Výpočet excentrickej svorky v exceli. Excentrické svorky

Pekný deň pre milovníkov domácich zariadení. Ak zverák nemáte po ruke alebo ho jednoducho nemáte, najjednoduchším riešením by bolo zostaviť si niečo podobné sami, pretože na zostavenie svorky nepotrebujete žiadne špeciálne zručnosti ani ťažko dostupné materiály. V tomto článku vám poviem, ako vyrobiť drevenú svorku.

Aby ste mohli zostaviť svoju svorku, musíte nájsť silný druh dreva, aby vydržal veľké zaťaženie. V tomto prípade dobre poslúži dubová doska.

Na začatie výrobnej fázy potrebné:
*Skrutka, ktorej veľkosť je najlepšie okolo 12-14 mm.
* Matica na skrutku.
* Brúsky vyrobené z dubového dreva.
*Časť profilu je vyrobená z dreva s prierezom 15mm.
*Tesárske lepidlo alebo lepidlo na parkety.
* Epoxid.
*Lak, možno nahradiť moridlom.
*Kovová tyč 3 mm.
*Vrták s malým priemerom.
*Dláto alebo dláto.
* Píla na drevo.
*Kladivo.
*Elektrická vŕtačka.
* Brúsny papier so strednou zrnitosťou.
*Zverák a svorka.

Prvý krok. Podľa vašich požiadaviek môže byť veľkosť svorky rôzna, v tomto prípade autor vyreže bloky s rozmermi 3,5 x 3 x 3,5 cm - jeden kus a 1,8 x 3 x 7,5 cm - dva kusy.

Jednoduchá výroba, s vysokým ziskom, pomerne kompaktná excentrická svorka, ktorá je typom vačkového mechanizmu, má ďalšiu, nepochybne, hlavnú výhodu...

... – okamžitý výkon. Ak je na „zapnutie a vypnutie“ skrutkovej svorky často potrebné urobiť aspoň pár otáčok v jednom a potom v druhom smere, potom pri použití excentrickej svorky stačí otočiť rukoväť iba o štvrtinu otočiť. Upínacou silou a pracovným zdvihom sú samozrejme lepšie ako excentrické, ale pri konštantnej hrúbke upevnených dielov v hromadnej výrobe je použitie excentrov mimoriadne pohodlné a efektívne. Široké používanie excentrických svoriek, napríklad v skladoch na montáž a zváranie malých kovových konštrukcií a prvkov neštandardných zariadení, výrazne zvyšuje produktivitu práce.

Pracovná plocha vačky je najčastejšie vyrobená vo forme valca s kruhom alebo Archimedovou špirálou na základni. Ďalej v článku si povieme o bežnejšej a technologicky vyspelejšej kruhovej excentrickej svorke.

Rozmery excentrických kruhových vačiek pre obrábacie stroje sú normalizované v GOST 9061-68*. Excentricita kruhových vačiek v tomto dokumente je nastavená na 1/20 vonkajšieho priemeru, aby sa zabezpečili podmienky samobrzdenia v celom prevádzkovom rozsahu uhlov otáčania pri koeficiente trenia 0,1 alebo viac.

Na obrázku nižšie je znázornená geometrická schéma upínacieho mechanizmu. Pevná časť je pritlačená k nosnej ploche v dôsledku otáčania excentrickej rukoväte proti smeru hodinových ručičiek okolo osi pevne pripevnenej vzhľadom na podperu.

Zobrazená poloha mechanizmu je charakterizovaná maximálnym možným uhlom α , pričom priamka prechádzajúca osou otáčania a stredom excentrickej kružnice je kolmá na priamku vedenú cez bod dotyku dielu s vačkou a stredom vonkajšej kružnice.

Ak otočíte vačku o 90˚ v smere hodinových ručičiek vzhľadom na polohu znázornenú na obrázku, potom sa medzi časťou a pracovným povrchom excentra vytvorí medzera rovnajúca sa veľkosti excentricity. e. Táto vzdialenosť je potrebná na bezplatnú montáž a demontáž dielu.

Program v MS Excel:

V príklade zobrazenom na snímke obrazovky sa na základe daných rozmerov excentra a sily pôsobiacej na rukoväť určuje montážna veľkosť od osi otáčania vačky k nosnej ploche, pričom sa berie do úvahy hrúbka dielu. , skontroluje sa stav samobrzdenia, vypočíta sa zvieracia sila a koeficient prenosu sily.

Hodnota súčiniteľa trenia „časť - excentr“ zodpovedá prípadu „oceľ na oceli bez mazania“. Hodnota súčiniteľa trenia „náprava - excentr“ sa volí pre možnosť „oceľ na oceli s mazaním“. Zníženie trenia na oboch miestach zvyšuje energetickú účinnosť mechanizmu, ale zníženie trenia v oblasti kontaktu medzi dielom a vačkou vedie k zániku samobrzdenia.

Algoritmus:

9. φ 1 =arctg (f 1 )

10. φ 2 =arctg (f 2)

11. α =arctg (2*e /D )

12. R =D/ (2*cos (α ))

13. A =s +R *cos (α )

14. e ≤ R*f 1+ (d/2)* f 2

Ak je podmienka splnená, je zabezpečené samobrzdenie.

15. F = P * L * cos(α )/(R * tg(α +φ 1 )+(d /2)* tg(φ 2))

1 6 . k = F/P

Záver.

Poloha excentrickej svorky zvolená pre výpočty a znázornená na diagrame je „najnepriaznivejšia“ z hľadiska samobrzdenia a nárastu sily. Ale táto voľba nie je náhodná. Ak v takejto pracovnej polohe uspokojí vypočítaný výkon a geometrické parametre konštruktéra, potom v akýchkoľvek iných polohách bude mať excentrická svorka ešte väčší koeficient prenosu sily a lepšie podmienky samobrzdenia.

Pri navrhovaní sa vzďaľujte od uvažovanej polohy smerom k zmenšeniu veľkosti A ak ostatné rozmery zostanú nezmenené, zmenší sa medzera na inštaláciu dielu.

Zvýšenie veľkosti A môže vytvoriť situáciu, kedy sa excentr opotrebuje počas prevádzky a výrazné kolísanie hrúbky s, kedy je jednoducho nemožné upnúť súčiastku.

O materiáloch, z ktorých sa dajú vačky vyrobiť, sa v článku zatiaľ zámerne nič neuvádza. GOST 9061-68 odporúča na zvýšenie odolnosti používať povrchovo cementovanú oceľ 20X odolnú proti opotrebovaniu. V praxi sa však excentrická svorka vyrába zo širokej škály materiálov v závislosti od účelu, prevádzkových podmienok a dostupných technologických možností. Vyššie uvedený výpočet v Exceli vám umožňuje určiť parametre svoriek pre vačky vyrobené z akýchkoľvek materiálov, nezabudnite zmeniť hodnoty koeficientov trenia v počiatočných údajoch.

Ak sa vám článok ukázal ako užitočný a výpočet je potrebný, môžete podporiť vývoj blogu prevodom malej sumy do ktorejkoľvek (v závislosti od meny) z uvedených peňaženiek WebMoney: R377458087550, E254476446136, Z246356405801.

Rešpektovanie práce autoraja prosím Stiahnuť ▼ súbor s výpočtovým programompo predplatnom na oznamy k článkom v okne umiestnenom na konci článku alebo v okne v hornej časti stránky!

Sú najrýchlejšie zo všetkých manuálnych upínacích mechanizmov. Rýchlosťou sú porovnateľné s pneumatickými svorkami. Výstredníky fungujú na klinovom princípe.

Používajú sa dva konštrukčné typy excentrov – kruhové a zakrivené. Kruhové excentry sú kotúč alebo valec s posunutou osou otáčania. Sú najrozšírenejšie, pretože sa ľahko vyrábajú. Krivočiare excentry majú profil načrtnutý pozdĺž Archimedovskej alebo logaritmickej špirály.

Nevýhody excentrických svoriek:

Malý zdvih, obmedzený excentricitou.

Nekonzistentnosť upínacej sily v dávke obrobkov pri zaistení kruhovým excentrom.

Zvýšená únava pracovníkov v dôsledku majetku.

Nepoužiteľné pri práci s otrasmi alebo vibráciami z dôvodu nebezpečenstva samovoľného odtrhnutia.

Napriek týmto nevýhodám sú vačkové svorky široko používané v prípravkoch, najmä pre malosériovú a hromadnú výrobu. Je to spôsobené jednoduchosťou konštrukcie, nízkymi výrobnými nákladmi a vysokou produktivitou.

Nestálosť zvieracej sily kruhového excentra je spojená s nerovnomernosťou uhla zdvihu zakriveného klina. Kruhový excentr uspokojivo upne obrobok pri pracovných uhloch natočenia β=30...130. Už pri takýchto uhloch natočenia kolíše upínacia sila v hodnote 20...25%.

Prax ukázala, že dobre fungujú excentry s R/e 7. Poskytujú dostatočný zdvih pri uhle natočenia β do 135 a zaisťujú samočinné brzdenie excentra.

Krivočiare excentry zaisťujú konštantnú upínaciu silu, pretože ich uhol zdvihu je konštantný. Tieto excentry sú však náročné na výrobu a preto je ich použitie obmedzené.

Výpočet upínacej sily

Upínaciu silu kruhového výstredníka je možné pre praktické výpočty určiť s dostatočnou presnosťou tak, že pôsobenie výstredníka nahradíme pôsobením plochého jednokosového klinu s uhlom α v medzere medzi čapom a povrchom obrobku. Schéma takejto výmeny a sily pôsobiace na excentrický a fiktívny klin sú na obr. 4.79.

Ryža. 4,79. Schéma síl pôsobiacich na excentrický a fiktívny klin

V diagrame je sila W 1 sila pôsobiaca na rovinu svorky PP pod uhlom α. Sila T=W 1 α pôsobí pozdĺž roviny upnutia. Túto silu možno považovať za vonkajšiu, pôsobiacu na klin KSR s uhlom α. Pomocou vzorca na výpočet plochého jednokosového klinu môžeme napísať:

Sila W 1 môže byť určená zvážením rovnováhy excentra:

Odvtedy.

Dosadíme hodnotu W 1 do vzorca (1) a vynecháme α ako hodnotu blízku jednote pri malých uhloch α:

kde R1 a α sú premenné veličiny.

Počiatočné údaje na výpočet hlavných rozmerov kruhového excentra (obr. 8.3) sú: δ - tolerancia veľkosti obrobku od jeho montážnej základne po miesto, kde pôsobí upevňovacia sila, mm; α - uhol natočenia excentra z nulovej (počiatočnej) polohy; Q- sila upevnenia obrobku, N.

Ryža. 8.3. Excentrické svorky:

A - disk excentrický, b - excentrický so svorkou v tvare L

Ak uhol natočenia excentra nie je obmedzený, potom

2e=s1+d+s2+

kde s 1 je medzera pre voľný vstup obrobku pod excentr; s 2 - excentrická rezerva výkonu, ktorá ju chráni pred prechodom cez úvrať (zohľadňuje excentrické opotrebovanie); J- tuhosť upínacieho zariadenia, N/mm.

Posledný člen vzorca charakterizuje zväčšenie vzdialenosti medzi excentrom a obrobkom v dôsledku elastickej deformácie upínacieho systému. Pri s 1 = 0,2÷0,4 mm a s 2 = 0,4÷0,6 mm

e= +(0,3÷0,5) mm

Ak je uhol natočenia α výrazne menší ako 180°,

e= (8.4)

Polomer excentrického čapu (mm) zistíme zo šírky d;

r=Q/2bσ cm, (8,5)

Kde σ cm - prípustné napätie ložiska (15-20 MPa).

O b = 2r

Excentrický polomer R zistíme z podmienok samobrzdenia. Z diagramu síl pôsobiacich na excentr (obr. 8.4, A) z toho vyplýva, že výsledný T reakcie Q a trecie sily F by sa mala rovnať reakcii nápravy prechádzajúcej tangenciálne ku kružnici trenia s polomerom ρ a smerujúcej opačne k nej:

kde j = uhol statického trenia.

O e≤ p R min = e+ r+ Δ, kde Δ je hrúbka prepojky (obr. 8.4, b).

Ryža. 8.4. Schéma pre výpočet výkonu excentrov

Polomer ρ trecej kružnice sa určí z rovnosti ρ = f"r, Kde f" - koeficient statického trenia v náprave. Hodnoty j a f"by sa mali brať pri najmenšom limite. Pre polosuché povrchy možno brať j = 8° a f" = 0,12÷0,15.

Uhol natočenia α 1 (pozri obr. 8.4, A) pre najmenej priaznivú polohu excentra zistíme pomocou vzorca α 1 = 90° - j.

