Похибка базування дорівнює допуску розміру (з ураху­ванням напрямку поверхні, що обробляється), який з’єднує технологічну і вимірювальну бази заготовки.

Похибка кріплення визначається зміщенням заготовки внаслідок кон­тактних деформацій її базових поверхонь. Величина похибки може бути роз­ра­хована по емпіричним формулам, які передбачають одночасний вплив на величину деформації декількох факторів – шорсткості поверхні, її твердості, значення і напрямку сили затиску і та ін. Така методика розрахунку похибки кріп­лен­ня наведена в [17].

Меншу трудомісткість і достатню для проектних розрахунків досто­вірність забезпечує використання таблиць і схем, що наведені в додатках №3 і 5.

Похибка положення може бути розрахована по формулі:

e_п = , (6)

де e_у – похибка, яка обумовлена неточністю виготовлення верстатного пристрою (здебільшого вона визначається неточністю виготовлення та розташування установчих елементів), мкм;

e_в - похибка, яка обумовлена неточністю базування і кріплення пристрою на столі металорізального верстата, мкм;

e_з - похибка, яка обумовлена лінійним зносом робочих поверхонь установчих елементів пристрою, мкм.

Величина похибок e_у і e_в при використанні формули (6) приймається за статистичними даними в таких межах: e_у = 5 ¸ 10 мкм, e_в = 10 ¸ 20 мкм, [17]. До того ж, ці похибки зазвичай компенсуються при налагодженні технологічної операції.

Величина лінійного зносу установчих елементів оцінюється по формулі:

e_з = b × × cos a, (7)

де N – кількість контактів установчого елементу з заготовкою за час екс­плуа­тації (зазвичай, першу оцінку зносу дають на величину партії деталей при серійному типі виробництва, або на річну програму при масовому виробництві і в такому разі параметр N дорівнює річній програмі випуску деталей).

5.3. Приклад розрахунку точності верстатного прострою.

 

Схема базування розробляеться відповідно до заданої схеми обробки:

 

Мал. 5.1. Базування по торцю і внутрішній циліндричній поверхні.

 

 

Мал. 5.2. Розрахункова схема базування.

Класифікація баз:

Точки 1,2,3 - установочна база;

Точка 4,5 - направ­ляюча база.

Повне базування досягається в момент докладання сил

Розраховуємо похибку установки. Похибка установки - це та помилка, яка виникає під час установки і закріплення заготовки в пристрої. Похибка установки e_у, складається з похибки базування - e_б, з похибки закріплення - e_з, з похибки пристрою - e_пр.

Розраховуємо похибку базування, додаток №3, [5, с. 154].

e_б = Dd

d- діаметр отвору 90 _–0,03 Þ Dd = 0.03мм = 30мкм.

e_б = 30 мкм

Похибка закріплення, додаток №5, [5, с. 168]. e_з =100 мкм

Похибка пристрою e_пр = 50 мкм

Визначаємо похибку установки

Звідки

e_у = Ö30² +100² +50² = 115 мкм.

Перевірку точності базування відносно точності розміру, якого слід дотримуватися при механічній обробці проводимо за нерівністю

e_у £ d_р

Розмір, якого необхідно дотримуватися – 157^+0,4

Допуск на розмір d =0,4 мм=400 мкм.

Тоді: (e_у = 115) < (d_р = 400)

Обрану схему базування слід вважати раціональною.

Визначаємо точність затискного пристрою, [5, с. 152]:

σ_п = d_р – (К₁ · e_б + e_з + К₂ · ω)

де, К₁ – коефіцієнт зменшення похибки базування - 0,6 – 0,8;

К₂ - коефіцієнт зменшення економічної точності - 0,6 – 1,0;

ω - середньо економічна точність обробки на даному верстаті – 90, мкм, додаток №4, [5, с. 90].

Тоді маємо: σ_п = 400 – (0,6 ·30 + 100 + 0,8 · 90) = 210 мкм

Отже, точність пристрою в межах 0,2 мм.

