Как рассчитать эксцентрик

Содержание

Обработка многоосных деталей

Детали, имеющие поверхности в виде тел вращения со смещенными на величину — e параллельными осями, называют многоосными. Короткие детали обрабатывают в четырехкулачковом патроне, сначала обрабатывают все поверхности одной оси, а затем все поверхности другой оси. Для обработки таких деталей можно использовать также трехкулачковый самоцентрирующий патрон. В этом случае нужное смещение детали относительно центра станка достигается посредством подкладывания мерной пластинки между деталью и одним из кулачков (см. рисунок). Толщину этой пластинки t определяют следующим образом.

Сначала находят величину А по формуле

А = e / D

Где e — заданный эксцентриситет в мм;

D — диаметр поверхности, за которую деталь закрепляется в патроне, в мм.

Затем находят толщину пластинки по формуле

t = k*D

Где t — толщина пластинки в мм;

k — коэффициент, соответствующий найденной величине А (см. табл.)

На практике для быстрого (но не очень точного) вычисления толщины подкладываемой пластинки пользуются следующей формулой:

t = 1,5*e * (1+ e / ( 2 * D ))

Короткие эксцентриковые валики можно обрабатывать в патроне, длинные – в центрах, используя две пары центровых отверстий, засверленных пара от пары на размер смещения эксцентрика.

Таблица для определения толщины пластинок, нужных для установки деталей при эксцентричной обработке деталей

Информацию для этой страницы предоставил Новых Виктор Юрьевич

Зажимные механизмы стальных приспособлений и их расчет: Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Технологическая оснастка», страница 11

Пример. 1. Допуск δ=0,3 мм; сила за­крепления заготовки Рз=2940Н: угол γ не ограничен; привод немеханизированный.

2. Принимаем ∆гар= 0,3мм; J =14 700 кН/м; ∆hк = 0,5 мм. Тогда hк = 0,3+0,3+2940/14 700+0,5 = 1,3 мм.

3. По табл. 10 выбираем эксцентриковый кулачок, например, 7013-0173 (ГОСТ 9061-68*), диаметром D = 40 мм.

4. L≥15000·2940/(196·3700) ≈ 60 мм; при­нимаем L = 80 мм.

Таблица 10 — Стандартный круглый эксцентриковый кулачок (ГОСТ 9061-68*)

Обозначение

Наружный диаметр эксцентрикового кулачка, мм

Ход hк, мм, не более

Рзmax, Н

Mmax, МН·м

Угол поворота ограничен γ≤60˚

Угол поворота не ограничен γ≤130˚

0,85

3,17

1,0

3,73

1,25

4,66

1,4

5,59

1,75

6,53

2,0

7,46

Примечание. Для эксцентриковых кулачков 7013-0171÷7013-0178 значения Рзmax и Mmax вычислены по параметру прочности, а для остальных — с учетом требований эргономики при предельной длине рукоятки L = 320 мм.

Для определения угла γ поворота круглого эксцентрикового кулачка следует выполнить геометрические построения (рис. 3). Из центра С проводят окружность диаметром D(в примере D = 40 мм). Точку C1откладывают на расстоянии e от точки С (в примере эксцентриситет*1 e = 2 мм). Из центра С1 проводят дугу ра­диусом r = D/2 — e + hk ( в примере r = 19,3 мм). Находят точку С2 пересечения окружности диаметром D и дуги радиу­сом r. Определяют искомый угол γ (в при­мере γ = 76°).

*1 В государственных стандартах эксцен­триситет обозначен А.

Рисунок 3 — Схема для определения угла пово­рота у круглого эксцентрикового кулачка (ГОСТ 9061—68*)

Расчет ЭЗМ с круглым нестандартным эксцентриковым кулачком (рисунок 4, а). 1. Исходные данные, как в предыдущем расчете. Кроме того, задан угол γ поворота эксцентрикового кулачка от начального положения.

а — круглый нестандартный; б — выпол­ненный по спирали Архимеда

Рисунок 4 — Схемы для расчета ЭЗМ с эксцент­риковым кулачком

3. Вычисляют диаметр dц цапфы* из условия прочности на смятие. Если Рз в Н, то dц ≥0,226(Рз)0,5.

4. Наружный диаметр эксцентри­кового кулачка D≥2 (e+1,2dц).

5. Проверяют эксцентриковый ку­лачок на самоторможение. Должно соблюдаться условие D≥16е.

6. Вычисляют ширину В эксцент­рикового кулачка. Если Рз в Н, то B ≥0,037Рз/D. Если расчетное В < dц , принимают В = dц.

7. Момент на рукоятке эксцентри­кового кулачка М =2еРз.

8. Длина рукоятки эксцентрико­вого кулачка L≥М/F; при немеха­низированном приводе рекомендуется F =196 Н; 80≤L≤320 мм. При механизированном приводе F — сила на приводе; L≤ 100 мм.

9. Материал эксцентрикового ку­лачка — сталь 20Х. Твердость НRСэ 56—61; ответственные поверхности цементировать на глубину 0,8—1,2 мм. Остальное — по аналогии с техниче­скими условиями ГОСТ 9061—68*.

Пример. 1. Дано δ = 0,2 мм; Р3 = 7350 Н; угол γ не ограничен; привод немеханизи­рованный.

