Значения коэффициента трения для некоторых сочетаний контактных поверхностей

Силовой расчет приспособления

ЛЕКЦИЯ 6

Задачей силового расчета приспособления является определение зажимного усилия Р_{з ,} необходимого для обеспечения надежного закрепления заготовки и исходного усилия Р_и, действующего на силовой механизм приспособления со стороны привода.

Силовой расчет станочных приспособлений можно разбить на следующие этапы:

− определение сил и моментов резания.

− выбор коэффициента трения f заготовки с опорными и зажимными элементами.

− составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета зажимного усилия Р_з.

− расчет коэффициента надежности закрепления К.

− составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета исходного усилия Р_и.

− расчет диаметров силовых цилиндров пневмо- и гидроприводов.

6.1. Определение сил и моментов резания

Величину сил резания и их моментов определяют по формулам теории резания металлов или выбирают по нормативным справочникам.

6.2. Выбор коэффициента трения заготовки с опорными и зажимными элементами

Таблица 6

Характеристика контактируемых поверхностей	Значение f
Обработанная поверхность заготовки контактирует с плоскостью опорных элементов (пластин, магнитной плиты и т.п.) или плоскостью контактных элементов зажимных устройств.	0,1− 0,15
Обработанная поверхность заготовки контактирует с опорным элементом (базирование на призму или на опорный штырь со сферической головкой).	0,18 − 0,3
Необработанная поверхность заготовки контактирует и закаленным напеченным элементом (базирование на штыри с насеченной головкой).	0,5 − 0,8
Контактный элемент при закреплении соприкасается с цилиндрической поверхностью заготовки (при установке в кулачках, в цанге и т.п.) и имеет: острые рифления, гладкую поверхность, кольцевые канавки, крестообразные канавки	0,7−1,0 0,25 0,35 0,45
Контактный элемент соприкасается необработанной поверхностью и имеет: кольцевые канавки насечку	0,4− 0,5   0,5 − 0,3

При закреплении в приспособлениях заготовки и собираемые детали удерживаются от смещения и поворота силами и моментами трения, возникающими в местах контакта заготовки с опорными и зажимными элементами.

6.3. Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета зажимного усилия Р_з

Для составления расчетной схемы необходимо изобразить на схеме базирования заготовки все действующие на нее силы и моменты (резания, зажимные усилия, реакции опор и силы трения в местах контакта заготовки с опорными и зажимными элементами). После этого составить уравнения статического равновесия заготовки:

Расчетную схему следует составлять для наиболее неблагоприятного случая с точки зрения опасности смещения заготовки в приспособлении.

Примеры расчета зажимного усилия Р_з

Пример 1. Фрезерование плоскости при данном способе базирования и закрепления заготовки (рис. 5.1)

Рис. 5.1. Фрезерование плоскости.

Из уравнения равновесия:

,

где .

Введем коэффициент надежности закрепления К:

Пример 2. Сверление отверстия в заготовке, закрепленной в 3-х кулачковом патроне (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Сверление отверстия.

При перемещении заготовки в кулачках вдоль оси имеем коэффициент трения f₁, а при поворачивании f₂.

Тогда

.

Определим величину зажимного усилия при условии недопустимости перемещения заготовки в кулачках. Предположим, что в патроне 3 кулачка. Тогда 3Т₁ = Р_о. Введем К:

,

откуда

.

При условии недопустимости провертывания заготовки в кулачках

или

,

откуда

.

Окончательно имеем

Пример 3. Сверление отверстия в скальчатом кондукторе (рис. 5.3.)

При сверлении на заготовку 2 действует осевая сила резания Р_о и крутящий момент от сил резания М.

От поворота, результате действия момента М, заготовка удерживается силами трения на поверхностях между заготовкой 2 и установочным элементом 1, а также между заготовкой 2 и втулкой 3.

Из рассмотрения равновесия заготовки 2 получим:

ΣМ_тр – суммарный момент трения

Рис. 5.3. Сверление в кондукторе

Имея ввиду, что

получим:

После подстановки значения ΣМ_тр получим:

Откуда:

После введения коэффициента надежности закрепления К получим:

Решая это уравнение, получим расчетную формулу для определения необходимого Р_з:

Пример 4. Сверление четырех отверстий в скальчатом кондукторе

При одновременном сверлении четырех отверстий на заготовку от каждого сверла действует осевая сила Р_о и крутящий момент М. Заменяя воздействие от четырех сверл на М_рез=4М и Р_рез=4Р_о и проведя аналогичные рассуждения как в примере 3, сила зажима заготовки определится по формуле:

6.4. Расчет коэффициента надежности закрепления К

При определении величины сил закрепления из условий ста­тического равновесия заготовки или собираемой детали не учи­тывается динамика процесса обработки или сборки, а именно изменение сил и моментов по величине, направлению и месту их приложения. Чтобы учесть ее влияние, вводят коэффициент надежности закрепления К.

