Меню

Эксцентриковые зажимы для валов

Эксцентриковый зажим

Простой в изготовлении, обладающий большим коэффициентом усиления, достаточно компактный эксцентриковый зажим, являющийся разновидностью кулачковых механизмов, обладает еще одним, несомненно, главным своим преимуществом.

. – мгновенным быстродействием. Если для того, чтобы «включить – выключить» винтовой зажим часто необходимо сделать минимум пару оборотов в одну сторону, а затем в другую, то при использовании эксцентрикового зажима достаточно повернуть рукоятку всего на четверть оборота. Конечно, по усилию зажима и величине рабочего хода винтовые механизмы превосходят эксцентриковые, но при постоянной толщине закрепляемых деталей в серийном производстве применение эксцентриков чрезвычайно удобно и эффективно. Широкое использование эксцентриковых зажимов, например, в стапелях для сборки и сварки малогабаритных металлоконструкций и элементов нестандартного оборудования существенно повышает производительность труда.

Рабочую поверхность кулачка чаще всего выполняют в виде цилиндра с окружностью или спиралью Архимеда в основании. Далее в статье речь пойдет о более распространенном и более технологичном в изготовлении круглом эксцентриковом зажиме.

Размеры кулачков эксцентриковых круглых для станочных приспособлений стандартизованы в ГОСТ 9061-68*. Эксцентриситет круглых кулачков в этом документе задан равным 1/20 от наружного диаметра для обеспечения условия самоторможения во всем рабочем диапазоне углов поворота при коэффициенте трения 0,1 и более.

Расчет в Excel эксцентрикового зажима.

На рисунке ниже изображена геометрическая схема механизма зажима. К опорной поверхности прижимается фиксируемая деталь в результате поворота за рукоятку эксцентрика против часовой стрелки вокруг жестко закрепленной относительно опоры оси.

Показанное положение механизма характеризуется максимально возможным углом α , при этом прямая, проходящая через ось вращения и центр окружности эксцентрика перпендикулярна прямой, проведенной через точку контакта детали с кулачком и точку центра наружной окружности.

Если повернуть кулачок на 90˚ по часовой стрелке относительно изображенного на схеме положения, то между деталью и рабочей поверхностью эксцентрика образуется зазор равный по величине эксцентриситету e . Этот зазор необходим для свободной установки и снятия детали.

Программа в MS Excel:

В примере, показанном на скриншоте, по заданным размерам эксцентрика и силе, приложенной к рукоятке, определяется монтажный размер от оси вращения кулачка до опорной поверхности с учетом толщины детали, проверяется условие самоторможения, вычисляются усилие зажима и коэффициент передачи силы.

Значение коэффициента трения «деталь — эксцентрик» соответствует случаю «сталь по стали без смазки». Величина коэффициента трения «ось — эксцентрик» выбрана для варианта «сталь по стали со смазкой». Уменьшение трения в обоих местах повышает силовую эффективность механизма, но уменьшение трения в области контакта детали и кулачка ведет к исчезновению самоторможения.

Алгоритм:

9. φ1 =arctg ( f1 )

10. φ2 =arctg ( f2 )

11. α =arctg (2* e / D )

12. R = D/ (2*cos ( α ))

13. A = s + R *cos ( α )

14. e R * f1 +( d /2)* f2

Если условие выполняется – самоторможение обеспечивается.

15. F = P * L *cos( α )/( R *tg( α + φ1 )+( d /2)*tg( φ2 ))

16. k = F / P

Если по заданному усилию прижима или коэффициенту передачи силы требуется определить размеры эксцентрика, то можно легко решить эту обратную задачу, используя сервис Excel «Подбор параметра». Что это такое и как этим сервисом пользоваться подробно рассказано и показано в видео в конце статьи о теплообменнике.

Заключение.

Выбранное для расчетов и изображенное на схеме положение эксцентрикового зажима является самым «невыгодным» с точки зрения самоторможения и выигрыша в силе. Но выбор такой не случаен. Если в таком рабочем положении рассчитанные силовые и геометрические параметры удовлетворяют разработчика, то в любых иных положениях эксцентриковый зажим будет обладать еще большим коэффициентом передачи силы и лучшими условиями самоторможения.

Читайте также:  Парк в тамбове за татарским валом

Уход при проектировании от рассмотренного положения в сторону уменьшения размера A при сохранении без изменений прочих размеров приведет к уменьшению зазора для установки детали.

Увеличение размера A может создать ситуацию при износе в процессе эксплуатации эксцентрика и значительных колебаниях толщины s , когда зажать деталь окажется просто невозможно.