2. Принимаем ∆гар = 0,3 мм; J = 14 700 кН/м; ∆h = 0,5 мм; тогда е = =0,5(0,2+0,3 +7350/14700+0,5) = 0,75 мм.

3. dц≥0,226(7350)0,5 = 19,4 мм. Прини­маем dц = 20 мм.

4. D≥2(0,75 +1,2·20) = 49,5 мм. При­нимаем D = 50 мм.

5. 50≥16·0,75, т. е. эксцентриковый ку­лачок самотормозящий.

Быстрозажимные эксцентриковые тиски

Без слесарных тисков невозможно представить авторемонтную или домашнюю мастерскую независимо от того, с каким материалом приходиться работать: металлом, пластиком или деревом. Обычно везде пользуются классическими тисками с воротком, которые медленно зажимают и разжимают детали.


Совершенно нетрудно и в короткое время можно изготовить самодельные металлические тиски с эксцентриковым зажимом, которые отличаются компактными размерами, а также позволяют быстро и надежно фиксировать заготовки. Быстродействие тисков особенно будет полезным при выполнении больших объемов работ, отличающихся однообразием и монотонностью.
Сделать самые простые металлические тиски с эксцентриковым зажимом можно своими руками из недорогих подручных материалов – остатков металлолома, которые практически всегда найдутся в домашней мастерской или гараже. Поэтому на материалах не будем останавливаться. Если будет необходимость оговорить их особенности, уточним это в процессе работы.

Нам для работы понадобятся самые обычные инструменты:

  • сварочный аппарат;
  • болгарка с отрезным диском;
  • сверлильный станок или дрель;
  • метчик для нарезки резьбы:
  • молоток;
  • клещи;
  • слесарные тиски и др.

Приступаем к изготовлению тисков

Чтобы работа спорилась, не мешает себе мысленно представить конечный результат работы, к которой мы только что приступаем: готовые быстрозажимные эксцентриковые тиски, радующие нас своей компактностью, цветовым разнообразием и поразительными возможностями быстро и надежно зажимать любые заготовки.

Ну, а теперь – к работе, чтобы мечта превратилась в реальность. Находим остаток ни к чему негодного швеллера, размечаем его с помощью линейки и маркера и отрезаем при помощи болгарки необходимый кусок. Он станет основание для подвижной и неподвижной губки наших тисков.


Из подходящего по размеру равнополочного уголка после разметки отрезаем два одинаковых по длине куска, которые в тисках станут основанием губок наших самодельных тисков.

В середине полки одного из уголков – будущей подвижной губке тисков, намечаем центр отверстия, которое просверливаем на сверлильном станке.

На перемычке заготовки швеллера по ее центральной оси ближе к одному концу намечаем границы прорези, по которой будет двигаться подвижная губка наших тисков. Отмеченные точки накерниванием и сверлим отверстия, которые и будут концами прорези.


Вырезаем с помощью болгарки полоску металла в перемычке швеллера между этими двумя отверстиями и выбиваем ее сужающимся бойком молотка. Эта прорезь будет задавать пределы перемещения подвижной губки тисков.
Отрезаем болгаркой из подходящей металлической полосы два куска, длина которых равна ширине полки уголка. Они будут служить ограничителями для подвижной губки при ее движении вдоль прорези.
Далее соединяем уголок и швеллер с помощью болта и гайки в положение, которые они будут занимать в готовых тисках.
Зажимаем эту конструкцию в слесарные тиски и привариваем к уголку поперечно с двух сторон швеллера ограничители, придерживая их клещами. Чтобы их случайно не приварить к полкам швеллера, между ними на время сварки помещаем тонкий кусок резины, пластика или другого диэлектрического материала.
Затем из отслужившего свое молотка с круглой головкой отрезаем болгаркой цилиндрическую болванку по высоте примерно равную диаметру – заготовку будущего эксцентрикового зажима.
Намечаем на его торце точку с некоторым эксцентриситетом – отступом от центральной продольной оси цилиндра. По метке сверлим сквозное отверстие, параллельное оси нашей заготовки.
Из толстой полосы металла после разметки вырезаем два куска по длине и высоте равных полке равнополочного уголка. Это будущие накладки на губки быстрозажимных тисков.
Сверлим в этих накладках по два отверстия по центру ближе к краям. Развертываем их с лицевой стороны под головки крепежных винтов. С помощью болгарки наносим насечку и зачищаем их. Пробуем качество закрепления накладок к полкам уголков (губкам) двумя болтами и гайками.
Один уголок (неподвижную губку) привариваем поперечно к перемычке швеллера со стороны, противоположной прорези. Вновь устанавливаем накладки на неподвижную и подвижную губки и уже окончательно прикручиваем их по месту, пользуясь ключом и отверткой.