Значение коэффициента К следует выбирать дифференцированно в зависимости от конкретных условий выполнения операции и способа закрепления заготовки. Его величину можно представить как произведение частных коэффициентов, каждый из которых отражает влияние определенного фактора:

∙К = К₀ ∙К₁ ∙К₂ ∙К₃ ∙К₄ ∙К₅ ∙К₆

К₀ – гарантированный коэффициент запаса надежности закрепления, К₀ = 1,5;

Таблица 7

Частные коэффициенты для расчета К

Коэффици­ент	Фактор, учитываемый коэффициентом	Значение коэффициента
К1	Увеличение сил резания из-за случайных неровно­стей на поверхности заго­товки	1,2 для черновой обработки; 1,0 для чистовой обработки
К2	Затупление режущего инструмента в зависи­мости от метода обра­ботки	1,0 и 1,15 для осевой силы и крутящего момента при сверле­нии; 1,2 и 1,3 для осевой силы и крутящего момента при зенкеровании; 1,2... 1,6 и 1,05...1,40 для предварительного и чистового точения и растачивания соответ­ственно; 1,2... 1,6 для окружной силы при предварительном и чистовом цилиндрическом фре­зеровании; 1,5 при протягива­нии; 1,15...1,2 для окружной силы при шлифовании
К3	Увеличение силы резания при прерывистом резании	1,2 при точении
К4	Непостоянство зажимного усилия	1,3 для ручных зажимных уст­ройств; 1,0 для пневматических и гидравлических устройств пря­мого действия; 1,2, если допуск на размер заготовки влияет на силу закрепления (пневмокамеры, пневморычажные системы, мембранные патроны и др.)
К5	Степень удобства распо­ложения рукояток в руч­ных зажимах	1,0 при удобном расположении и малой длине рукоятки; 1,2 при отклонении угла поворота ру­коятки на угол, больший 90°
К6	Неопределенность поло­жения из-за неровностей места контакта заготовки с опорными элементами, имеющими большую опор­ную поверхность (учиты­вается только при нали­чии крутящего момента, стремящегося повернуть заготовку)	1,0 для опорного элемента, име­ющего ограниченную поверх­ность контакта с заготовкой; 1,5 для опорного элемента с большой площадью контакта

Величина К может колебаться в пределах 1,5…8,0. Если К < 2,5, то при расчете надежности закрепления ее следует принять равной К = 2,5 (согласно ГОСТ 12.2.029-77).

6.5. Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета исходного усилия Р_и.

Силовые механизмы служат для повы­шения величины исходной силы механизированного приво­да, передаваемой зажимным устройствам приспособлений для зажима заготовок. Они применяются, когда для зажима обрабаты­ваемой заготовки в приспособлении требуется большая си­ла, чем исходная сила механизированного привода.

Основной характеристикой является коэффициент усиления i (передаточное отношение сил)

В комбинированных силовых механизмах, состоящих из сочетания элементарных механизмов, передаточное от­ношения i представляет собой произведение переда­точных отношений отдельных механизмов:

i₁ - i_k — передаточные отношения сил каждого простого механизма, входящего в комбинированный механизм.

Силовые механизмы используются в приспособлениях с зажимными устройствами как первой, так и второй групп. Для приспособлений с зажимными устройствами первой группы силовой механизм следует выбирать совместно с приводом, чтобы можно было рационально согласовать силовые возможности механизма (коэффициент усиления i) с силовыми данными привода.

Из условий компоновки приспособления выбирают силовой механизм, определяют коэффициент усиления i и исходное усилие Р_и, которое должно быть приложено к силовому механизму приводом или рабочим.

Расчетная формула для нахождения Р_и может быть получена в результате решения задачи статики – рассмотрения равновесия силового механизма под действием приложенных к нему сил.

Пример 5

Рис. 5.4. Рычажный механизм.

Уравнение статического равновесия:

,

в полученное уравнение необходимо ввести η – КПД, учитывающий потери на трение в опоре;

Тогда:

Рассмотренный пример иллюстрирует решение задачи по нахождению коэффициента усиления силового механизма. Готовые формулы для некоторых схем силовых механизмов приведены в приложении.

Контрольные задания.

Задание 5.1.

Перечислите этапы силового расчета приспособления.

Задание 5.2.

Какие силы в общем случае действуют на заготовку во время обработки?

Задание 5.3.

Как составить расчетную схему и исходное уравнение для расчета зажимного усилия Рз.

Задание 5.4.

Как определить коэффициент надежности закрепления «К»?

Дата добавления: 2014-01-15