Методика розрахунку сил затиску гвинтових затискачів

МІНІСТЕРСТВО  ОСВІТИ І  НАУКИ УКРАЇНИ

          ЗАПОРІЗЬКИЙ  АВІАЦІЙНИЙ  КОЛЕДЖ

Ім.О.Г.Івченка

Спеціальність  «Авіаційна та ракетно-космічна техніка»

( шифр  спеціальності)

                                                                                            „ЗАТВЕРДЖЕНО”

                                                               заст.директора з НВР

_________________В.І. Сніжко

„____”_______________20___р

   ІНСТРУКЦІЯ

ДО  САМОСТІЙНОГО ЗАНЯТТЯ № 1

8 (ГОДИН)

Тема: «Методика розрахунку сил затиску гвинтових затискачів»
               назва  роботи

з дисципліни   «Технологічне обладнання і оснащення_(ЛА) »

                               Інструкцію розробив:

                                                  Викладач______________(Кравчук Ю.С.)

                                              Розглянуто на засіданні  ПЦК:

                                                       «Авіаконструкторських дисциплін»

Протокол № ____ від „___”__________20____р.

                                               Голова ПЦК _____________(Шкробатько Є. О.  )

Тема: «Методика розрахунку сил затиску гвинтових затискачів»

Мета: практичне освоєння розрахунків зусилля закріплення із застосуванням в верстатних пристосуваннях гвинтових затискачів.

ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ

Методика розрахунку сил затиску

Положення оброблюваної деталі на верстаті щодо різального інструменту може бути порушено під дією сил різання, які при певних видах обробки можуть досягати значної величини. Тому необхідно надійне кріплення заготовки в пристосуванні з допомогою тих чи інших затискних пристроїв.

Однак силами закріплення можна також змістити оброблювану заготовку в пристосуванні. Тому при проектуванні затискних пристроїв необхідно забезпечити відповідний напрям сил закріплення і способів їх застосування, тобто скласти раціональну розрахункову схему установки заготовки в пристосуванні.

У загальному вигляді можна вказати наступну методику розрахунку сил закріплення в пристроях:

- вибрати найбільш раціональну схему установки заготовки. При цьому опори слід розташовувати так, щоб сила закріплення і сили різання були спрямовані нормально до настановних поверхонь опор;

- на обраній схемі зазначити стрілками всі докладені до заготівлі сили, які прагнуть порушити придане, заготівлі положення (сили різання, сили закріплення), і сили, які прагнуть зберегти це положення (сили тертя, реакції опор);

- з шести рівнянь статики вибрати ті, які можуть бути застосовні до розглянутого випадку і, користуючись цими рівняннями, визначити шукані сили затиску;

- прийнявши коефіцієнт запасу, визначити потрібну силу закріплення і порівняти цю силу з тієї, яку забезпечує вбрання затискний пристрій.

Коефіцієнт запасу при розрахунках необхідний у зв'язку з коливанням сил різання в процесі механічної обробки. Силу закріплення заготовки в пристосуванні визначають з урахуванням методу обробки, стану оброблюваного матеріалу, системи верстат -Приладдя - інструмент - деталь.

Коефіцієнт запасу визначають за формулою

де Ко - постійний коефіцієнт запасу при всіх випадках механічної обробки;

де К₁ - враховує стан поверхні заготовки (оброблена або необроблена); вибирається по табл. 1;

К₂ - враховує збільшення сил різання від прогресуючого затуплення ріжучого інструменту;

К₃ - коефіцієнт, що враховує збільшення сил різання при обробці переривчастих поверхонь на заготівлі;

К₄ - коефіцієнт, що враховує сталість затискної сили, що розвивається приводом;

К₅ - коефіцієнт, що враховує зручність розташування рукояток в ручних затискних пристроях;

К₆ - коефіцієнт, що враховується при наявності моментів, що прагнуть повернути оброблювану заготовку навколо осі.

Таблиця 1. Коефіцієнт, що враховує стан поверхні заготовки

Коефіцієнти запасу К₂ .. .К₆ вибирають по табл. 2.

Таблиця 2. Коефіцієнти запасу К₂ .. .К₆

Розрахунок гвинтових затискачів

Основні положення

Гвинтові затиски є найбільш простими універсальними пристроями для верстатних пристосувань. Вони використовуються для закріплення заготовок або виконують роль проміжних ланок в складних затискних системах.

Гвинтові затиски застосовують в пристроях з ручним закріпленням заготовок, в пристроях механізованого типу, а також на автоматичних лініях при використанні пристосувань-супутників. Вони прості, компактні і надійні в роботі.

Види опорних поверхонь гвинтових затискачів зображені рис. 1

Рисунок 1. Види опорних поверхонь затискних механізмів пристосувань

Крутний момент зазвичай додається до гайки або до голівки гвинта:

де - сила, прикладена на кінці рукоятки або до гайковий ключ, Н, звичайно приймається рівної 140 ... 200 Н;

- довжина рукоятки ключа ( де - номінальний зовнішній діаметр різьби), мм.

Номінальні діаметри метричної різьби вибирають в залежності від сили закріплення оброблюваної заготовки.

Сила закріплення при конструюванні гвинтових затискних елементів пристосування визначається за формулою

де ГСР - середній радіус різьблення, мм (встановлюється з урахуванням номінального діаметра різьби і кроку по табл. 3);

- кут витка різьби (у стандартних метричних різьб з крупним кроком  ();

- кут тертя в різьбовому з'єднанні (для метричних різьб );

- коефіцієнт, що залежить від розмірів і форми поверхні зіткнення затискного елемента з затискної поверхнею (рис. 1), для гвинта зі сферичним опорним торцем , (рис. 1 а), з плоским опорним торцем (рис 1 б) визначається за формулою

де - коефіцієнт тертя на торці гвинта або гайки ( = 0,1 ... 0,15); ,

- радіус опорного торця гвинта, мм ( різьблення). Коефіцієнт для гвинта зі сферичним опорним торцем, стикаються з конусним поглибленням (рис. 1 в):

де - радіус сфери опорного торця гвинта, мм;

- кут при вершині конусного поглиблення ( = 120 °).

Коефіцієнт для гвинта з кільцевих опорним торцем або гайкою (рис. 1 г) визначається за формулою

де і - зовнішній і внутрішній діаметри опорного кільцевого торця або гайки, мм.

Якщо прийняти , то для основної метричної різьби можна з достатньою точністю визначити силу закріплення за формулою

де - зовнішній діаметр різьби, мм.

Зовнішній діаметр гвинта в залежності від необхідної сили закріплення і допустимої напруги гвинта на розтяг можна визначити за формулою

де - допустиме напруження на тимчасове опір матеріалу гвинта при змінному навантаженні, Н / м; .

Таблиця 3. Основні розміри метричної різьби

Методичні вказівки

Для виконання самостійної роботи студентам видається завдання по одному з варіантів, наведених в табл. 4. На підставі вихідних даних потрібно визначити силу закріплення з урахуванням виду опорної поверхні і додається сили до рукоятки ключа.

Порядок виконання роботи

1. Отримати завдання.

2. Визначити крутний момент (Мкр), що діє до гайки або голівці гвинта.

3. Визначити зусилля закріплення за допомогою гвинтового затиску.

4. Визначити зусилля закріплення (), порівняти з рекомендованими зусиллями з урахуванням діаметра різьби.

Зміст звіту

1. Зміст завдання.

2. Розрахункові залежності, використовувані в роботі.

3. Результати розрахунку зусилля закріплення гвинтовими механізмами.

Контрольні питання

1. Які бувають види опорних поверхонь у гвинтових затискних механізмів?

2. У яких видах пристосувань застосовують гвинтові затиски?

3. Як вибирають номінальні діаметри метричної різьби в залежності від сили закріплення?

4. Як визначається сила закріплення гвинтовими механізмами? Від чого вона залежить?

5. Як визначається коефіцієнт в залежності від форми опорних поверхонь гвинта?

Таблиця 4. Варіанти