Вибір Установочних елементів.

Установочні елементи вибираємо згідно стандарту, додаток №2.

Для торця – опори постійні з плоскою головкою 3-и штуки.

Матеріал – сталь У8А, ГОСТ1435-85.

Для отвору – палець установочний циліндричний змінний

Матеріал – Сталь 40Х, ГОСТ 4543-85.

Ескіз установочних елементів

Мал. 5.3.

 

Ескіз змінної наладки – взаємне розташування установочних елементів.

 

Мал. 5.4.

5.4. Схемы для разрахунку похибки базування

 

Базування – по трьом площинам.

Установчі елементи – опори площинні

 

Базування – по торцю та отвору. Установочні елементи – палець установчий, опори площинні.   Базування – по торцю та отвору. Установочні елементи – палець установчий, опори площинні. Вертикальне розташування.     Базування по торцю та зовнішній циліндричній поверхні. Установочні елементи – опори площинні, призма опорна.   Базування по торцю та зовнішній циліндричній поверхні (вертикальне розташування). Установочні елементи – опори площинні, призма установочна (упорна).     Базування по зовнішній циліндричній та торцю. Установочні елементи – призми опорні, упор.   Базування по внутрішній циліндричній та торцю. Установочні елементи – палець установочний довгий або оправка та опора постійна.   Базування по торцю та центральному отвору конічному. Установочні елементи – опори та палець установочний на пружині.     Базування по площині та зовнішніх циліндричних поверхнях. Установочні елементи – опори площинні та призми: нерухома установочна та рухома затискна.   Базування по площині та двом точним отворам. Установочні елементи – опри площинні та пальці установочні: циліндричний і зрізаний.     Базування по центровим отворам. Установочні елементи – центри.

 

 

6. Розрахунок сил затискування.

Узви­чаєні схеми закріплення наведені в додатку №8.

Загальні вимоги до механізмів затискування:

-сила затиску повинна стабільно нейтралізувати сили різання в про­це­сі механічної обробки;

-час спрацьовування затискного механізму повинен бути мінімаль­ним;

-конструкція затискного механізму повинна забезпечувати мінімальні пружні деформації, мати високу вібростійкість, надійно затискувати заготовку і не деформувати установчі поверхні більше, ніж передбачено технічним завданням;

-конструкція затискного механізму повинна бути захищена від проникнення стружки та інших

-сила різання, бажано, не повинна прийматися затискним пристроєм;

-затискний механізм повинен бути безпечним в експлуатації.

6.1 Вибір схеми для розрахунку сил затискування

Силовий розрахунок пристрою має за мету визначити умови за яких забез­печується нерухомість деталі під час дії технологічних навантажень. Він включає:

-аналіз схеми дії сил;

-розрахунок зусилля затиску;

-розрахунок затискного механізму;

-розрахунок силового приводу.

Аналіз схеми дії сил передбачає визначення величини та характеру дії основних силових факторів, вірогідних схем і співвідношень, які пов´язані з порушенням нерухомості заготовки, коефіцієнту запасу для конкретних умов механічної обробки.

Основними силовими технологічними факторами є сили різання, терття, ваги та інерції. Вплив ваги зазвичай враховують, якщо деталь має масу більше як 100 Н, а інерції – при переміщенні деталі зі швидкістю більше 1 м/с. Значення основних складових сил різання і їх спрямованість в просторі визначають будь-якими методами з теорії різання. Конкретні умови обробки і вплив випадкового характеру виникнення і розподілення можливих шкідливих факторів процесу різання ураховується коефіцієнтом запасу К (Додаток №7). Загалом, цей коефіцієнт передбачає збільшення силових факторів, що приймаються до розрахунку, в К разів. Значення К може коливатися від 1,5 до 9,6, якщо використовувати одну з можливих формул:

К = К₀ × К₁ × К ₂ ×К₃ × К₄ × К₅, (8)

де К₀ - гарантований коефіцієнт запасу (1,5);