В статье умышленно ничего не упоминалось до сих пор о материалах, из которых можно изготовить кулачки. ГОСТ 9061-68 рекомендует для повышения долговечности использовать износостойкую поверхностно-цементированную сталь 20Х. Но на практике эксцентриковый зажим выполняют из самых разнообразных материалов в зависимости от назначения, условий эксплуатации и располагаемых технологических возможностей. Представленный выше расчет в Excel позволяет определять параметры зажимов для кулачков из любых материалов, только нужно не забывать изменять в исходных данных значения коэффициентов трения.

Уважающих труд автора прошу скачивать файл с расчетной программой после подписки на анонсы статей в окне, размещенном в конце статьи или в окне наверху страницы!

Ссылка на скачивание файла: ehkscentrikovyj-zazhim (xls 82,0KB).

Источник

Эксцентриковые зажимные устройства

Эксцентриковые зажимные устройства, основными элементами которых являются цилиндрические или криволинейные кулачки и кулачковые валики, распространены также достаточно широко. Зажим с помощью этих устройств осуществляется, значительно быстрее, чем с помощью винтовых, но возможность их применения более ограничена по сравнению с винтовыми. Объясняется это тем, что эксцентриковые зажимы хорошо работают только при незначительных отклонениях размеров поверхностей, по которым обрабатываемые детали укрепляются, и при отсутствии вибраций деталей в процессе обработки.

В приспособлениях обычно применяют эксцентрики в виде кулачков и валиков (рис. 7.4). Цилиндрический эксцентриковый зажим 1 имеет широкое применение, так как он прост в изготовлении. Недостатками такой конструкции являются малый ход и непостоянство тормозящих свойств.

Рис. 7.4. Эксцентриковые зажимы

Зажим 2 отличается от зажима 1 наличием среза для увеличения хода при установке и снятии обрабатываемой детали. Расположение среза относительно эксцентриситета выбирается по конструктивным соображениям. Так как при использовании эксцентриков обычно ограничиваются поворотом рукоятки на 100—120°, отпадает необходимость в выполнении кулачка по замкнутой окружности. Чаще всего рабочая поверхность эксцентрика ограничивается сектором 60—90°, остальная же поверхность срезается по форме кулачка 3. Поэтому конструкция кулачка 3 с тормозящим ходом на дуге 90° имеет в практике наибольшее распространение. Такой кулачок особенно целесообразно применять в тех случаях, когда для удобства снятия и установки обрабатываемой детали зажимной механизм надо отводить на значительное расстояние. При повороте кулачка на 120—180° механизм может отодвигаться на 14—45 мм. Отодвигание механизма обычно производится автоматически под действием пружины.

Зажим 4 представляет собой сдвоенный кулачок 3 и применяется в центрирующих механизмах и в плавающих тисках. Все рассмотренные конструкции кулачков закрепляются на валу и при помощи рукоятки, прикрепленной к валу, вращаются вместе с ним.

Зажимы 7 и 8 представляют собой эксцентриковые рычаги, так как в них эксцентриковые кулачки соединены с рукоятками. В отличие от предыдущих они устанавливаются на неподвижном валу свободно. Диапазон их действия меньше, чем кулачков.

Читайте также:  Кронштейн опоры карданного вала 53 2202082

Эксцентриковые валики 5 и 6применяют главным образом в качестве запирающих механизмов для точно исполненных подвижных частей приспособлений. Объясняется это тем, что в таких случаях не требуется значительный эксцентриситет, а, следовательно, можно применить валик сравнительно малого диаметра. Предпочтение следует отдавать двухопорным валикам 5, как более жестким и надежным против изгиба.

Половину цилиндрического кулачка или валика, поворачиваемого силой Р относительно оси О, удаленной от геометрической оси О‘ на величину е, можно считать односкосным клином. Этот клин под действием момента М = Рl продвигается между неподвижной осью II эксцентрика и перемещающейся или упруго деформирующейся под действием этого клина обрабатываемой деталью I. Так как после создания необходимой силы W зажима сила Р срукоятки кулачка снимается, то надежная работа зажима будет обеспечена только при условии, если момент сил трения, действующих на поверхностях контакта кулачка (клина) с обрабатываемой деталью и с осью, будет несколько превышать момент сил упругости обрабатываемой детали и оси кулачка, стремящихся возвратить кулачок в исходное положение, т. е. при условии, если кулачок будет самотормозящимся.

Если принять коэффициент трения f = tgρ = 0,1 (для стали по стали при хорошо обработанных поверхностях соприкосновения), то получаем ρ = 5°43′. Следовательно, по формуле (7.1) находим α

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Источник

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 закрепления детали 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.

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.

Читайте также:  Рубашка вала 6мс 6 0126

При коэффициенте трения f = 0,1 (угол трения 5°43′) характеристика эксцентрика должна быть D/e ≥ 20 ,а при коэффициенте трения f = 0,15 (угол трения 8°30′)D/e ≥ 14.

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 цементацией 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 установочной базы 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 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 max и h кh (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)

Источник

Adblock
detector