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

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 4.18. Пневматический прижим с плавающей мертвой точкой рычага:

а — рабочее положение; б — схема для выбора формы рычага; 1 — прижимаемая

деталь; 2 — рычаг; 3 — серьга; 4 — пневмоцилиндр; 5 — кронштейны рамы стенда

Если это условие не выдержано, то рычаг будет сползать с прижимаемой

детали, передавая на шток поперечную силу.

Кинематическая схема прижима с плавающей мертвой точкой рычага

имеет ряд особенностей. В ней, например, важную роль играет длина

серьги. С увеличением длины серьги рычаг будет отведен в нерабочее

положение при меньшем ходе штока. На схему перемещений элементов

рычажной системы оказывает влияние также форма рычага и положение

точки соединения его со штоком пневмоцилиндра. Если угол между осью

серьги и линией, соединяющей точки крепления рычага к серьге и к штоку,

больше 90° (рис. 4.18, б; угол α), то при отводе рычага в нерабочее поло-

жение серьга и рычаг сначала будут отклоняться в сторону прижимае-

мой детали. Следовательно, проектируя приспособление, необходимо пре-

дусмотреть в нем свободные зоны для беспрепятственных отклонений эле-

ментов рычажной системы.

4.6.3. Пневматический прижим со свободным рычагом

Конструкция пневматического прижима со свободным рычагом (рис.

4.19) и принудительным отводом его в нерабочее положение позволяет по-

лучить большие угловые перемещения рычага при сравнительно небольшом

ходе штока. Подвижная система этого прижима включает рычаг и ползун,

соединенный со штоком пневмоцилиндра.

Для поворота рычага в нерабочее положение необходимо подать сжа-

тый воздух в пространство над поршнем цилиндра. Поршень вместе со

штоком и ползуном начнет перемещаться вниз. При этом пята ползуна

отойдет от нижнего зуба рычага и не будет препятствовать повороту ры-

чага. Поворот начнется после того, как язычок ползуна войдет в зацепле-

Рис. 4.19. Пневматический прижим со свободным рычагом: 1 — направляющая

ползуна; 2 — пята ползуна; 3 — ползун; 4 — язычок; 5 — рычаг

ние с нижним зубом. При обратном (рабочем) ходе поршня язычок, на-

давливая на верхний зуб, повернет рычаг в рабочее положение, после чего

нажимная пята через нижний зуб передаст на рычаг основную силу, необхо-

димую для закрепления детали.

4.6.4. Прижимы с рычажно-шарнирными усилителями

Пневматические прижимы с рычажно-шарнирными усилителями по-

зволяют получить силу прижатия детали, в несколько раз превышающую

силу на штоке пневмоцилиндра. Для схемы, показанной на рис. 4.20, сила

прижатия детали (без учета потерь на трение) будет равна

=

шт

∙α

sinα

где α — угол наклона оси серьги (рис. 4.20, б).

Рис. 4.20. Прижим с рычажным усилителем: а — конструктивная схема;

б — схема для силового расчета; 1 — закрепляемая деталь; 2 — рычаг;

3 — серьга; 4 — ползун; 5 — направляющая ползуна

При проектировании прижимов с шарнирно-рычажными усилителями

необходимо иметь в виду, что кинематические схемы рычажной передачи

этих прижимов имеют критическое положение. Для схемы, показанной на

рис. 4.20, такое положение наступит при α = 0. В критическом положении

рычажной передачи сила Q теоретически равна бесконечности. Это может

привести к заклиниванию рычажной системы, а любое дальнейшее переме-

щение штока приведет к повороту рычага в обратном направлении (сила Q

станет равной нулю). Учитывая изложенное, а также то, что по мере износа

шарнирной рычажной системы угол α уменьшается, при проектировании

следует выбирать величину угла α в пределах (10...15)°. Отметим, что чрез-

мерное завышение величины угла α приводит к снижению эффекта усиле-

ния.

4.6.5. Прижимы с плавающим пневмоцилиндром

В пневматических приспособлениях с плавающим пневмоцилиндром

(рис. 4.21) пневмоцилиндр может свободно перемещаться относительно пор-

шня вдоль своей оси. Это дает возможность получить самоуравновешенную

схему двухрычажного прижима с приводом от одного пневмоцилиндра. В

таких схемах шток пневмоцилиндра соединяют с одним рычагом, а пневмо-

цилиндр через проушину или дополнительный шток, закрепленный на зад-

нем фланце, соединяют со вторым рычагом. При срабатывании прижима

поршень со штоком будет перемещаться вправо и поворачивать правый ры-

чаг, а цилиндр будет перемещаться влево, поворачивая левый рычаг. Если в

конструкции прижима рычаги будут иметь разное отношение плеч а / b, то

можно получить разные силы прижатия на правом и левом рычагах.