К₁ - коефіцієнт, що характеризує стан базових поверхонь заготовки (1,0-,2);

К₂ - коефіцієнт, що характеризує затуплення ріжучого інструменту (1,0-,9);

К₃ - коефіцієнт, що характеризує ударний характер процесу різання (1,0-,2);

К₄ - коефіцієнт, що характеризує сталість сил затиску (1,0-1,3);

К₅ - коефіцієнт, що характеризує зручність користування затискним меха­нізмом, в разі використання мускульної сили;

К₆ - коефіцієнт, що характеризує непорушення схеми базування під час затиску заготовки в пристрої (1,0-1,5).

До того, щоб визначити схему дії сил, яка є найбільш небезпечною з точки зору порушення нерухомості заготовки, треба розглянути декілька варіантів, що відрізняються схемою навантаження в характерних точках поверхні, що оброб­ляється, і площиною проекції. Для цього треба накреслити заготовку у 2-3 про­екціях, позначити поверхні і координати точок контакту з установчими елементами при­строю, позначити вектор ваги. Схематично відобразити різальний інструмент в характерній точці поверхні, указати його геометричні параметри, що впливають на моменти сил різання, та вектори складових сил різання.

Для подальших розрахунків приймають такі схеми, що уможливлюють переміщення і (або) обертання заготовки відносно установчих елементів пристрою. Для кожної з них розраховують необхідне зусилля затиску.

6.2 Розрахунок режимів різання.

Вихідні дані для розрахунку режимів різання:

Найменування операції –......

Обладнання: модель і тип верстата.

Матеріал заготовки –.......

Зміст операції.........

Різальний інструмент.......

Визначаємо режими різання.

6.2.1. Глибина різання визначається згідно вихідних даних – t.

6.2.2. Встановлюємо подачу:

Sо мм/об – для свердлування, токарних робіт

S _z мм/зуб. - для фрезерування, протягування.

Подачу корегуємо за паспортом верстата.

6.2.3 Визначаємо швидкість різання, що допускається різальними властивостями інструменту:

V_табл м/хв.

Враховуємо поправочний коефіцієнт на швидкість різання

k_MV.

Тоді

м/хв

6.2.4 Частота обертання шпинделя, що відповідає знайденій швидкості,

хв^-1

Корегуємо частоту обертання шпинделя за паспортом верстату і встановлюємо дійсну частоту обертання п_д об/хв.

6.2.5 Дійсна швидкість різання

хв^-1

6.2.6 Визначаємо складові сили різання для токрної обробки, [17]

,

де С_р – коефіцієнт у формулі сили різання, [17];

x=1.0, y=0.75, n= - 0.15 (показники ступеня у формулі сили різання);

K_p = K_mp * K_jp * K_gp * K_lp = 0,96 – коефіцієнт, що враховує вплив механічних властивостей матеріалу заготівлі й геометрії інструмента: головного кута в плані j, переднього кута g і кута нахилу леза l.

6.2.7 Визначаємо основний час за формулою:

6.2.8 Визначаємо норму штучного часу на операцію за формулою:

Т_шт = Т_о + Т_д + Т_обс + Т_відп,

де Т_о – основний (машинний) час, Т_о хв;

Т_д – сумарний допоміжний час,

Т_д = Т_д.уст + Т_д.пер + Т_д.вим,

де Т_д.уст. – допоміжний час на установку та знімання деталі;

Т_д.пер. – допоміжний час пов’язаний з переходом;

Т_д.вим – допоміжний час на вимірювання.

Оперативний час на операцію:

Т_оп = Т_о + Т_д ,хв

Час на обслуговування робочого місця визначаємо як 6% від оперативного часу

Т_обс =0,06· Т_оп,, хв.

Час на відпочинок та особисті потреби визначаємо як 4% від оперативного часу

Т_відп =0,04· Т_оп, хв.

