Конспект лекцій з технологічного оснащення - Стор 5
Момент інерції сектора перерізу пелюстки цанги (рис. 4.8г) визначається за формулою
+ sin α 1 × cosα 1 -
де D-зовнішній діаметр поверхні пелюстки в місці перерізу, мм; h-товщина стінки пелюстки, мм; кута сектора пелюстки цанги, рад.
Якщо прийняти Е =2,2 × 10 5 МПа та y=s/2, то розрахунок Q 'можна вести за формулами:
для трипелюсткової цанги
Q ′=600( sD з h/l з );
для чотирипелюсткової цанги
Q′ = 200(sD з h/l з).
За наявності осьового упору сила тяги (приводу)
W = (Q + Q ') [tg (α + 1) + tg 2],
де j 2 - Кут тертя в контакті між цангою і заготівлею. Розраховувати W можна за коефіцієнтом посилення, тобто.
де k у - коефіцієнт посилення (передаточне відношення сил. Приклади комбінованих затискних механізмів наведені та
формули до розрахунку зусилля на приводі в табл. 4.1. Таблиця 4.1 - Комбіновані затискні механізми
Продовження табл. 4.1
де - додатковий кут, що враховує втрати від тертя в осях;
ϕ - кут тертя на опорній поверхні ролика;
f 2 - коефіцієнт тертя на напрямній поверхні повзуна
При заданому зусиллі Q0
+ q ÷ [ tg ( α + ϕ 1 пр ) + tg ϕ 2 ] η
де ? 1пр , ? 2пр , - кути тертя, відповідно в напрямній штовхача і в напрямній клину.
W = 2 Q × tg (α + β) tg α 1
W = 2 Q 1 × tg (α + β),
де β - додатковий кут тертя,
враховує втрати від тертя в осях.
W = 2 Q 1 tg (α + β),
При заданому зусиллі Q0
ctg (α + β) - tg ϕ
де k - відстань від осі шарніра повзуна
до середини напрямної поверхні
ϕ 3 – кут тертя на напрямній
Примітки: q – зусилля стиснення пружини; h – коефіцієнт корисної дії механізму.
4.5 Приводи пристроїв
Матеріал, що вивчається в цьому розділі, викладений у
Основним призначенням силового приводу у пристосуванні є
створення вихідної сили тяги W, необхідної для затискання заготовки силою Q. У пристосуваннях використовують такі приводи: пневматичні, гідравлічні, пневмогідравлічні, електричні, електромагнітні, магнітні, вакуумні, від сил різання (енергія приводу головного руху верстата), від частин верстата, що рухаються.
Пневматичні приводи. Силові пневматичні приводи складаються з пневмодвигунів, пневматичної апаратури та повітропроводів.
Пневматичні силові приводи поділяють на вигляд пневмодвигуна на пневматичні циліндри з поршнем і пневматичні камери з діафрагмами.
За способом компонування з пристроями поршневі та
діафрагмові пневмоприводи поділяють на вбудовані, що прикріплюються та універсальні. Вбудовані пневмоприводи розміщують у корпусі пристосування та складають із ним одне ціле. Пневмоприводи, що прикріплюються, встановлюють на корпусі пристосування, з'єднують із затискними пристроями, їх можна від'єднувати від нього і застосовувати на інших пристосуваннях. Універсальний (приставний) пневмопривід - це спеціальний пневмоагрегат, який використовується для переміщення затискних пристроїв у різних верстатних пристроях.
Пневматичні поршневі та діафрагмові пневмодвигуни бувають одно- та двосторонньої дії. Пневмоприводи по виду установки діляться на необертові і обертові.
Заміна в верстатних пристосуваннях ручних затискачів механізованими (пневматичними) дає великі переваги:
1. Значнескорочення часу на затискач і розтискання (в раз) внаслідок швидкості дії пневмоприводу.
2. Постійність сили затискання заготовки у пристосуванні.
3. Можливість регулювання сили затискання деталі.
4. Простота керування затискними пристроями пристроїв.
5. Безперебійність роботи пневмоприводу при змінах температури повітря у навколишньому середовищі.