Из довольно толстого металла вырезаем полоску по размеру равную длине уголка, а по ширине – расстоянию между концами полок по диагонали. Также и привариваем ее для обеспечения прочности и жесткости неподвижной губки.
Теперь берем более толстую полосу металла и сверлим с одного конца отверстие и нарезаем в ней резьбу с помощью метчика. Затем отрезаем от нее кусочек с резьбовым отверстием прямоугольной формы, чуть отличной от квадрата.
Эта самодельная прямоугольная гайка будет удерживать эксцентрик на подвижной губке, и позволять им двигаться по перемычке швеллера (направляющей) в ту или другую сторону.
Чтобы гайка не вращалась под перемычкой швеллера, с двух сторон от нее продольно вдоль всей прорези с небольшим зазором отрезаем и привариваем два направляющих прута-ограничителя.
В эксцентрике сбоку примерно посередине его высоты сверлим глухое отверстие и нарезаем в нем резьбу под крепление ручки.
Собираем подвижную губку тисков с заранее приваренными ограничителями, прикручивая к уголку двумя болтами готовую накладку с насечками.
Находим кусок листового железа достаточной толщины для обеспечения жесткости. Намечаем на нем контуры основания восьмиугольной формы с двумя отметками под отверстия для крепления. С помощью болгарки вырезаем его.
Привариваем к нему швеллер (направляющую) с неподвижной губкой. Обрабатываем сварные швы и поверхности болгаркой для удаления ржавчины, наплывов металла, шероховатостей и округления граней.
Заклеиваем накладку губки и продольную прорезь с запасом по бокам строительным скотчем.
Красим с помощью аэрозольного баллончика основание, направляющую и неподвижную губку в черный цвет, подвижную губку (кроме накладки) – зеленой краской, а эксцентрик – бронзовой.
После высыхания краски и снятия скотча, все части наших эксцентриковых тисков в принципе готовы и только ждут окончательной сборки.
Для этого нам достаточно установить эксцентрик и подвижную губку на направляющую, пропустить через отверстия болт и снизу под направляющей установить прямоугольную гайку и завернуть в нее болт.
В эксцентрик сбоку вкручиваем ручку, а основание тисков двумя винтами закрепляем к прочному деревянному основанию. Наши быстрозажимные эксцентриковые тиски собственного изготовления полностью готовы к работе.
С их помощью одним движением ручки эксцентрика можно закрепить в них любые заготовки быстро, надежно и без лишних усилий.

Замечания в конце

Поскольку придется работать с болгаркой, сварочным аппаратом, сверлильным станком, то необходимо пользоваться индивидуальными средствами защиты, по крайней мере, очками для защиты глаз и перчатками на руки.
Чтобы подвижные части эксцентриковых тисков работали без заеданий, их можно время от времени смазывать графитовой смазкой, а рычаг эксцентрика для удобства снабдить деревянной ручкой.

Чертеж эксцентрика по ГОСТ (ЕСКД)

Начертить самостоятельно
Эксцентрик — это устройство, преобразующие вращательное движение в возвратно-поступательное и качательное в механизмах эксцентриковых с эксцентрично расположенным узлом вращения.
‘);} //—>

‘);} //—>
Чертеж эксцентрика выполняется на основании ГОСТ 2.109-73 — единая система конструкторской документации (ЕСКД).



Вы можете бесплатно скачать этот простой чертеж для использования в любых целях. Например для размещения на шильдике или наклейке.
Как начертить чертеж:
Начертить чертеж можно как на листе бумаги, так и с использованием специализированных программ. Для выполнения простых эскизных чертежей особых инженерных знаний не требуется.
‘);} //—> ‘);} //—>
Эскизный чертеж — это чертеж выполненный «от руки», с соблюдением примерных пропорций изображаемого предмета и содержащий достаточные данные для изготовления изделия.
Конструкторский чертеж со всеми технологическими данными для изготовления может выполнить только квалифицированный инженер.
Для обозначения на чертеже необходимо выполнить следующие операции:
1. Начертить изображение;
2. Проставить размеры (см пример);
3. Указать технические требования к изготовлению (подробнее о технических требованиях читайте ниже в статье).
Чертить удобнее всего на компьютере. В последующем чертеж можно распечатать на бумаге на принтере или плоттере. Есть множество специализированных программ для черчения на компьютере. Как платных, так и бесплатных.
Пример черчения:
На этом изображении нарисовано как просто и быстро выполняется чертеж с помощью компьютерных программ.

Список программ для черчения на компьютере:
1. КОМПАС-3D;
2. AutoCAD;
3. NanoCAD;
4. FreeCAD;
5. QCAD.
Изучив принципы черчения в одной из программ не сложно перейти на работу в другой программе. Методы черчения в любой программе принципиально не отличаются друг от друга. Можно сказать что они идентичны и отличаются друг от друга только удобством и наличием дополнительных функций.
Технические требования:
Для чертежа необходимо проставить размеры, достаточные для изготовления, предельные отклонения и шероховатость.
В технических требованиях к чертежу следует указать:
1) Способ изготовления и контроля, если они являются единственными, гарантирующими требуемое качество изделия;
2) Указать определенный технологический прием, гарантирующий обеспечение отдельных технических требований к изделию.
Немного теории:
Чертёж — это проекционное изображение изделия или его элемента, один из видов конструкторских документов содержащий данные для производства и эксплуатации изделия.
Чертеж это не рисунок. Чертеж выполняется по размерам и в масштабе реального изделия (конструкции) или части изделия. Поэтому для выполнения чертежных работ необходима работа инженера, обладающего достаточным опытом в производстве чертежных работ (впрочем для красивого отображения изделия для буклетов вполне возможно понадобится услуга художника, обладающего художественным взглядом на изделие или его часть).
Чертеж — это конструктивное изображение с необходимой и достаточной информацией о габаритах, методе изготовления и эксплуатации. Представленный на этой странице чертеж вы можете скачать бесплатно.