6.2.9 Так як виробництво серійне, визначаємо штучно-калькуляційний час за формулою:

, хв

де Т_п.з. – підготовчо-заключний час;

п_зап – кількість деталей в партії, що запускаються у виробництво одночасно

шт

де N – річна програма випуску виробу, шт;

T_p – кількість робочих днів в році;

m – необхідний запас деталей на складі в днях, m =8 днів.

6.3.Розрахунок сили затиску.

6.3.1 Найвідповідальніший момент при розрахунку сили затискування – ви­зна­чення точки (точок) її прикладення і напрямку дії. Ця задача, зазвичай, не має однозначного рішення. Загальним критерієм є забезпечення стабільності прийнятої схеми базування і нерухомості заготовки під час механічної обробки. Виходячи з цього, остаточне рішення приймається з урахуванням таких правил:

-прикладення сили затиску не повинно порушувати положення заго­тов­ки відносно установчих елементів пристрою;

-сила затиску не повинна деформувати заготовку;

-сила затиску повинна бути спрямована перпендикулярно робочий по­верхні установчого елементу, з яким заготовка має найбільшу площу контакту;

-вектор сили затиску повинен нейтралізувати підсумковий вектор сил різання або відповідну його проекцію;

-сила затиску повинна бути спрямована перпендикулярно напрямку розміру, що виконується;

-сила затиску повинна бути спрямована паралельно вектору сили ваги.

Практика доводить, що додержати всіх правил неможливо. Оптимальним рішенням буде така схема співвідношення складових сил різання і відповідних сил реакцій від прикладення мінімально можливої сили затиску, що забезпечить мінімальні похибки механічної обробки.

Значення зусилля затиску для кожної з ймовірних схем, визначають в результаті вирішення системи рівнянь, які характеризують рівновагу заготовки під дією сукупності сил. Хоча теоретично необхідно шість рівнянь, зазвичай достатньо рівняння проекцій сил на напрямок можливого переміщення заготовки і рівняння моментів сил відносно вісі заготовки або характерного установчого елементу пристрою. Якщо для однієї схеми закріплення розглядається кілька можливих варіантів, то для подальших розрахунків приймається максимальне значення зу­силля затиску.

Сила затиску заготовки може бути забезпечена різноманітними засобами, починаючи від примітивного утримання завдяки мускульній силі робочого при виконанні свердлувальних операцій, до високоавтоматизованих механічних, електромагнітних, та інших пристроїв гнучкого автоматизованого виробництва. Взагалі, в верстатному пристрої завжди існує більш-меньш складний елемент в ланцюгу перетворення енергії приводу в затискну силу. Оскільки ці елементи мають здебільшого механічну основу, їх називають затискними механізмами. Існує значна кількість типових механізмів, що використовуються в конструкціях стандартизованих верстатних пристроїв. Єдиного критерію використання того, чи іншого виду затискного механізму не може бути, бо в різних випадках змінюється комплекс вимог до верстатного пристрою. Можуть бути обмеження по величині чи сталості затискної сили, переміщенню конструктивних елементів пристрою, габаритам і компоновці основних елементів, умовам регулювання і самогальмування і т. ін. Принциповим при виборі виду затискного механізму є забезпечення необхідного напрямку дії затискної сили, можливість розміщення механізму без перешкод для базування заготовки і обслуговування пристрою, сумісність з прийнятим типом силового приводу.

Розрахунок затискного механізму має за мету визначити, яку силу і пере­міщення треба докласти до вхідного ланцюга механізму, щоб забезпечити необхід­ну затискну силу заготовки і небезпечні умови обслуговування. Для найбільш роз­повсюджених механізмів в довідниках [5,11,17] і частково в додатку №8 наводяться залежності, які можна пред­ставити у вигляді:

W = , (9)

де W – тяглова сила вхідного ланцюга, Н;

Q – сила затиску заготовки, Н;

i – передаточне відношення механізму.