Недоліки пневматичного приводу:
1. Недостатня плавність переміщення робочих елементів, особливо при змінному навантаженні;
2. Невеликий тиск стисненого повітря в порожнинах пневмоциліндра та пневмокамери МПа);
3. Щодо великих розмірів пневмоприводів для отримання значних сил на штоку пневмоприводу.
Джерелом енергії, що приводить у дію пневматичні приводи, є стиснене повітря.
Пневматичні поршневі приводи. При розрахунку пневмоприводів визначають осьову силу на штоку поршня, що залежить від діаметра пневмоциліндра і тиску стисненого повітря в порожнинах. Можна за заданою силою на штоку поршня та тиску стисненого повітря визначити діаметр пневмоциліндра. У пристосуваннях із пневмоприводом слід визначати час його спрацьовування. Розрахунок осьової сили W на штоку одностороннього поршневого приводу проводиться за наступною формулою:
W = π × D 2 × p × η - cx.
Для пневмоциліндрів двосторонньої дії при тиску стисненого повітря на поршень у безштоковій порожнині:
W = π × D 2 × p × η ,
та штокової порожнини:
W = π × ( D 2 - d 2 ) × p × η 4
де D – діаметр пневмоциліндра (поршня); d – діаметр штока поршня; р – тиск стисненого повітря; η – к.п.д., що враховує втрати у пневмоциліндрі, cx – сила опору поворотної пружини наприкінці робочого ходу поршня.
Поворотна пружина наштоку при її певному стиску (наприкінці робочого ходу поршня) повинна чинити опір від 5% при великих до 20% при малих діаметрах пневмоциліндра від сили W на штоку пневмоциліндра в момент затискання деталі в пристосуванні.
Практично застосовують такі розміри діаметрів D робочих порожнин циліндрів: 80, 100, 125, 200, 250, 320, 400 мм.
Визначимо діаметр пневмоциліндра двосторонньої дії по заданій силі W і тиску стисненого повітря при подачі повітря в поршневу порожнину:
D = 1, 13 p W × h.
При подачі в штокову порожнину
Для пневмоциліндрів односторонньої дії при подачі повітря в поршневу порожнину
Знайдений розмір діаметра пневмоциліндра округляють по нормалі і прийнятого діаметру визначають діаметр штока d шт (при виконанні розрахунків приймають d шт =0,25 D ), дійсну осьову силу W на штоку.
Параметри стаціонарних пневмоцилідрів обговорюються
Стаціонарні пневмоциліндри. Стаціонарними називають пневмоциліндри, корпус яких жорстко закріплений на пристрої. Вони призначені для механізації та автоматизації верстатних пристроїв. Стаціонарні пневмоциліндри двосторонньої дії стандартизовані
За способом кріплення до пристроїв пневмоциліндри поділяють на чотири типи (рис 4.21).
− з подовженими стяжками;
− із фланцевим кріпленням;
− із шарнірним кріпленням.
Малюнок 4.21 - Стаціонарні пневмоциліндри (а - з подовженими стяжками; б - з лапками; в - з шарнірним кріпленням; г - з шарнірним кріпленням)
На рис. 4.22 показаний стаціонарний пневмоциліндр, який кріпиться до корпусу пристрою подовженими стяжками. Ущільнення застосовують у місці сполучення поршня з корпусом циліндра та на штоку; вони здійснюютьсягумовими ущільненнями перерізу, кільцями
штуцери, які загвинчені в
різьбові конічні отвори
у кришках 2 та 6 .
Малюнок 4.22 – Стаціонарний пневмоциліндр
(1 – стяжки; 2 – задня кришка; 3 – поршень;
4 - гільза; 5 – шток; 6 – передня кришка)
дається два типи циліндрів:
одинарні та здвоєні.
Пневмоциліндри за допомогою повітропідвідних муфт з'єднуються з
мережею подачі стисненого повітря.
На рис. 4.23 а б показані обертовий нормалізований пневмоциліндр і повітропідвідна муфта. Поршень і шток пневмоциліндра через проміжні ланки переміщують кулачки патрона.