Рисунок — это художественное изображение на плоскости, созданное средствами графики (кисть, карандаш или специализированная программа).
Чертеж может быть как самостоятельным документом, так и частью изделия (конструкции) и технических требований, относящиеся к поверхностям, обрабатываемым совместно. Указания о совместной обработке помещают на всех чертежах, участвующих в совместной обработке изделий.
Подробнее о чертежах, технических требованиях к оформлению и указанию методов изготовления смотрите в ГОСТ 2.109-73. Перечень стандартов для разработки конструкторской документации смотрите .
Информация для заказа чертежей:
В нашей проектной организации Вы можете заказать чертеж любого изделия (как детали, так и сборки), в составе которого будет чертеж эксцентрика, как элемент конструкторской документации изделия в целом. Наши инженеры-конструкторы разработают документацию в минимальные сроки в точном соответствии с Вашим техническим заданием.

Эксцентриковый зажим

Эксцентриковый зажим является зажимным элементом усовершенствованных конструкции. Эксцентриковые зажимы (ЭЗМ) используются для непосредственного зажима заготовок и в сложных зажимных системах.

Ручные винтовые зажимы просты по конструкции, но имеют существенный недостаток — для рабочий должен выполнить большое количество вращательных движений ключом, что требует дополнительных затрат времени и усилий и в результате снижает производительность труда.

Приведенные соображения заставляют, там где это возможно, заменять ручные винтовые зажимы быстродействующими.

Наибольшее распространение получили эксцентриковый и шарнирно-рычажный зажимы.

Эксцентриковый зажим хотя и отличается быстродействием, но не обеспечивает большой силы зажима детали, поэтому его применяют лишь при сравнительно небольших силах резания.

Преимущества:

  • простота и компактность конструкции;
  • широкое использование в конструкции стандартизованных деталей;
  • удобство в наладке;
  • способность к самоторможению;
  • быстродействие (время срабатывания привода около 0.04 мин).

Недостатки:

  • сосредоточенный характер сил, что не позволяет применять эксцентриковые механизмы для закрепления нежестких заготовок;
  • силы закрепления круглыми эксцентриковыми кулачками нестабильны и существенно зависят от размеров заготовок;
  • пониженная надежность в связи с интенсивным изнашиванием эксцентриковых кулачков.

Рис. 113. Эксцентриковый зажим: а — деталь не зажата; б — положение при зажатой детали

Конструкция эксцентрикового зажима

Круглый эксцентрик 1, представляющий собой диск со смещенным относительно его центра отверстием, показан на рис. 113, а. Эксцентрик свободно устанавливается на оси 2 и может вращаться вокруг нее. Расстояние е между центром С диска 1 и центром О оси называется эксцентриситетом.

К эксцентрику прикреплена рукоятка 3, поворотом которой осуществляется зажим детали в точке А (рис. 113, б). Из этого рисунка видно, что эксцентрик работает как криволинейный клин (см. заштрихованный участок). Во избежание отхода эксцентриков после зажима они должны быть самотормозящим и. Свойство самоторможения эксцентриков обеспечивается правильным выбором отношения диаметра D эксцентрика к его эксцентриситету е. Отношение D/e называется характеристикой эксцентрика.

Таким образом, все эксцентриковые зажимы, у которых диаметр D больше эксцентриситета е в 14 раз, обладают свойством самоторможения, т. е. обеспечивают надежный зажим.

Рисунок 5.5 — Схемы для расчета эксцентриковых кулачков: а – круглых, нестандартных; б- выполненных по спирали Архимеда.

В состав эксцентриковых зажимных механизмов входят эксцентриковые кулачки, опоры под них, цапфы, рукоятки и другие элементы. Различают три типа эксцентриковых кулачков: круглые с цилиндрической рабочей поверхностью; криволинейные, рабочие поверхности которых очерчены по спирали Архимеда (реже – по эвольвенте или логарифмической спирали); торцевые.

Круглые эксцентрики

Наибольшее распространение, из-за простоты изготовления, получили круглые эксцентрики.

Круглый эксцентрик (в соответствии с рисунком 5.5а) представляет собой диск или валик, поворачиваемый вокруг оси, смещенной относительно геометрической оси эксцентрика на величину А, называемой эксцентриситетом.

Криволинейные эксцентриковые кулачки (в соответствии с рисунком 5.5б) по сравнению с круглыми обеспечивают стабильную силу закрепления и больший (до 150°) угол поворота.

Материалы кулачков

Эксцентриковые кулачки изготавливают из стали 20Х с на глубину 0.8…1.2 мм и закалкой до твердости HRCэ 55-61.

Виды эксцентриковых зажимов

Эксцентриковые кулачки различают следующих конструктивных исполнений: круглые эксцентриковые (ГОСТ 9061-68), эксцентриковые (ГОСТ 12189-66), эксцентриковые сдвоенные (ГОСТ 12190-66), эксцентриковые вильчатые (ГОСТ 12191-66), эксцентриковые двухопорные (ГОСТ 12468-67).

Практическое использование эксцентриковых механизмов в различных зажимных устройствах показано на рисунке 5.7

Рисунок 5.7 — Виды эксцентриковых зажимных механизмов

Расчет эксцентриковых зажимов

Исходными данными для определения геометрических параметров эксцентриков являются: допуск δ размера заготовки от ее до места приложения зажимной силы; угол a поворота эксцентрика от нулевого (начального) положения; потребная сила FЗ зажима детали. Основными конструктивными параметрами эксцентриков являются: эксцентриситет А; диаметр dц и ширина b цапфы (оси) эксцентрика; наружный диаметр эксцентрика D; ширина рабочей части эксцентрика В.