Рис. 4.21. Пневмоприжим с плавающим пневмоцилиндром

Указанное выше свойство прижимов с плавающим пневмоцилиндром

можно использовать для закрепления деталей механизированной системой

упор-прижим.

Пусть требуется закрепить в сборочном приспособлении зетовый про-

филь, к которому приварен уголок (рис. 4.22). И пусть установочная база

выбрана на нижней плоскости полки зетового профиля, а направляющая на

плоскости его стенки. В этом случае для базирования сварного профиля не-

обходимо применить подвижный упор (откидной или отводной).

Поставленная задача может быть решена, если для закрепления профиля

применить рычажную систему с плавающим пневмоцилиндром, представ-

ленную на рис. 4.22. В этой системе правый рычаг выполняет функции при-

жима, левый — функции упора.

Для того чтобы данная система оказалась работоспособной, необходимо

выдержать следующие условия.

Рис. 4.22. Механизированная система упор-прижим:

1 — закрепляемая деталь; 2 — рычаг прижима; 3 — пневмоцилиндр;

4 — рама стенда; 5 — рычаг упора; 6 — упорные планки

Во-первых, сила Р, приложенная к профилю со стороны упора, должна

быть значительно больше горизонтальной составляющей силы прижатия Р

Во-вторых, в состоянии закрепления профиля рычаг-упор должен за-

нимать строго определенное положение.

Первое условие будет выдержано, если при проектировании систе-

мы размеры плеч рычагов принять такими, чтобы соблюдалось равенство

а/b=ka

, где k ≥ 1,3 — коэффициент увеличения силы со стороны упора

(Р

= kР

); а,b ,а

— размеры плеч рычагов (см. рис. 4.22).

Для обеспечения второго условия в систему необходимо включить упор-

ные планки 6, ограничивающие угол поворота рычага-упора.

4.6.6. Пневматические прижимы байонетного типа

Прижимы байонетного типа (рис. 4.23) удобны тем, что они позволяют

освободить рабочую зону сборочного приспособления от нажимных рыча-

гов расположенных в ней прижимов при нерабочем положении последних.

В таких конструкциях шток пневмоцилиндра соединен со скалкой, переме-

Рис. 4.23. Пневматический прижим байонетного типа:

1 — прижимаемые детали; 2 — коромысло; 3 — скалка; 4 — направляющая

втулка; 5 — направляющий винт; 6 — гайка

вдающейся в направляющей втулке. Конструкция соединения штока и скал-

ки не должна препятствовать свободному вращению скалки во втулке. На

скалке имеется канавка, выполненная по винтовой линии, в которую входит

конец направляющего винта. При движении штока со скалкой скалка вместе

с коромыслом поворачивается относительно вертикальной оси на 90°, что

дает возможность беспрепятственно снять изделие с приспособления. При

обратном ходе штока скалка с коромыслом поворачивается в рабочее поло-

жение, после чего осуществляется закрепление деталей.

4.6.7. Пневматические прижимы с отводным рычагом

В практике проектирования сборочных или сборочно-сварочных стендов

часто встречаются ситуации, когда при извлечении собранного технологиче-

ского узла из стенда или при закладке в стенд составных частей узла требу-

ется отвести элементы рычажной системы прижима на большие расстояния.

Например, при сборке технологического узла, представленного на рис. 4.24,

продольную балку (швеллер) можно завести в сопряжение с поперечными

балками только после того, как она вначале будет установлена на площадку

Рис. 4.24. Пневматический прижим с отводным рычагом:

1 — пневмоцилиндр; 2 — нажимная пята; 3 — рычаг; 4 — рукоятка;

5 — поворотная колонка; 6 — прижимной башмак; 7 — собираемый технологиче-

ский узел; 8 — установочный платик; 9 — рама стенда; 10 — кронштейн прижима

установочного платика в положение, изображенное штриховой линией. Сле-

довательно, для свободной закладки в стенд продольной балки элементы ры-

чажной системы прижима должны быть выведены за пределы плоскости

стенки профиля, находящегося в исходном положении. Если в конструкции

прижима использовать традиционный качающийся рычаг, соединенный со

штоком пневмоцилиндра, то из-за большого углового перемещения рычага

потребуется применить пневмоцилиндр с большим ходом поршня.