токарного верстата при затиску та розтиску. Пневмоциліндр встановлений на задньому кінці шпинделя верстата і обертається разом із ним. На корпусі пневмоциліндра 5 гвинтами закріплена кришка 6 . Усередині корпусу 5 розміщений поршень 4 зі штоком 3 . У корпусі встановлений валик 2 , закріплений гайкою 1 , на якому змонтована повітропідвідна муфта М на шарикопідшипнику 9 з манжетою 11 . Манжети фіксуються завзятими шайбами 8 і 10 кільцями з отворами для проходу стисненого повітря.
В отвір валика 2 запресований порожнистий стрижень 12 по якому проходить повітря в пневмоциліндр. Корпус 7 повітропровідної муфти М прикріплений до кришки та встановлений на шарикопідшипнику 9 . У різьбові отвори загвинчуються штуцери для приєднання резинотканевых шлангів, що підводять стиснене повітря. Стиснене повітря, що підводяться до лівого отвору муфти М, проходить каналами а, б, в, г, надходить у праву порожнину пневмоциліндра і, натискаючи на поршень 4 переміщає його зі штоком 3 вліво. Стиснене повітря, що підводиться до правого отвору муфти М проходить по каналах д, е, ж, надходить у праву порожнину пневмоциліндра і переміщає поршень зі штокомправоруч. Щоб не було просочування стисненого повітря з однієї порожнини циліндра в іншу, на поршні встановлюють ущільнення з маслостійкої гуми.
Витоку стисненого повітря з пневмоциліндра в атмосферу перешкоджає встановлені в корпусі 5 і кришці 6 гумові ущільнення і прокладки між корпусом і кришкою, а витоку повітря з муфти повітроприймання М
- Ущільнюючі манжети 11 .
При русі поршня зі штоком вліво шток через тягу і проміжні ланки патрона переміщає кулачки до центру і затискається заготовка. Під час руху поршня зі штоком праворуч, шток через тягу та проміжні ланки патрона розводить кулачки і деталь звільняється.
Ущільнення пневмоциліндрів. Основною умовою роботи пневмоциліндра є його повна герметичність. Пневмоциліндр герметичний, якщо стиснене повітря, що надходить у його порожнини, не витікає в атмосферу і не просочується з однієї порожнини в іншу. Для герметизації пневмоциліндрів застосовують ущільнення кільцевих зазорів у поєднаннях поршнів з циліндрами, штоків з отворами.
У пневмоциліндрах застосовують три типи ущільнювачів:
• манжети перерізу з маслостійкої гуми для ущільнення поршнів та штоків пневмоцліндрів;
• кільця круглого перерізу з маслостійкої гуми для ущільнення поршнів та штоків пневмоциліндрів;
• кутові комірні манжети з маслостійкої гуми відповідних розмірів.
До пневматичних циліндрів висувають такі технічні вимоги, вони повинні бути:
• герметичні та не допускати витоку стисненого повітря при тиску повітря р=0,63 МПа;
• перевірено на міцність при тиску стисненого повітря р=1 МПа;
• перевірено на працездатність; переміщення поршня зі штоком з одного крайнього положення до іншого в діапазоніробочих тисків має відбуватися плавно, без ривків;
• забезпечувати осьову силу, що розвивається поршнем зі штоком циліндра при його переміщенні з тиском стисненого повітря р=0,63 МПа, щонайменше 85% від розрахункової сили W;
- для циліндрів з ущільненням поршня манжетами не менше 400000 подвійних ходів при довжині ходу, що дорівнює двом діаметрам циліндра;
- для циліндрів з ущільненням поршня кільцями круглого перерізу не менше 150 000 подвійних ходів.
Малюнок 4.23 – Пневмоциліндр (а), що обертається, і муфта для підведення повітря
При застосуванні манжет пару паршня з циліндром проводиться з посадкою Н11/dll, з шорсткістю поверхні циліндра.
Ra=l,25 мкм. У разі використання кілець круглого перерізу здійснюють посад Н7/f7 з шорсткістю циліндра Ra=0,32 мкм.
Діафрагмові пневмоприводи (пневмокамери). Пневмокамери з пружними діафрагмами бувають одна і двостороння дія.
Залежно від способу компонування з пристроями пневмокамери поділяють на універсальні, що вбудовуються та