6.3.2 Наприклад, для гвинтового затискного механізму сила затиску

W = Q× ×tg(a+j). (10)

Таким чином, для всіх елементарних механізмів можна визначити передаточне від­ношення i по формулі (9). Оскільки будь-який механізм можна розглядати як сукупність елеме­нтарних, або типових, його передаточне відношення визна­чається по формулі:

i = i₁ × i₂ ×…× i_n, (11)

де n – кількість елементарних складових затискного механізму.

6.3.3. Приклад:Розрахунок сили затиску комбінованого механізму

Цей механізм складається з двох елементарних – важільного і клинового. Передаточне відношення важільного механізму визначається по формулі i₁ = , а клинового i₂ = .

 

 

Мал. 6.1

 

 

Тоді пере­даточне відношенні затискного механізму в цілому дорівнює:

i = i₁×i₂ = × , (12)

а сила тяги вхідного ланцюга механізму визначиться по формулі (9):

W = ×Q = Q× . (13)

Величина переміщення затискного елементу механізму забезпечується спів­від­ношенням відповідних конструктивних параметрів. Вона повинна бути міні­маль­ною і водночас достатньою для вільного доступу до заготовки і установчих елементів при експлуатації і обслуговуванні верстатного пристрою.

 

6.3.4 Приклад:Розрахунок сили затиску при зубофрезерованні

Як правило, при фрезеруванні сила різання складається з декількох складових, визначити які можна в залежності від виду фрезерування.

Р₁ = (0,5-0,65) Рz = 0,5 × 2800 = 1400, Н;

Р₂ = (0,7- 0,80) Рz = 0,7 × 2800 = 1960, Н.

Мал. 6.2

 

Після визначення сил різання та позначення схеми дії сил, з обов'язковим поясненням взаємодії сил, розраховується сила затиску W.

де К- коефіцієнт надійності затиску.

К = К₀ × К₁ × К₂ × К₃ × К₄ × К₅

де К₀ =1,5 - гарантований коефіцієнт затиску для всіх випадків

К₁ = 1,0 - враховує стан поверхні заготовки

К₂= 1,4 - враховує збільшення сил різання

К₃ =1,0 - враховує силу різання при перервному різанні

К₄ =1,0 - враховує постійність сили затиску

К₅ = 1,0 - враховується при використанні механізованого приводу

К = 1,5 × 1,0 × 1,4 × 1,0 × 1,0 × 1,0 = 2,1

В формулах розрахунку сили затиску враховується також сила тертя:

f - коефіцієнт сили тертя, показує на тертя між базовою поверхнею заготовки і установочними елементами пристрою, приймаємо f = 0,25.

Тоді:

Н

 

7. Затискний механізм.

Для забезпечення визначеної сили затиску підбираємо затискний механізм і розраховуємо його головні параметри.

 

7.1 Гвинтовий механизм.

Гвинтові механізми прості у виготовлені, самогальмуючі, але нестабільні. Сила затиску передається від гвинтової пари.

Для розрахунку гвинтової пари необхідно:

1. Визначити номінальний діаметр різі, шаг різі, довжину рукоятки та докладене до неї зусилля Q. [5, с. 176, табл. 91].

2. При цьому слід ураховувати силу затиску W та тип різьбового затиску:

- з сферичним торцем;

- з циліндричним торцем;

- під п’яту;

- з кільцевою поверхнею /під гайку/.

3. По різі та силі затиску знаходимо допустиму напругу згину /бз/.

4. Підбираємо матеріал різьбової пари, що буде вдовольняти вимогам напруги згину. [5. с.179. табл.92].

5. Підбираємо гвинт та опору, п’яту за ГОСТ [4. с.127-129, с. 143].

 

 

Алгоритм призначення різьбового затискного механізму

 

Тип з¢єднання	W	Різьба M, S, Q	M, S	[бз]	бз	Материал гвинта - сталь

 

Мал. 7.1

7.2. Клиновий механизм

Механізм може бути

- з односкосним клином без роликів та з роликами /використовуються як посилювачі в гідро та пневмоприводах/;

- багатоклинові самоцентруючі /використовуються в патронах і оправках/.

