29. Силовой расчет клиновых механизмов.

Клиновые   зажимные   устройства   используют­ся для непосредственного  зажима   заготовок (реже) и в слож-

Схема клиноплунжерного механизма  (а)  и планы сил, дейст­вующих на клин (б) и плунжер (в)

ных зажимных системах (чаще). Эти устройства прости о изго­товлении, компактны, позволяют изменять значение и направление зажимных сил, могут обладать свойством самотор­можения. Чаще всего клиновые зажимные устройства применя­ются и виде клиноплунжерных механизмов с одноопорными (консольными) и двухопорными плунжерами, без роликов и с роликами; с односкосными и двухскосными клиньями с опорой на поверхность корпуса и на ролики; с двусторонними и кру­говыми (в виде конических поверхностей) клиньями, с двумя и более консольными плунжерами с роликами и без роликов; с другими схемами устройства.

Расчет клиновых устройств сводится к определению соотно­шения сил привода Р_пр и зажима W. При известном значении Р_пр обеспечиваемая клиновым механизмом сила зажима (на плунжере) W может определяться графически, аналитически и расчетом по коэффициенту усиления (см. табл. П21).

На рис. 4.5а изображен безроликовый клиноплунжерный ме­ханизм с односкосным клином 4, имеющим рабочую поверх­ность (скос) под углом а и опирающимся на цилиндрическую поверхность корпуса 1, и одноопорным плунжером 3.

При графическом способе определения W по известной силе Р_пр используются векторные  уравнения   сил,   действующих   на клин 4 и на плунжер 3. На клин 4, кроме силы Р_пр, действуют реакции R34 со стороны плунжера 3 и R14 со стороны корпуса 1 устройства, которые из-за возникающих сил трения отклонены от нормального направления на углы трения фи₂ и фи1.Эти углы можно определить по коэффициентам трения, выявив значение угла (фи, соответствующее данному значению tgфи. При равнове­сии клипа 4 и равенстве значений коэффициента трения на всех контактирующих поверхностях

В этом уравнении известны значение и направление силы Pпр и направление сил R34 и R14. Поэтому оно может быть реше­но графически построением плана сил (рис. 4.56). Если на пла­не сила Рпр отложена в определенном масштабе, то, умножив длину отрезков аb и bh на этот масштаб, можно получить зна­чения R14 и R34.

Теперь следует составить векторное уравнение сил для плун­жера, непосредственно зажимающего заготовку 2 (плунжер или толкатель клиноплунжерного механизма может действовать и на какое-либо промежуточное звено комбинированного зажимного устройства). На плунжер 3 действуют со стороны обрабатывае­мой заготовки 2 реакция R23 (равная по значению искомой за­жимной силе W), реакция R43 со стороны клина 4 и реакция R13 со стороны корпуса 1. Уравнение имеет вид

В данном уравнении также два неизвестных: сила R23=W и сила R13. Значение силы R43 берется из построенного ранее пла­на сил, действующих на клин 4, так как она равна силе R34 и направлена в противоположную сторону.

Сила R43 откладывается от точки h'( рис. 4.5в). Через концы вектора силы R43 проводятся линии, параллельные линиям дей­ствия сил R23 - W и R13. В результате получаются векторы иско­мых сил и том масштабе, и котором отложен, вектор силы R43. Так графическим путем можно найти силу W или решить обрат­ную задачу по известной силе W найти силу привода Р_пр. Од­нако графическое определение сил требует тщательных постро­ений и определения направлений действия сил с высокой точ­ностью.

Из силовых многоугольников легко определить соотношение сил привода Р_Пр и зажима W аналитически. Для односкосного клипа силу Р_Пр при заданной силе W и при передаче сил под прямым углом можно найти по формуле

(знак плюс используется при закреплении заготовки, минус — при откреплении).

 Самоторможение клина будет обеспечиваться   при   условии альфа<фи1+фи2. Если фи1=фи2=фи3=фи, зависимость принимает вид

С помощью приведенной формулы легко выражается коэф­фициент усиления k_y (передаточное отношение сил):

При известном коэффициенте k_Y можно сразу находить зна­чения W=k_yР_пр или Р_пр=W/k_y.