Расчеты эксцентриковых зажимных механизмов выполняют в следующей последовательности:

Расчет зажимов со стандартным эксцентриковым круглым кулачком (ГОСТ 9061-68)

1. Определяют ход hк эксцентрикового кулачка, мм.:

Если угол поворота эксцентрикового кулачка не имеет ограничений (a ≤ 130°), то

где δ — допуск размера заготовки в направлении зажима, мм;

D гар = 0,2…0,4 мм – гарантированный зазор для удобной установки и снятия заготовки;

J = 9800…19600 кН/м – жёсткость эксцентрикового ЭЗМ;

D = 0,4…0,6 hк мм – запас хода, учитывающий износ и погрешности изготовления эксцентрикового кулачка.

Если угол поворота эксцентрикового кулачка ограничен (a ≤ 60°), то

2. Пользуясь таблицами 5.5 и 5.6 подбирают стандартный эксцентриковый кулачок. При этом должны соблюдаться условия: Fз ≤ Fз max и h к ≤ h (размеры, материал, термическая обработка и другие технические условия по ГОСТ 9061-68. Проверять стандартный эксцентриковый кулачок на прочность нет необходимости.

Таблица 5.5 -Стандартный круглый эксцентриковый кулачок (ГОСТ 9061-68)

Обозначение

Наружный

диаметр

эксцентрикового

кулачка, мм

Эксцентриситет,

А, мм

Ход кулачка h, мм, не менее

Fз мах,

Н

Ммах,

Угол Нмм

Угол поворота

ограничен a≤60°

Угол поворота

ограничен a≤130°

1,7

0,85

3,17

2,0

1,0

3,73

2,5

1,25

4,66

3,0

1,4

5,59

3,5

1,75

6,53

4,0

2,0

7,46

Примечание: Для эксцентриковых кулачков 7013-0171…1013-0178 значения Fз мах и Ммах вычислены по параметру прочности, а для остальных – с учетом требований эргономики при предельной длине рукоятки L=320 мм.

3. Определяют длину рукоятки эксцентрикового механизма, мм

Значения M max и Pз max выбираются по таблице 5.5.

Для приводов с ручным приводом рекомендуется Fпр ≤ 150H и 80 ≤ L ≤ 320мм. Для механизированного привода L ≤100мм.

Таблица 5.6 — Кулачки эксцентриковые круглые (ГОСТ 9061-68). Размеры, мм

Рисунок — чертеж эксцентрикового кулачка

Эксцентриковый зажим своими руками

Видео подскажет как сделать самодельный эксцентриковый зажим, предназначенный для фиксации заготовки. Эксцентриковый прижим, изготовленный своими руками.

Б. Расчет эксцентриковых зажимов

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 5

Эксцентриковые зажимные устройства являются быстродействующими и широко применяются в крупносерийном и массовом производствах при небольших силах зажима (рис. 2). Для определения основных размеров конструкции эксцентрика необходимо иметь: допуск на базовую поверхность обрабатываемой детали в процессе ее установки; угол поворота эксцентрика βп от начального положения; силу, приложенную на конце рукоятки Qрук, и длину рукоятки Lрук.

Рис. 2. Элементы кругового эксцентрика, применяемые при расчетах

Сила зажима, развиваемая эксцентриком,

,

Ход эксцентрика

Наиболее удобный для рабочего угол поворота βп = 90° … 120°. Ход эксцентрика можно определить по соотношению . Наружный диаметр эксцентрика определяют из условия D ≥ 20 ∙ е, а радиус оси rо выбирают в зависимости от ширины рабочей части эксцентрика по конструктивным соображениям или рассчитывают по формуле.

Самоторможение эксцентрикового зажима должно соответствовать условию D/е ≥ 14, где отношение D/е является характеристикой эксцентрика.

Все расчетные параметры круглого эксцентрика необходимо принимать с учетом ГОСТ 9061–68*, где Dэк = 32 … 70 мм, е = 1,7 … 3,5 мм.

Пример. Определить конструктивные элементы круглого эксцентрика для зажима заготовки по размерам рабочего чертежа и рассчитать силу зажима обрабатываемой заготовки.

Решение. Определим допуск базовой поверхности обрабатываемой; заготовки, где δ = 0,34 мм. Установим ход эксцентрика

мм.

Принимаем эксцентриситет е = 2 мм.

Определим диаметр круглого эксцентрика

D ≥ 20 ∙ е = 20 ∙ 2 = 40 мм.

Определим силу зажима эксцентриком

Длину рукоятки эксцентрика Lрук определим из условия

Lрук = 2,5 ∙ D = 2,5 ∙ 40 = 100 мм.

Угол поворота принимаем βп = 90°. Коэффициент трения на поверхности эксцентрика fт.п = 0,12. Коэффициент трения на поверхности оси fт.о = 0,15. Радиус оси принимаем конструктивно го = 6 мм. Самоторможение эксцентрикового зажима проверяем по условию D/е ≥ 14 (где 40/2 = 20). Самоторможение удовлетворяет нашему условию.

Для круглого эксцентрика выбираем сталь 20Х ГОСТ 4543–71 с последующей цементацией на глубину h = 0,8 … 1,2 мм и закалкой до твердости НRСэ 55 … 60.