 

 

Мал. 7.2

Деталі затиску – клин,плунжер /кулачки / корпус, ролики.

W – сила затиску;

Q – докладена сила (вхідна);

Sw – хід плунжеру;

Sq – хід клина.

Передаточне співвідношення сил

Передаточне співвідношення переміщення

Послідовність розрахунку

1. Визначаємо силу затиску W.

2. Вибираємо схему згідно якої діє механізм [5]:

- [5, табл.95, с.189, схема № 2] використовується в патронах з чистим клиновим механізмом;

- [5, табл.97, с.193, схема №1] – пневмопатрони з клиноплунжерним механізмом;

- [5, табл.96, с.191, схема №1] – при базуванні втулки з конусним центральним отвором при базуванні втулки на цангову оправку;

- [5, табл. 96, с.191, схема №2] – базування втулки з циліндричним центральним отвором на цангову оправку;

- [5, табл.98, с.196, схема № 1] – використовується в патронах, де оговорено використання багатоплунжерного механізму.

3. З конструктивних міркувань призначити кут клина.

a = (5° ¸ 15°) – якщо необхідно забезпечити значне зусилля W.

a = (15° ¸ 45°) – забезпечення значного переміщення плунжеру (SW) при незначному переміщенні клина (S _Q).

4. Визначаємо передаточне співвідношення сил

i_с = .

5. Знаходимо вихідну силу

6. Визначаємо хід плунжеру: ,

d - допуск на розмір, по якому закріплюється заготовка;

D_гар - гарантований зазор установки деталі D_гар = 0,2 – 0,4 мм.

DS _W - 0,2 ¸ 0,4 мм – запас ходу клина (люфт);

W - сила затиску;

I - жорсткість системи механізму, I = 10000 – 20000 кн/ м;

7. Визначаємо передаточне співвідношення переміщення по таблиці.

8. Визначаємо хід клина.

Алгоритм розрахунку клинового механізму:

 

Схема механізму - клина	-	iс iп	iс, W	Q =	W	Sw= б + + +	iп, Sw	Sq=

 

Мал. 7.3.

 

7.3. Ексцентриковий затискний механизм.

Елементи механізму – циліндричні або криволінійні кулачки та валики кулачкові. Ексцентрикові механізми прості в роботі, швидкодіючі, забезпечують силу затиску в 10-15 разів більшу від докладеної, але в них не постійний кут підйому.

 

Мал. 7.4.

 

Послідовність розрахунку

1. Визначаємо силу затиску W.

2. З конструктивних міркувань вибираємо кут повороту ексцентрика

[5, с. 200] перевага надається: g = 45º, g = 60º, g = 75º.

3. По [5, табл.100, с. 200] згідно відомої сили W та обраному куту знаходимо головні параметри ексцентрика.

Сила Q = 1,50 кН при l = 100мм.

Параметри: D ексцентрика, ексцентриситет “ e “.

Характеристика

Алгоритм розрахунку

Тип ексцентрика Кут повороту =45о…150о	W	Параметри D. l. D/e. S Q = 1,5 кН

Мал. 7.5..

7.4. Важільній затискний механізм.

 

Мал. 7.6.

 

Прості конструкції, виграють в силі, сила затиску – постійна, надійні.

Розрахункові схеми важільних механізмів

Схема 3 використовується якщо деталь має складну конфігурацію і використання інших схем неможливо.

Послідовність розрахунку важільнго затискного механізму.

1. Визначити силу затиску W.

2. Вибрати схему механізму, яка забезпечує ефективний затиск і відповідає конфігурації деталі.

3. Конструктивно задати співвідношення плечей , або їх довжину. Задати коефіцієнт враховуючий витрати на тертя h [4. с. 175, табл.1].

4. По таблицям визначаємо вихідну силу Q, яка необхідна для забезпечення сили затиску в 1 кгс (10 н), Qтабл. [4. с. 175, табл.1].