Šírka pracovnej časti excentra IN určíme zo vzorca

a = 0,565

kde σ je dovolené napätie v mieste dotyku excentra s obrobkom. Pre kalenú oceľ môžete vziať σ = 800÷1200 MPa; E 1 E 2 - elastické moduly materiálov excentra a prvku, ktorý je s ním v kontakte (medzičas alebo obrobok), MPa; µ 1, µ 2 - Poissonove pomery pre materiály excentra a prvok, ktorý je s ním v kontakte.

O E 1 =E 2 =E a µ 1 = µ 2 = 0,25 dostaneme

odkiaľ (at R v mm)

B= 0,17 mm. (8,6)

Excentrické rozmery e, r, R A IN koordinované s GOST.

Na stanovenie vzťahu medzi upevňovacou silou Q a moment na excentrickej rukoväti na konci zaistenia obrobku, použijeme schému znázornenú na obr. 8,4, b. Počas procesu upevnenia pôsobia na excentr tri sily: sila na rukoväť N, reakcia obrobku T a reakciou nápravy S. Vplyvom týchto síl je systém v rovnováhe. Reakcia T predstavuje výslednú silu Q a trecie sily F. Súčet momentov všetkých pôsobiacich síl vzhľadom na excentrickú os rotácie

Nl - Qe hriech α" - fQ(R- e cos α") - Sρ = 0,

Kde f- koeficient trenia medzi excentrom a obrobkom.

Sila S sa svojou veľkosťou len málo líši od normálnej sily Q. Užívanie S" Q, moment získame na excentrickej rukoväti

Nl= Q[fR+ ρ + e(hriech α" +f cos α")].

Pre zjednodušenie výsledného výrazu akceptujeme:

1) fR = tg j R"hriech jR(pri j=6° je chyba menšia ako 1%);

2) výraz hriech α" +f cos α" nahradiť sin (α" +j) (chyba 1%). Po striedaniach dostávame

Nl = Q(8.7)

Vzhľadom na výraz pre R, dostaneme

Nl= eQ. (8.8)

Podľa tohto vzorca je moment Nl zistené s presnosťou 10 %.

Posunutie bodu dotyku excentra s rovinou, keď je otočené o uhol α z počiatočnej polohy (obr. 8.5, a)

x = e- s= e- e cos α = e(1 - cos α).

Ryža. 8.5. Schémy na výpočet pohybu bodu dotyku excentra s rovinou, keď sa otáča

Na obr. 8.5 b zobrazená zmena X od α. Zvažujem to

X=s 1 +d+,

cos α = 1- ; α "=180 o - α

Nahradením zistenej hodnoty α " do vzorca (8.8), môžeme moment na excentrickej rukoväti vyjadriť cez počiatočné hodnoty.

Výpočet klinových svoriek

Klinové upínače sa používajú ako medzičlánok v zložitých upínacích systémoch. Sú ľahko vyrobiteľné, kompaktné, ľahko sa umiestňujú do zariadenia a umožňujú zvyšovať a meniť smer prenášanej sily. V určitých uhloch má klinový mechanizmus samobrzdiace vlastnosti. Pre najbežnejší jednoúkosový klin v zariadeniach (obr. 8.6, a) pri pôsobení síl v pravom uhle máme nasledujúcu závislosť získanú zo silového polygónu:

. . (8.9)

So znamienkom mínus vo vzorci máme závislosť na uvoľnenie klinu. K samobrzdeniu dochádza pri α< φ 1 + φ 2 . Если φ 1 = φ 2 .= φ 3 = φ. то зависимость упрощается:

Ryža. 8.6. Pôsobenie síl v klinovom mechanizme:

a - s uhlom 90°; b - s uhlom väčším ako 90°

Pri prenose síl pod uhlom β > 90° (obr. 8.6, b) vzťah medzi P a Q zo silového mnohouholníka má tvar (pri 90 + α > β)

Ak je uhol trenia konštantný a rovný φ, potom

.

Výpočet pákových svoriek

Pákové upínače, podobne ako klinové, sa používajú v kombinácii s inými elementárnymi upínačmi, tvoriacimi zložitejšie upínacie systémy. Pomocou páky sa mení veľkosť a smer prenášanej sily a obrobok je súčasne a rovnomerne zaistený na dvoch miestach.