Эксцентриковый зажим

Опубликовано 29 мая 2016
Рубрика: Механика | 5 комментариев



superfiksatorПростой 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.

Эксцентриковый зажим

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.

Расчет в Excel эксцентрикового зажима

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. eR*f1+(d/2)*f2

Если условие выполняется – самоторможение обеспечивается.

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

16k=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.

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.

Если статья оказалась Вам полезной, а расчет нужным, Вы можете оказать поддержку развитию блога, сделав перевод небольшой суммы на любой (в зависимости от валюты) из указанных кошельков WebMoney: R377458087550, E254476446136, Z246356405801.

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).

Другие статьи автора блога

На главную


Введите Ваш e-mail:

Статьи с близкой тематикой

Отзывы

5 комментариев на «Эксцентриковый зажим»

  1. Юрий 30 мая 2016 16:23

    Спасибо огромное!

  2. Владимир Юрьевич 31 мая 2016 11:44

    Вы просто молодец!

    Я восхищаюсь Вашими поделками на сайте, расчетами, выводами в технике и науке.

  3. Владимир 08 Июн 2016 17:40

    Во первых хочу сразу сказать спасибо, каждый раз интересно читать, а некоторые таблицы и использовать)))

    Александр будьте любезны можете просветить в следующем вопросе, имеется деталь весом до 5 тонн, закреплена скажем так в центрах и патроне (условно считаем, что стоит в подшипниках), диаметром до 1250 мм, какой момент нужно приложить чтобы ее стронуть с места? и второй вопрос максимальные обороты детали 200 об/мин, какой тогда момент торможения возникает?

  4. Александр Воробьев 08 Июн 2016 18:39

    Спасибо за комментарии. Вопрос интересный, напишу как-нибудь подробно с примером...

    А в двух словах — для того чтобы «стронуть» деталь нужно преодолеть статический момент сопротивления вращению. Момент этот создают силы трения качения в шпинделе и прижимном центре. Плечом этих сил является радиус расположения шариков или роликов подшипников. Сами силы — это реакции опор умноженные на коэффициент трения. Как только момент приводной превысит момент сопротивления, так деталь начнет вращаться. Статика закончилась, дальше — динамика, а значит — «его величество» время.

    Так как мы разгоняем деталь, то есть вращаем с ускорением, то момент инерции детали оказывает сопротивление... Его надо преодолевать. При торможении — тоже ускорение, только отрицательное. Момент торможения зависит от времени торможения, а в конечном итоге от ускорения торможения...

  5. Дмитрий 26 Сен 2016 23:03

    Спасибо!Класс!

Ваш отзыв







  • Посетители: 657 649

  • Подписчики: 3 416