5. Визначаємо розрахункову вихідну силу.

Qp = Q_таб × W

Алгоритм розрахунку важільнго затискного механізму

 

Вибрати схему 1,2,3	1,2	Задати = 1,2…3,0 0,8…095	1,2	Опреде-лить Qтабл. при W = 1	W	Розраху-вати Qр=QтW	3,W
		Qт

 

Мал.7.7.

 

7.5. Г-подібний прихват.

 

Схема механізму

L – довжина прихвату.

Н – висота прихвату.

W- сила затиску.

Q – вихідне зусилля.

 

 

Мал. 7.8.

 

Прихват може бути без пружини або з пружиною.

Формула розрахунку Г-подібного прихвата без пружини:

Якщо в конструкції прихвата є пружина в формулі враховується її опір

Вихідне зусилля на прихваті з пружиною:

Алгоритм розрахунку Г - подібного прихвату.

 

Схема механизма з пржиною або без пружини	Без	Задати   , f	w
пружини
	З пружиною	w
, f		w

 

 

Мал. 7.9.

 

 

7.5 Розрахунок вихідного зусилля для пристрою без силового механизму

 

Якщо при проектуванні пристрою не передбачено силовий механізм, сила вихідна (на приводі) Q залежить тільки від необхідної затискної сили W. Але слід враховувати витрати на тертя

 

 

8. Механізовані приводи верстатних простроїв.

Призначення – використовується для механізованого забезпечення докладеної сили Q.

1. Класифікація по типу привода:

- гідравлічний;

- пневматичний;

- електричний;

- вакуумний.

2. Класифікація за типом установки:

-обертаючий (пневмопатрон);

-стаціонарний.

3. Компановка приводів:

-вмонтований;

-агрегатний;

-прикріплений.

4. За типом дії сил:

-односторонньої;

-двосторонньої.

5. По конструкції:

-одинарні;

-здвоєні.

8.1. Пневмоприводи можуть бути поршневі і мембранні.

Переваги:

- швидка дія (0,1 – 0,2 с);

- постійність зусиль затиску;

- можливість регулювання зусиль затиску;

- простота конструкції та експлуатації;

- незалежність працездатності від коливань температури навколишнього середовища;

Недоліки:

- незначна плавність переміщення робочих органів, особливо при змінному навантаженні;

- досить низький тиск повітря (0,6 – 0,4 МПа), яке приводе до відносно великих розмірів приводів для прикладання значних зусиль.

 

Послідовність розрахунку пневмоприводу

- Розрахувати затискний механізм і визначити силу Q.

- Підібрати механізований привод і класифікувати його.

- Визначити діаметр циліндру, згідно формул [5].

- Підібрати діаметр циліндру по нормальному ряду [ 5. с. 214 – 225, 11, 18].

- Розрахувати фактичну вихідну силу.

- Зробити висновок по можливості використання прийнятого приводу.

- Розрахувати час спрацьовування [5. с. 215].

Формули для визначення діаметру циліндру

Для приводу односторонньої дії:

Для двосторонньої дії штовхаючого зусилля:

Для двосторонньої дії тягнучого зусилля:

Для здвоєного привода штовхаючого зусилля:

Тягнуче зусилля:

де r - тиск повітря в пневмосистемі дорівнює 0,4…0,6, Мпа;

h - ккд, витрати на тертя.

Формула для визначення часу спрацьовування приводу.

де, D – стандартний діаметр циліндра, см;

L – хід поршня, см;

d_o - діаметр повітрепроводу, см;

V - швидкість протікання повітря, 1500 – 2000 см/с.

 

8.2 Пневмокамери, [5].

Рекомендується приймати хід штока:

- для тарільчаних гумовотканевих – L = (0,2 - 0,3 5)D;

- для плоских гумовотканевих –L = (0,18 - 0,22)D;

- для плоских гумових - L=(0,35-0,45)D.

Класифікація:

- камери односторонньої дії - з пружиною або двусторонньої дії - без пружини;

- тарільчані діафрагми - гумовотканеві або плоскі діафрагми - гумовотканеві та гумові.