Эксцентриковые зажимные устройства. Эксцентриковые зажимы. Расчет сил зажима в круговом эксцентрике. Расчёт рычажных зажимов

Они являются самыми быстродействующими из всех ручных зажимных механизмов. По быстродействию они сравнимы с пневмозажимами. Эксцентрики работают по принципу клина.

Применяются две конструктивных разновидности эксцентриков – круговые и криволинейные. Круговые эксцентрики представляют собой диск или валик со смещённой осью вращения. Они получили наибольшее распространение, так как просты в изготовлении. У криволинейных эксцентриков профиль очерчен по архимедовой или логарифмической спирали.

Недостатки эксцентриковых зажимов:

Малая величина рабочего хода, ограниченная величиной эксцентриситета.

Непостоянство силы зажима в партии заготовок при закреплении круговым эксцентриком.

Повышенная утомляемость рабочего, обусловленная свойством.

Неприменимость при наличии ударной работы или работе с вибрациями из-за опасности самооткрепления.

Несмотря на эти недостатки, эксцентриковые зажимы широко применяются в приспособлениях, особенно для мелкосерийного и серийного производства. Это объясняется простотой конструкции, невысокой стоимостью изготовления и высокой их производительностью.

Непостоянство силы зажима кругового эксцентрика связано с неравномерностью угла подъёма криволинейного клина. Круговой эксцентрик удовлетворительно зажимает заготовку при рабочих углах поворота β=30…130 . Даже при таких углах поворота сила зажима колеблется по величине на 20…25%.

Практикой установлено, что хорошо работают эксцентрики, у которых R/е 7. Они обеспечивают достаточный ход при угле поворота β в пределах 135 и обеспечивают самоторможение эксцентрика.

Криволинейные эксцентрики обеспечивают постоянство силы зажима, так как угол подъёма у них постоянный. Но эти эксцентрики сложны в изготовлении и поэтому применение их ограничено.

Расчёт силы зажима

Силу зажима круговым эксцентриком с достаточной для практических расчётов точностью можно определить, заменив действие эксцентрика действием плоского односкосого клина с углом α в зазоре между цапфой и поверхностью заготовки. Схема такой замены и сил, действующих на эксцентрик и фиктивный клин, приведены на рис 4.79.

Рис. 4.79. Схема сил, действующих на эксцентрик и фиктивный клин

На схеме сила W 1 — сила, действующая на плоскость зажима РР под углом α. Вдоль плоскости зажима действует сила Т=W 1 α. Эту силу можно рассматривать как внешнюю, действующую на клин КСР с углом α. Используя формулу для расчёта плоского односкосого клина, можно записать:

Силу W 1 можно определить, рассмотрев равновесие эксцентрика:

Так как , то .

Подставим значение W 1 в формулу (1) и опустим α как величину близкую к единице при малых углах α:

где R 1 и α – переменные величины.

Эксцентриковые зажимные устройства являются быстродействующими и широко применяются в крупносерийном и массовом производствах при небольших силах зажима (рис. 2). Для определения основных размеров конструкции эксцентрика необходимо иметь: допуск на базовую поверхность обрабатываемой детали в процессе ее установки; угол поворота эксцентрика β п от начального положения; силу, приложенную на конце рукоятки Q рук, и длину рукоятки L рук.

Рис. 2. Элементы кругового эксцентрика, применяемые при расчетах

Сила зажима, развиваемая эксцентриком,

,

Ход эксцентрика

Наиболее удобный для рабочего угол поворота β п = 90° … 120°. Ход эксцентрика можно определить по соотношению . Наружный диаметр эксцентрика определяют из условия D ≥ 20 ∙ е, а радиус оси r о выбирают в зависимости от ширины рабочей части эксцентрика по конструктивным соображениям или рассчитывают по формуле.

Самоторможение эксцентрикового зажима должно соответствовать условию D/е ≥ 14, где отношение D/е является характеристикой эксцентрика.

Все расчетные параметры круглого эксцентрика необходимо принимать с учетом ГОСТ 9061–68*, где D эк = 32 … 70 мм, е = 1,7 … 3,5 мм.

Пример. Определить конструктивные элементы круглого эксцентрика для зажима заготовки по размерам рабочего чертежа и рассчитать силу зажима обрабатываемой заготовки.

Решение. Определим допуск базовой поверхности обрабатываемой; заготовки, где δ = 0,34 мм. Установим ход эксцентрика

Принимаем эксцентриситет е = 2 мм.

Определим диаметр круглого эксцентрика

D ≥ 20 ∙ е = 20 ∙ 2 = 40 мм.

Определим силу зажима эксцентриком

Длину рукоятки эксцентрика L рук определим из условия

L рук = 2,5 ∙ D = 2,5 ∙ 40 = 100 мм.

Угол поворота принимаем β п = 90°. Коэффициент трения на поверхности эксцентрика f т.п = 0,12. Коэффициент трения на поверхности оси f т.о = 0,15. Радиус оси принимаем конструктивно г о = 6 мм. Самоторможение эксцентрикового зажима проверяем по условию D/е ≥ 14 (где 40/2 = 20). Самоторможение удовлетворяет нашему условию.

В приспособлениях применяются два типа эксцентриковых механизмов:

1. Круговые эксцентрики.

