Лукашук В.С. Нестандартное оборудование вагоносборочного производства. Конструкция, проектирование, расчет

Подождите немного. Документ загружается.

Винтовые прижимы (по аналогии с упорами) могут быть неподвиж-

ными, поворотными, откидными. Поворотные и откидные прижимы сле-

дует применять лишь в тех случаях, когда применение неподвижных при-

жимов может привести к их повреждению при закладке в стенд тяжелых

составных частей технологического узла, а также когда они затрудняют

доступ к местам сборки и сварки или не позволяют извлечь собранный

узел из сборочного стенда. Применение откидных прижимов иногда по-

зволяет уменьшить длину завинчивания (или отвинчивания) винта и тем

самым сократить время на закрепление детали.

В качестве примеров на рис. 4.2—4.6 и в табл. 4.1—4.4 приведены

конструкции наиболее распространенных в средних и тяжелых стендах

винтовых прижимных элементов. Для других случаев они могут быть

разработаны по аналогичным схемам.

В заключение отметим, что винты рекомендуется изготовлять из ста-

ли 45 с последующей закалкой и отпуском до твердости рабочего конца

HRC 33...38. Корпус гайки (см. рис. 4.1) изготовляют из любой малоуг-

леродистой стали, например из стали Ст.3 или Ст.5, допускающей креп-

ление корпуса к другим элементам прижима сваркой. Резьбовую втулку

рекомендуется изготовлять из бронзы, например из алюминиевой бронзы

марки БрА9ЖЗЛ. Это позволит уменьшить силу трения в резьбовом со-

единении и повысить его износостойкость.

Рис. 4.2. Винты нажимные с подвижной рукояткой, пятой

и трапецеидальной нарезкой

Таблица 4.1

Параметры конструкции нажимного винта

d l L D h D

24×5

110

135

160

185

235

185

248 36 35 40 30 20

30×6

135

165

200

250

300

298 45 35 40 40 20

40×6

170

220

270

320

370

346 62 40 55 45 25

50×8

225

275

325

400

396 72 50 70 50 25

Рис. 4.3. Примеры применения откидных винтовых прижимов

Рис. 4.4. Узел к откидной конструкции прижима

Таблица 4.2

Параметры конструкции узла откидного винтового прижима

D L l d В b

24×5 193 250 20 50×50 40

30×6 225 320 20 60×60 50

36×6 262 360 22 70×70 62

40×6 290 400 25 75×75 68

Рис. 4.5. Узел поворотного прижима с вертикальным расположением винта

Таблица 4.3

Параметры конструкции узла поворотного прижима

с вертикальным расположением винта

d l

В R

24×5 145 130 70 50 40 50×50

80 36

30×6 170 150 80 63 50 60×60

90 42

36×6 195 170 95 72 62 70×70

100 48

40×6 220 190 110 75 68 75×75

110 54

Рис. 4.6. Узел поворотного прижима с горизонтальным расположением винта

Таблица 4.4

Параметры конструкции поворотного прижима

с горизонтальным расположением винта

d l

В d

24×5 145 125 70 40 50×50

36 36 50 40

30×6 170 140 80 50 60×60

42 42 60 50

36×6 200 165 95 62 70×70

48 48 70 60

40×6 225 185 110 68 75×75

54 54 75 65

4.2. Эксцентриковые прижимы

Эксцентриковые (кулачковые) прижимы относятся к категории быст-

родействующих ручных прижимов. Применяют их чаще всего в легких

стендах для закрепления деталей малой изгибной жесткости (листов, полос)

или жестких деталей небольшой массы (до 30 кг), если число точек поджа-

тия в одном направлении не превышает двух.

Рис. 4.7. Схема эксцентрикового прижима:

1 — эксцентрик; 2 — рукоятка;

3 — закрепляемые детали; 4 — упор;

5 — цапфа

Исходными данными для рас-

чета основных размеров эксцен-

трикового прижима (рис. 4.7) яв-

ляются: сумма допусков δ на раз-

меры закрепляемых деталей (раз-

меры А и Б); возможный угол по-

ворота кулачка от его начального

положения α; сила закрепления

детали Q.

