проверил: доцент кафедры Челябинск Задание. Заготовка крепится в приспособлении или к столу фрезерного станка с помощью зажимного механизма. Зажим заготовки выполняют вручную гаечным ключом. Известно требуемое усилие закрепления заготовки всеми зажимами. Проверить, позволяет ли ручной зажим обеспечить заданную силу закрепления детали при заданных конструктивных параметрах. При отрицательном результате расчета определить, какими должны быть исходные размеры зажима, позволяющее обеспечить усилие зажима Исходные данные. Схема Сила зажима з , Н №1 2000 Число зажимов Z 2 Диаметр Размеры рычага резьбы d, , мм , мм мм М20 60 50 Схема крепления заготовки Сила зажима заготовки прихватами з = 2000 Н. Число зажимов = 2. Диаметр резьбы болта = М20. Длины плеч рычага: = 60 мм, = 50 мм. Решение. Анализ исходных данных Схема зажимного механизма В схеме использован комбинированный рычажно-винтовой механизм. Он состоит из двух элементарных механизмов. Первый (винтовой) – включает гайку 1 и болт 2. Второй (рычажный механизм) – реализован планкой 3 и ее опорой 4. Гайка при зажиме гаечным ключом с силой давит на планку с силой и, поворачивая планку относительно опоры против часовой стрелки, зажимает заготовку с силой . Заготовка крепится к столу с двумя планками ( = 2) с силой з , значит, усилие зажима одного прижима составит = з 2 = 2000 = 1000 Н. 2 Силовой расчет рычажного зажима Расчетная схема планки На планку действует сила реакции заготовки W' = W = 1000 Н и усилие винтового зажима R. Определим силу , с которой должна действовать гайка на планку, из условия равновесия планки. = 0; · + = · Решая уравнение относительно силы R, получим = · + = 1000 · 60 + 50 = 1833 Н. 60 Таким образом, винтовой зажим должен обеспечить силу давления на планку (рычаг) равную = 1833 Н, чтобы зажимать заготовку с силой =1000 Н одной планкой. Силовой расчет винтового зажима Расчетная схема винтового зажима На гайку винтового зажима со стороны планки действует сила ′, равная по модулю и противоположно направленная силе = = 1833 Н. другой стороны на гайку действует момент силы (усилие от руки), приложенной на плече, равном длине рукоятки гаечного ключа , то есть = . Длина рукоятки приблизительно составляет 12…15 диаметров резьбы болта, примем = 15 · = 15 · 20 = 300 мм. Зависимость между силами и для винтового зажима с подвижной гайкой применительно к расчетной схеме рассматриваемого зажимного механизма записывается формулой = · $н − $в , tg α + φ ,ср · 0,33 · μ · $н0 − $в0 где ,ср – средний радиус резьбы винта, мм 1 – угол подъема резьбы болта; 2 – угол трения в резьбе; 3 – коэффициент трения между планкой и торцом гайки; $н , $в – наружный и внутренний диаметр буртика головки болта. Определим основные размеры резьбы винта М20. Средний диаметр резьбы винта dср = 18,376 мм. Шаг резьбы P = 2,5 мм. Средний радиус резьбы винта ,ср = ср 2 = 18,38 = 9,19 мм. 2 Угол подъема резьбы болта 2,5 : 1 = 5,678 9 < = 5,678 = ? = 2°30 . 3,14 · 18,38 ; · ср Коэффициент трения между планкой и торцом гайки примем 3 ≈ 0,1. Угол трения в резьбе φ = arctgμ = arctg0,1 = 0,115 = 6°40 . Наружный и внутренний диаметры головки болта: $н = 37 мм, $в = 21 мм. Определим какой должна быть сила Q, чтобы обеспечить требуемую силу R: Ftg α + φ ,ср · 0,33 · μ · $н0 − $в0 G = · $н − $в 1833Htg 2°30 + 6°40 · 9,19 · 0,33 · 0,1 · 370 − 210 I = = 13,3 Н. 300 · 37 − 21 В результате получаем, чтобы зажать заготовку силой W = 2000 Н двумя рычажно-винтовыми зажимами данных размеров, необходимо завинчивать гайку с минимальным усилием Q = 13,3 Н на рукоятке гаечного ключа. Требуемое усилие меньше допустимого 150 Н для ручных зажимов. Заключение: для зажима заготовки с силой W = 2000 Н можно использовать два рассматриваемых рычажно-винтовых зажима.
