Классификация клиноплунжерных механизмов

Классификация клиноплунжерных механизмов показаны на рис 9.6, а их схематические изображения – на рис. 9.7.

Механизм с двух опорным плунжером имеет плоский односкосый клин 4 и цилиндрический плунжер со сквозным пазом, в котором размещается клин (рис.9.7, а). Верхняя стенка паза выполнена с наклоном, равным углу клина α. Плунжер перемещается в направляющей стальной закалённой втулке (не показана), закреплённой в корпусе приспособления. Сила Q перемещает клин влево и, благодаря разложению сил на наклонной плоскости клина, подводит плунжер 2 к заготовке 1 и закрепляет её силой W₁. Механизмы с консольным плунжером могут иметь один плунжер (рис.9.7, б)или несколько плунжеров (рис.9.7, в, г).Многоплунжерные механизмы позволяютзакреплять одновременно несколько заготовокили закреплять заготовку с её центрированием относительно оси клина 4 (рис.9.7, г). Пружина 6 на рис.9.7, в компенсирует разность высот закрепляемых заготовок 1.

Для снижения потерь на трениев конструкции механизмапредусматривают ролики 5 на наклонной поверхности, либо на обеих контактных плоскостях (рис.9.7, д). Применение роликов снижает коэффициент трения, но исключает возможность самоторможения механизма.

Расчёт перемещений. Передаточное отношение перемещений для клиноплунжерных механизмов рассчитывают так же, как для клиновых механизмов (см. ф. (8.6)).

Клиноплунжерный механизм с двухопорным плунжером. Для расчёта силы W₁, закрепляющей заготовку, рассматривают силы, действующие на плунжер 2 в контактах с клином 3, заготовкой 1 и направляющей плунжера (рис.9.8).

На наклонной поверхности клина действуют известные из рассмотрения клинового механизма силы W и P:

(9.22)

и (9.23)

Сила Р уравновешивается реакциями N₂ в отверстии, направляющем плунжер. Из-за наличия нормальных сил N₂ в опорах плунжера действуют силы трения F₂, направленные навстречу W. Равновесие плунжера в вертикальном направлении определяется уравнением

(9.24)

Силы N₂ равны:

(9.25)

Силы трения в опорах плунжера:

(9.26)

После подстановки (9.23) и (9.26) в (9.3) получаем формулу для вычисления силы закрепления заготовки механизмом с двух опорным плунжером:

(9.27)

где φ,φ₁и φ₂– углы трения на наклонной плоскости клина, на его основании и в направляющей плунжера.

Если сила Wизвестна, то искомой силой является сила Q, для расчёта которой формулу (9.27) преобразуют к виду:

(9.28)

Формулы (9.27) и (9.28) справедливы для всех клиноплунжерных механизмов. При расчёте сил на конкретных конструкциях механизмовв эти формулы подставляют обычные или приведенные коэффициенты трения с учётом особенностей конструкции рассчитываемого механизма. Как это делают, будет показано на последующих примерах.

Клиноплунжерный механизм с консольным плунжером.

В этом механизме сила Р, равная Р_о.д. идействующая на плунжер 2 со стороны клина 1,перекашивает плунжер,стремясь повернуть его относительно точки О (рис. 9.9).

Уравнения статики для плунжера:

(9.29)

(9.30)

В результате перекоса на стенках направляющей плунжера возникают нормальные напряжения σ_N, эпюры которых имеют треугольную форму. Давления σ_N могут быть заменены сосредоточенными силами N₂. Точки приложения сил N₂ (центры площадей эпюр давлений) находятся на расстоянии 2/3 высоты каждого треугольника от его вершины. Плечо момента сил N₂ равно:

(9.31)

где а – длина направляющей плунжера. Равновесие плунжера при перекосе описывается уравнением статики для моментов сил, действующих относительно оси в точке О.

Из уравнения моментов (9.30) с учётом (9.31) следует:

(9.32)

Суммарная сила трения в направляющей плунжера:

(9.33)

Здесь выражение соответствует увеличенному (приведенному) коэффициенту трения

(9.34)

в контакте перекошенного плунжера с направляющей. Не трудно заметить, что приведенный коэффициент трения тем больше, чем больше плечо l перекашивающей силы Р и чем меньше длина направляющей a. Для уменьшения потерь на трение, при проектировании механизмов с консольным плунжером следует насколько возможно уменьшать плечо l и увеличивать длину направляющей а. Этим же правилом руководствуются при проектировании любых подвижных элементов конструкций, претерпевающих перекос от действующих на них моментов сил.

Для вычисления силы закрепления при использовании консольного плунжера нужно в формулах (9.27) и (9.28) tgφ₂ заменить на tgφ_2пр, например,

(9.35)

Обратная задача

(9.36)