Діаметр пневмомембрани при переміщенні штоку на 20% від макси­маль­ного приблизно дорівнює:

D = (м)

де D - діаметр пневмокамери;

р - тиск повітря; р = 0,4 Мпа.

Схеми дії і розрахункові формули, [5].

8.3 Гідроциліндри .

Гідроциліндри працюють за рахунок тиску робочої рідини:

р= 2,5; 5,0; 7,5; 10,0 МПа

тому їxні габарити менші ніж у пневмоприводів.

Класифікація::

- односторонньої дії - з пружиною;

- двосторонньої дії - тягнучого зусилля або штовхаючого.

Схеми дії та розрахункові формули, [5].

8.4 Пневмогідропривод.

Пневмогідропривід складається з силового гідравлічного циліндру i пневмогідравлічного підсилювача тиску.

Класифікація:

- одностороньої дії з пружиною;

-двустороннъої дії штовхаючого зусилля або тягнучого зусилля.

 

-

 

Мал. 8.1 Схема пневмогідроппідсилювача прямої дії.

8.5. Приклад:Розрахувати силовий важільний механізм з пневмоприводом.

Визначити діаметр поршня пневматичного циліндру на штоці якого діє зусилля Q, якщо задана затискна сила W, коефіцієнт, що враховує втирати від тертя h = 0,95 та геометричні параметри силового механізму. Тиск повітря в системі – 0,4 Мпа.

 

Схема до задачі

Важільний затискний механізм.

Визначаємо силу затиску W= 1,9 кН

Призначаємо розрахункову схему механізму, Мал.8.2.

 

Мал.8.2.

Призначаємо розрахункову схему механізму, Мал 8.3.

Мал 8.3.

Конструктивно задано співвідношення плечей важільного механізму.

L1/l = 1,2

Величина витрат на тертя = 0,9

Визначаємо табличну вихідну силу Q, яка забезпечує силу затиску

W=1900 Н, Q = 9,25 Н.

Тоді, величина вихідного зусилля для необхідної сили затиску:

Q = Q × W

Тоді, Q = 9,25 × 1900 = 17575 Н.

Підібрати механізований привод.

Класифікація приводу механізованого.

По типу пневмодвигуна - поршневий.

По схемі дії - двохсторонній.

По вихідному зусиллю - штовхаючої дії.

По типу установки - стаціонарний.

По кількості поршнів - одинарний.

По методу компоновки - вмонтований.

Розрахунок вихідного зусилля на штоці проводиться за формулою:

Для поршня двосторонньої дії і тягнучого зусилля:

де h - коефіцієнт корисної дії циліндру - 0,95;

r - тиск повітря в системі - 0,4 МПа.

Визначаємо діаметр циліндру D:

Приймаємо за нормальним рядом, D = 75 мм, діаметр штока - d = 20 мм

Час спрацьовування

де, D – стандартний діаметр циліндра, см;

L – хід поршня, см;

d_o - діаметр повітрепроводу, см;

V - швидкість протікання повітря, 1500 – 2000 см/с,

 

 

 

9. Розрахунок на міцність слабкої ланки.

Розрахунок на міцність передбачає виявлення слабкої ланки пристрої та методи застереження негативних явищ під час роботи такої ланки.

 

9.1.Розрахунок вісі на міцність.

Під час роботи вісь сприймає навантаження на згин, тому розрахунок зводиться до розрахунку перерізу на згин [5. с.270].

Вісь сприймає навантаження тільки на згин. Головним показником для розрахунку вісі на міцність є діаметр вісі. Розрахунковий діаметр залежить від моменту згину та допустимої напруги на згин. Фактичний діаметр вісі не повинен бути меньше за розрахунковий.

 

 

Мал.9.1. Схема нагрузки вісі

 

 

Формула до розрахунку діаметру вісі

М зг. - момент згину

Довжина осі приймається конс