2. Криволинейные эксцентрики.

Тип эксцентрика определяется формой кривой на рабочем участке.

Рабочая поверхность круговых эксцентриков – окружность постоянного диаметра со смещенной осью вращения. Расстояние между центром окружности и осью вращения эксцентрика называется эксцентриситетом (е ).

Рассмотрим схему кругового эксцентрика (Рис.5.19). Линия, проходящая через центр окружности О 1 и центр вращения О 2 кругового эксцентрика, делит его на два симметричных участка. Каждый из них это клин, расположенный на окружности, описанной из центра вращения эксцентрика. Угол подъема эксцентрика α (угол между зажимаемой поверхностью и нормалью к радиусу вращения) образуют радиус окружности эксцентрика R и радиус вращения r , проведенные из своих центров в точку касания с деталью.

Угол подъема рабочей поверхности эксцентрика определяется зависимостью

Эксцентриситет; — угол поворота эксцентрика.

Рисунок 5.19 – Расчетная схема эксцентрика

,

где — зазор для свободного ввода заготовки под эксцентрик (S 1 = 0,2 …0,4 мм); T – допуск на размер заготовки в направлении зажима; — запас хода эксцентрика, предохраняющий его от перехода через мертвую точку ( = 0,4…0, 6 мм); y – деформация в зоне контакта;

где Q –усилие в месте контакта эксцентрика; — жесткость зажимного устройства,

К недостаткам круговых эксцентриков относится изменение угла подъема α при повороте эксцентрика (следовательно, и усилия зажима). На рисунке 5.20 приведен профиль развертки рабочей поверхности эксцентрика при его повороте на угол ρ . В начальной стадии при ρ = 0° угол подъема α = 0°. При дальнейшем повороте эксцентрика угол α увеличивается, достигая максимума (α Мах) при ρ = 90°. Дальнейший поворот приводит к уменьшению угла α , и при ρ = 180° угол подъема снова равен нулю α =0°

Рис. 5.20 – Развертка эксцентрика.

Уравнения сил в круговом эксцентрике с достаточной для практических расчетов точностью можно записать, по аналогии с расчетом усилий плоского односкосого клина с углом в точке контакта. Тогда усилие на рукоятке длиной можно определить по формуле

,

где l – расстояние от оси вращения эксцентрика до точки приложения усилия W ; r – расстояние от оси вращения до точки контакта (Q ); — угол трения между эксцентриком и заготовкой; — угол трения на оси вращения эксцентрика.

Самоторможение круговых эксцентриков обеспечивается отношении его наружного диаметра D к эксцентриситету . Это отношение называют характеристикой эксцентрика.

Круглые эксцентрики изготавливают из стали 20Х, цементируют на глубину 0,8…1,2 мм и затем закаливают до твердости HRC 55…60. Размеры круглого эксцентрика необходимо применять с учетом ГОСТ 9061-68 и ГОСТ 12189-66. Стандартные круговые эксцентрики имеют размеры D= 32-80 мм и е = 1,7 – 3,5 мм . К недостаткам круговых эксцентриков следует отнести небольшой линейный ход, непостоянство угла подъема, а, следовательно, и зажимного усилия при закреплении заготовок с большими колебаниями размеров в направлении зажима.

На рисунке 5.21 показан нормализованный эксцентриковый прихват для зажима деталей . Обрабатываемая деталь 3 установлена на неподвижных опорах 2 и прижимается к ним планкой 4. При зажиме детали к рукоятке эксцентрика 6 прикладывается усилие W ,и он проворачивается относительно своей оси, опираясь на пяту 7. Возникающая при этом на оси эксцентрика сила Р передается через планку 4 к детали.

Рисунок 5.21 – Нормализованный эксцентриковый прихват

В зависимости от размеров планки (l 1 и l 2 ) получим зажимное усилие Q . Планка 4 прижимается к головке 5 винта 1 пружиной. Эксцентрик 6 с планкой 4 после разжима детали перемещается вправо.

Криволинейные кулачки , в отличие от круговых эксцентриков, ха­рактеризуются постоянством угла подъёма, что обеспечивает одинаковые самотормо­зящие свойства при любом угле поворота кулачка .

Рабочая поверхность таких кулачков выполняется в виде ло­гарифмической или архимедовой спирали.

При рабочем профиле в виде логарифмической спирали радиус-вектор кулачка ( р ) определяется зависимостью

р = Се а G

где С- постоянная величина; е — основание натуральных логарифмов; а — коэффициент пропорциональности; G — полярный угол.

Если используется профиль, выполненный по архимедовой спирали, то

р=аG .

Если первое уравнение представить в логарифмическом виде, то оно, как и второе уравнение, в декартовых координатах будет представлять прямую линию . Поэтому построение кулачков с рабочими поверхностями в виде логарифмической или Архимедовой спирали можно выполнить с достаточной точностью просто, если значения р, взятые по графику в де­картовых координатах, отложить от центра окружности в полярных коор­динатах. При этом диаметр окружности подбирают в зависимости от тре­бующейся величины хода эксцентрика (h ) (Рис. 5.22).

Рисунок 5.22 – Профиль криволинейного кулачка

Эти эксцентрики изготавливают из сталей 35 и 45. Наружные рабочие поверхности подвергают термообработке до твердости HRC 55…60. Основные размеры криволинейных эксцентриков нормализованы.