В схеме прижима, приведенной на рис. 4.24 использован пневмоци-

линдр с минимальным ходом поршня. После отвода штока пневмоцилиндра

с нажимной пятой в нерабочее положение рычаг вручную поворачивают от-

носительно вертикальной оси в поворотной колонке и располагают вдоль

профиля боковой балки узла.

Отметим, что в рассмотренной схеме прижима необходимо предус-

мотреть стопорящее устройство, фиксирующее рычаг как в рабочем, так и в

нерабочем (повернутом) положениях.

4.6.8. Клавишные зажимные устройства с приводом

от пневмошланга

Зажимные устройства с приводом от пневмошлангов (рис. 4.25) целе-

сообразно применять в стендах для сборки под сварку листовых конструк-

ций (полотнищ обшивки боковых стен и крыш вагонов, обечаек котлов цис-

терн и др.). В этих стендах прижимное устройство должно обеспечить за-

крепление кромок свариваемых листов в большом количестве близко рас-

положенных точек на всей длине сварного шва.

На рис. 4.25, а и б представлена упрощенная конструкция клавишного

зажимного устройства, отличающаяся тем, что в ней в качестве силовых

элементов применены длинные прорезиненные шланги, заполняемые сжа-

тым воздухом. Основной шланг 2 создает рабочее давление на клавиши 7.

Вспомогательный шланг 5 служит для возврата клавишей в исходное, нера-

бочее положение.

В зажимном устройстве, показанном на рис. 4.25, в, вспомогательный

шланг заменен на ряд возвратных пружин 12. При одинаковых размерах ос-

новного шланга приспособление с возвратными пружинами обеспечит зна-

чительно меньшее усилие закрепления листов, так как часть энергии сжато-

го воздуха будет расходоваться на сжатие возвратных пружин.

Следует отметить, что выше рассмотрена незначительная часть наи-

более распространенных кинематических схем пневматических прижи-

мов. В конкретных конструкциях сборочных стендов могут быть приме-

Рис. 4.25. Клавишное зажимное устройство с пневмошланговым приводом:

а — в нерабочем состоянии; б — в зажатом состоянии; в — с возвратными пру-

жинами; 1 — медная подкладка; 2 — прижимной шланг; 3 — верхняя балка;

4 — подложка для вспомогательного шланга; 5 — шланг вспомогательный;

6 — шарнир клавиши; 7 — прижимная клавиша; 8 — подложка для прижимного

шланга; 9 — нижняя опорная балка; 10 — свариваемое полотнище;

11 — натяжной болт; 12 — возвратная пружина

нены и другие кинематические схемы. Важно, чтобы эти схемы обеспе-

чивали необходимые силы закрепления деталей, не загромождали доступ к

местам образования соединений элементов технологического узла, отлича-

лись простотой изготовления и безопасностью в обслуживании.

4.7. Включение пневматических прижимов в цеховую

пневмомагистраль

Силовые элементы пневматических прижимов обычно питают от це-

ховой пневмомагистрали сжатым воздухом, в котором присутствуют ме-

ханические частицы в виде продуктов коррозии трубопроводов, влага в па-

рообразной и жидкой фазах (конденсат) и др. Если таким воздухом питать

силовые элементы (особенно пневмоцилиндры), то они очень быстро вый-

дут из строя из-за интенсивного изнашивания подвижных элементов и кор-

розии внутренней поверхности гильзы, поршня и штока.

В связи с этим сжатый воздух, применяемый для питания силовых

элементов пневмоприжимов, должен пройти предварительную обработку.

Его необходимо очистить от механических примесей и влаги. Кроме того,

сжатый воздух должен быть насыщен распыленным маслом с вязкостью от

10 до 35 сСт с концентрацией из расчета 2—4 капли на 1м

свободного воз-

духа. Степень загрязненности сжатого воздуха не должна превышать требо-

ваний, приведенных в табл. 4.11.

Таблица 4.11

Допускаемая загрязненность сжатого воздуха

Вид загрязнения

Концентрация загрязнения на 1 м

свободного воздуха,

не более, при температуре окружающей среды

от 5 до 60 °С от -45 до +5 °С

Кислоты и щелочи

Не допускается

Механические части-

цы размером не более

40 мкм

20 мг

Влага в жидкой фазе 600 мг Не допускается

Влага в парообразной

фазе (относительная

влажность)

Не лимитируется

Точка росы воздуха при ра-

бочем давлении должна

быть не менее чем на 10°С

ниже минимальной темпе-

ратуры эксплуатации

цилиндров