Основные размеры круглых

эксцентриков определены ГОСТ

9061-68. Поэтому при проектиро-

вании приспособлений достаточ-

но выбрать величину эксцентри-

ситета е, по нему подобрать диа-

метр эксцентрика D, а затем про-

верить силу на рукоятке Р. Если

эта сила превышает 150 Н, то не-

обходимо перейти к большему

диаметру эксцентрика и вновь

проверить силу на рукоятке.

Принятые в ГОСТ 9061-68 размеры эксцентриков обеспечивают условие

самоторможения прижимов, т.е. сохранения рабочего состояния после сня-

тия усилия с рукоятки.

Если компоновочная схема приспособления допускает поворот кулачка

на угол α = 180°, то

2е =



++



.(4.8)

где S

— монтажный зазор для свободной установки детали под эксцентрик;

δ — допуск (или сумма допусков) на соответствующий размер детали;

— запас хода эксцентрика, предохраняющий его от перехода через

мертвую точку (учитывает износ эксцентрика и зазоры в цапфе).

В сборочных приспособлениях принимают S

= 0,4...1,0 мм; S

=0,4...0,6 мм.

В выражении (4.8) отсутствует член, который учитывал бы упругую подат-

ливость системы крепления эксцентрика. Эта величина обычно мала и ком-

пенсируется монтажным зазором.

Если угол поворота эксцентрика α меньше 180°, то

е =





+

1−cosα

.(4.9)

Рис. 4.8. Схема к силовому расчету

эксцентрика

Силу на рукоятке найдем

из условия равновесия систе-

мы (рис. 4.8). В процессе зак-

репления на эксцентрик дей-

ствуют три силы: сила на ру-

коятке Р, реакция закрепляе-

мой детали Т и реакция цапфы

S. Под действием этих сил

система находится в равнове-

сии. Реакция Т представляет

собой равнодействующую си-

лы прижатия детали Q и силы

трения F. Условие равновесия

системы имеет вид

Рℓ−еsinαʹ−(+еcosαʹ)−ρ=0,

где ℓ — расчетная длина рукоятки;

f — коэффициент трения между эксцентриком и закрепляемой деталью;

ρ — радиус круга трения в цапфе;

αʹ =180° – α.

Радиус круга трения определяется равенством

ρ=ʹ,

где f ʹ — коэффициент трения покоя в цапфе;

r — радиус цапфы.

В парах трения с ограниченной смазкой fʹ = 0,12...0,14.

Принимая во внимание то, что сила S мало отличается по величине от

нормальной силы Q и ℓ ≈ L + R, где L — длина рукоятки, имеем

Р =



+

[+ʹ+(sinαʹ+cosαʹ)].

Из приведенного выражения с учетом указанных ограничений силы на

рукоятке получим условие для расчета минимальной длины рукоятки:





=6,7∙10



[+ʹ+(sinαʹ+cosαʹ]−,(4.10)

где Q — сила прижатия, Н;

линейные размеры L

min

, R и r в мм.

В заключение отметим, что эксцентрики обычно изготовляют из стали

20Х по ГОСТ 4543-71 с цементацией рабочей поверхности и поверхности

цапфы на глубину 0,8...1,2 мм и последующей закалкой до твердости

HRC 55...60.

Пример 4.2. Выбрать параметры эксцентрикового прижима для закрепления

деталей в приспособлении для сборки рамки (см. рис. 4.7) при следующих ис-

ходных данных: потребная сила закрепления деталей Q = 1,2 кН; угол поворота

эксцентрика неограничен (α = 180°); размеры деталей А = 10±0,3; Б = 500±1; мон-

тажный зазор S

= 1 мм; запас хода эксцентрика S

= 0,5 мм.

Решение

По принятой на рис. 4.7 схеме сборки допуск размера В равен сумме допусков

размеров деталей δ = 0,6 + 2 + 0,6 = 3,2 мм. По выражению (4.8) определяем экс-

центриситет е = (1 + 3,2 + 0,5) 12 = 2,35 мм. По ГОСТ 9061-68 принимаем круг-

лый эксцентриковый кулачок диаметром D = 50 мм с эксцентриситетом 2,5 мм.

Диаметр отверстия под рукоятку — 12 мм; диаметр отверстия цапфы — 12 мм.

Закрепляемые детали не обработаны, поэтому принимаем коэффициент тре-

ния в зоне контакта кулачка и детали f = 0,3. По выражению (24) с учетом того,

что αʹ = 0, находим минимальную длину рукоятки:

L = 6,7 ∙ 10

-3

∙ 1,2 ∙ 10

(0,3 ∙ 25 + 0,14∙6 + 2,5 ∙ 0,3) – 25 = 48 мм.

По ГОСТ 8923-69 выбираем стандартную цилиндрическую рукоятку с диа-

метром посадочного конца 12 мм. Длина стандартной рукоятки L = 100 мм.

Замечание 4.2. Длина рукоятки, рассчитанная по выражению (4.10),

может оказаться отрицательной величиной (при незначительной силе

прижатия). В этом случае в конструкции прижима может быть ис-

пользован нестандартный кулачок с рукояткой, закрепленной на его плос-

кости (аналогично конструкции запорного сектора механизма запирания

крышек люков полувагона), хотя применение стандартного кулачка с лю-

бой длиной рукоятки тоже не исключается.

4.3. Конструкции пневматических прижимов

Пневматические прижимы относятся к категории быстродействующих

механических прижимных устройств, работающих по принципу преобра-

зования энергии сжатого воздуха в механическую энергию. Они не требуют

больших физических усилий человека на закрепление деталей, могут осу-

ществлять одновременное прижатие во многих точках, приводят к мини-

мальной трудоемкости сборочных работ. Однако пневматические прижимы

сложны по конструкции, громоздки, требуют наличия сжатого воздуха.

Применяют пневматические прижимы в основном в условиях серийного

и массового производства в средних и тяжелых сборочных стендах при

большом числе (более 5) точек прижатия.

Основным силовым элементом пневматического прижима может быть

пневмоцилиндр, пневмокамера или пневмошланг.

Наибольшее распространение получили прижимы с силовыми элемен-

тами в виде пневмоцилиндров двойного действия без торможения (рис. 4.9).

Такие цилиндры могут работать как в толкающем, так и в тянущем режимах.

Цилиндры с торможением позволяют замедлить скорость перемещения

поршня на подходе к крайним положениям и исключить удар поршня о

фланцы. Такие цилиндры в сборочных приспособлениях практически не

применяются.

При работе в толкающем режиме сила на штоке пневмоцилиндра равна

шт

=ρ





,(4.11)

а при работе в тянущем режиме она несколько меньше

шт

=ρ

(



−



)

,(4.12)

где k — коэффициент, учитывающий потери на трение (для пневмоци-

линдров k = 0,8)

Рис. 4.9. Конструкция пневматического цилиндра: 1 — передний фланец;

2 — гильза; 3 — задний фланец; 4 — стяжка; 5 — поршень; 6 — шток

ρ — давление сжатого воздуха (в цеховых пневмомагистралях

ρ = 0,5±0,05 МПа);

D и d — соответственно внутренний диаметр гильзы цилиндра и диаметр

штока.

Основные параметры пневматических цилиндров определены ГОСТ

15608-81 (табл. 4.5).

На металлоконструкции сборочного стенда пневмоцилиндры крепят од-

ним из следующих способов: на удлиненных стяжках на переднем или зад-

нем фланцах, на лапах, на проушине заднего фланца, на цапфах. Первые два

способа представляют собой схемы жесткого (неподвижного) крепления,

третий и четвертый допускают возможность поворота оси цилиндра относи-

тельно некоторых точек (шарнирное крепление).

При креплении цилиндра на переднем или заднем фланцах (рис. 4.10,

табл. 4.6) в комплект цилиндра включается крепежная плита, которую вме-

сте с фланцем (передним или задним) подтягивают к гильзе цилиндра удли-

ненными стяжками. В плите предусмотрено четыре дополнительных отвер-

стия, которые используют для крепления ее вместе с цилиндром на металло-

конструкции стенда или корпусе прижима.

Рис. 4.10. Пневмоцилиндры с креплением на фланцах:

а — переднем; б — заднем; 1 — пневмоцилиндр; 2 — крепежная плита