Эксцентриковые зажимы являются быстродействующими, но они развивают меньшую силу зажима, чем винтовые, имеет ограниченные линейные перемещения.

В станочных приспособлениях используют круглые и криволинейные эксцентриковые зажимы. Круглый эксцентрик применяемый в предлагаемой конструкции представляет собой диск, поворачиваемый вокруг оси О, смещенный относительно геометрической оси эксцентрика на некоторую величину е, называемую эксцентриситетом. Для крепления обрабатываемой детали эксцентриковые зажимы должны быть самотормозящимися.

Круглые эксцентрики изготавливают из стали 20Х, цементируют на глубину 0,6….1,2 мм и затем закаливают до твердости 58….62HRC э. Некоторые виды круглых эксцентриков выполняется по ГОСТ 9061-68

Из теоретической механики известно, что условие самоторможения двух трущихся тел следующие: угол трения больше или равен углу подъема, под которым происходит трение. Следовательно, если, угол подъема эксцентрика в определенном его положении не больше угла трения, то эксцентрика является самотормозящимся. Самотормозящиеся эксцентрики после зажима обрабатываемой детали не изменяемой своего положения. Самоторможение эксцентриковых зажимов обеспечиваются при определенном отношения его наружного диаметра и эксцентриситету е.

При расчете основных размеров круглого эксцентрика необходимо иметь следующие величины.

Эксцентриситет круглого эксцентрика (44):

Радиус наружной поверхности эксцентрика определяется из условия его самоторможения:

Угол поворота эксцентрика, соответствующей наименее выгодную для самоторможения положения зажима.

Зажимы эксцентриковые просты в изготовлении по этой причине нашли широкое применение в станочных приспособлениях. Применение эксцентриковых зажимов позволяет значительно сократить время на зажим заготовки но усилие зажима уступает резьбовым.

Эксцентриковые зажимы выполняются в сочетании с прихватами и без них.

Рассмотрим эксцентриковый зажим с прихватом.

Эксцентриковые зажимы не могут работать при значительных отклонениях допуска (±δ) заготовки. При больших отклонениях допуска зажим требует постоянной регулировки винтом 1.

Расчёт эксцентрика

Рассмотрим схему эксцентрика. Линия KN делит эксцентрик на дв? симметричные половины состоящие как бы из 2 х клиньев, навернутых на «начальную окружность».

Ось вращения эксцентрика смещена относительно его геометрической оси на величину эксцентриситета «е».

Для зажима обычно используется участок Nm нижнего клина.

Рассматривая механизм как комбинированный состоящий из рычага L и клина с трением на двух поверхностях на оси и точки «m» (точка зажима), получим силовую зависимость для расчёта усилия зажима.

где Q — усилие зажима

Р — усилие на рукоятке

L — плечо рукоятки

r -расстояние от оси вращения эксцентрика до точки соприкосновения с

заготовкой

α — угол подъёма кривой

α 1 — угол трения между эксцентриком и заготовкой

α 2 — угол трения на оси эксцентрика

Во избежание отхода эксцентрика во время работы необходимо соблюдать условие самоторможение эксцентрика

где α — угол трения скольжения в точке касания заготовки ø — коэффициент трения

Для приближённых расчётов Q — 12Р Рассмотрим схему двухстороннего зажима с эксцентриком

Клиновые зажимы

Клиновые зажимные устройства нашли широкое применение в станочных приспособлениях. Основным элементом их является одно, двух и трёхскосые клинья. Использование таких элементов обусловлено простотой и компактностью конструкций, быстротой действия и надёжностью в работе, возможностью использования их в качестве зажимного элемента, действующего непосредственно на закрепляемую заготовку, так и качестве промежуточного звена, например, звена-усилителя в других зажимных устройствах. Обычно используются самотормозящиеся клинья. Условие самоторможения односкосого клина выражается зависимостью

α > 2ρ

где α — угол клина

ρ — угол трения на поверхностях Г и Н контакта клина с сопрягаемыми деталями.

Самоторможение обеспечивается при угле α = 12°, однако для предотвращения того чтобы вибрации и колебания нагрузки в процессе использования зажима не ослабли крепления заготовки, часто применяют клинья с углом α .

Вследствие того, что уменьшение угла приводит к усилению

самотормозящих свойств клина, необходимо при конструировании привода к клиновому механизму предусматривать устройства, облегчающие вывод клина из рабочего состояния, так как освободить нагруженный клин труднее, чем вывести его в рабочее состояние.

Этого можно достичь путём соединения штока приводного механизма с клином. При движении штока 1 влево он проходит путь «1» в холостую, а затем ударяясь в штифт 2, запрессованный в клин 3, выталкивает последний. При обратном ходе штока так же ударом в штифт заталкивает клин в рабочее положение. Это следует учитывать в случаях, когда клиновой механизм приводится в действие пневмо или гидроприводом. Тогда для обеспечения надёжности работы механизма следует создавать разное давление жидкости или сжатого воздуха с разных сторон поршня привода. Это различие при использовании пневмоприводов может быть достигнуто применением редукционного клапана в одной из трубок, подводящих воздух или жидкость к цилиндру. В случаях, когда самоторможение не требуется, целесообразно применять ролики на поверхностях контакта клина с сопряжёнными деталями приспособления, тем самым облегчается ввод клина в исходное положение. В этих случаях обязательно стопорение клина.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *