А. Расчет винтовых зажимов

Винтовые зажимы являются наиболее простыми универсальными устройствами для станочных приспособлений. Они широко применяются в единичном и серийном типах производства. Недостатками винтовых зажимов являются медленность действия, большие потери на трение и непостоянство зажимной силы.

Крутящий момент, приложенный к гайке или головке винта,

Мкр = Qрук ∙ Lрук,

где Qрук – сила, приложенная на конце рукоятки или гаечному ключу, Н,
Qрук = 140 ... 200 Н; Lрук – длина рукоятки ключа (Lрук ≈ 14 ∙ Dр, где Dр – номинальный наружный диаметр резьбы), мм.

Номинальные диаметры метрической резьбы выбирают в зависимости от допускаемой силы зажима Wв обрабатываемой заготовки:

Dр, мм
Wв, кН 0,5 0,75 4,5
                   

При конструировании зажимных элементов приспособления необходимо определять силу зажима обрабатываемой заготовки.

Сила зажима

А. Расчет винтовых зажимов - №1 - открытая онлайн библиотека ,

где rср – средний радиус резьбы, мм (устанавливается по таблицам);

αп – угол подъема витка резьбы (у стандартных метрических резьб с крупным шагом
αп = 2° 30');

φт – угол трения в резьбовом соединении (для метрических резьб φт = 6° 34');

Кф – коэффициент, зависящий от формы и размеров поверхности соприкосновения зажимного элемента с зажимной поверхностью (рис. 1); для винта со сферическим опорным торцом (рис. 1,а) Кф = 0, с плоским опорным торцом (рис. 1,б)

Кф = 0,6 ∙ fт ∙ rт,

где fт – коэффициент трения на торце винта или гайки, fт = 0,1-0,15; rт – радиус опорного торца винта, мм (rт = 0,40 ∙ dвн резьбы).

А. Расчет винтовых зажимов - №2 - открытая онлайн библиотека

Рис. 1. Виды опорных поверхностей зажимных механизмов приспособлений

Коэффициент Кф для винта со сферическим опорным тор­цом, соприкасающимся с конусным углублением (рис. 1,в)

Кф = fт ∙ rс ∙ ctg (β/2),

где rс – радиус сферы опорного торца винта, мм; β – угол при вершине конусного углубления (β = 120°).

Коэффициент Кф для винта с кольцевым опорным торцом или гайкой (рис. 1, г, д)

А. Расчет винтовых зажимов - №3 - открытая онлайн библиотека

где Dнар и Dвн – наружный и внутренний диаметры опорного кольцевого торца винта или гайки, мм.

Если принять fт = 0,15, то для основной метрической резьбы можно с достаточной точностью определить силу зажима

А. Расчет винтовых зажимов - №4 - открытая онлайн библиотека

где Dнар.р – наружный диаметр резьбы, мм.

Наружный диаметр винта в зависимости от требуемой силы зажима и допускаемого напряжения винта на растяжение

А. Расчет винтовых зажимов - №5 - открытая онлайн библиотека

где [σ]р – допускаемое напряжение на растяжение винта при переменной нагрузке, Н/м, [σ]р = 58 ... 98 Н/м.

Пример. Определить силу зажима Wв, создаваемую винтом М20 со сферическим опорным торцом при действии на плоскость. Сила, прилагаемая к рукоятке ключа, Qр = 140 Н.

Решение. Определим крутящий момент, приложенный к головке винта

Мкр = Qрук ∙ Lрук = 140 ∙ 280 = 39200 Н∙мм.

Длину рукоятки ключа определим из отношения Lрук = 14 ∙ Dр.

Lрук = 14 ∙ 20 = 280 мм.

Сила зажима, создаваемая винтом,

А. Расчет винтовых зажимов - №6 - открытая онлайн библиотека Н.

Устанавливаем средний радиус резьбы винта по справочным таблицам на типы резьб, rср = 9,19 мм. Угол подъема витка для метрических резьб составляет αп = 2°30'. Угол трения в резьбовом соединении принимаем φт = 6°34'.

Коэффициент, зависящий от формы поверхности соприкосновения зажимного элемента с зажимной поверхностью, принимаем Кф = 0 (для сферической поверхности). Коэффициент трения на торце винта принимаем fт = 0,15.