Электромеханические устройства, применяемые в машино­строении, по сравнению с быстродействующими пневматическими и гидравлическими приводами имеют следующие преимущества: минимальное время на зажим и открепление деталей; низкая стоимость (не нужны компрессоры, насосные установ­ки, контрольно-регулирующая аппаратура, сеть сжатого воздуха и маслопроводы и гидростанции);

самотормозящиеся элементы зажима обеспечивают безопас­ную работу приспособления при его поворотах с закрепленным изделием;

нет потерь энергии;

меньшие габаритные размеры, благодаря чему сокращается расход материалов и стоимость; менее сложный монтаж;

долговечность; :

бесшумность в работе; *

низкие эксплуатационные расходы, так как привод включает­ся только во время зажима и раскрепления деталей.

Электромеханический привод состоит из электродвигателя,, редуктора и винтовой пары. Схема электромеханического приво­да дана на рис. 25. На рис. 26 приведены схемы электромеха­нических зажимных устройств [1, 7].

В электромеханическом устройстве, представленном на рис. 26, а, крутящий момент передается через цилиндрические ше­стерни червячной паре 4, кулачковой муфте 6, поджимаемой си­ловой тарированной пружиной 5, гайке 7, которая перемещает винт с трапецеидальной резьбой, поворачивающей прихват I во­круг своей оси. При достижении заданного усилия зажима элек­тродвигатель выключается конечными выключателями 3. Под­вод и отвод прихвата осуществляется реечной передачей 2.

Изображенный на рис. 26, б электромеханический зажим слу­жит для крепления изделий в сварочных манипуляторах.

Изделие 3 центрируется отверстием в опорной плоскости на центраторе /. Силовой привод зажима выполнен в виде червяч­ной пары, червячное колесо которой имеет внутреннюю силовую резьбу, взаимодействующую с силовой резьбой штока 5. В верх­ней части штока установлена пружина 7, передающая усилие зажима качающемуся коромыслу с прижимными рычагами 2. Привод отключается конечными выключателями 6.

Для повышения КПД червячной пары и во избежание закли­нивания силовой резьбы штока 5 функции упорных подшипни­ков между опорными поверхностями червячного колеса и упор­ными поверхностями корпуса червячного редуктора выполняют шарики 4.

Тяговая сила (кгс) электропривода, создаваемая крутящим моментом электродвигателя, определяется по формуле [I]

Р= 71 620------- ^--------- , лгСр tg (а + *Р) «где N — мощность электродвигателя, л. с.; г] — КПД редуктора; і — передаточное отношение редуктора; п — частота вращения Рис. 26. Электромеханические зажимные устройства

электродвигателя, об/мин; гср — средний радиус резьбы, см; а —

угол подъема резьбы; tg а =——; L — шаг резьбы; <р — угол

2 л гСр

трения в резьбовом соединении. Для механизма с прямоугольной резьбой tgq)=f=0,l; q>=5°43'.

ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА

Пневматические приводы состоят из пневмодвигателя, г:;ев - матической аппаратуры и воздухоприводов. При выборе типа и исполнения цилиндра пневмодвигателя следует исходить из кон­кретных условий производства.

Цилиндры с двумя манжетами имеют большой срок службы без смены уплотнения. Применять их предпочтительно при дли­не хода поршня свыше 100 мм. Цилиндры с уплотнением поршня резиновыми кольцами имеют более простую конструкцию порш­ня и меньшие осевые размеры. Однако необходимо предъявлять повышенные требования к качеству смазки и к степени очистки воздуха в цеховой магистрали. Кольца круглого сечения исполь­зуют и для вращающихся соединений с давлением до 350 кгс/см2 и окружных скоростях до 0,5 м/с. При больших скоростях вала необходимо применять меньшие давления рабочей среды.

Ограничение окружной скорости и рабочего давления рези­новых кольцевых уплотнений вызвано перегревом, который об*

разуется из-за трудностей отвода теплоты от плоскости контак­та уплотнения на валу.

Преимущества пневматического привода: быстрота дейст­вия— 0,5—1,2 с; постоянство силы зажима (при наличии само - тормозящего звена); возможность регулирования силы зажима; простота конструкции и эксплуатации; надежность работы неза­висимо от колебаний температуры окружающей среды.

Недостатки пневматического привода: I) недостаточная плав­ность перемещения и непостоянство срабатывания рабочих орга­нов, особенно при переменной нагрузке; пневматический привод, как рабочий орган, но рекомендуется применять в подъемных и поворотных элементах технологической оснастки; 2) низкое дав­ление воо. чуха в магистрали (3—6 ат), что влечет увеличение размеров пневмопривода при передаче больших усилий.

При расчете поршневых пневмоприводов одним из основных расчетных элементов является расчет усилий на штске цилиндра по формулам [5]:

для привода одностороннего действия

для привода двустороннего действия:

толкающая сила

Р = ^-В2рЦ;

4

тянущая сила

где D — диаметр поршня пневмоцилиндра, см; р — давление сжа­того воздуха, кгс/см2; т) — КПД (г]—0,85); с — сопротивление пружины возврата при крайнем рабочем положении поршня, кгс, ■d — диаметр штока пневмоцилиндра, см.

В табл. 7 приведены значения сил на штоке одинарных ци­линдров.

А. И. Горским и Е. Б. Ивановым-Эминым [3] в помощь кон­структору, разрабатывающему пневматические системы с приме­нением пневмоприводов, были разработаны графики для опреде­ления времени срабатывания пневмоцилиндров. Эти графики наглядно показывают зависимость времени срабатывания t (с) от силы Р (кгс) на штоке пневмопривода с учетом КПД цилинд­ра и давления (избыточного) воздуха при длине хода поршня большей или равной диаметру цилиндра.

На рис. 27 показан график срабатывания толкающих пнев­моцилиндров D—50^-300 мм при длине хода поршня /=50-г - 1500 мм и давления воздуха в магистрали 6 кгс/см2.

Таблица 7 Силы (кгс) на штоке одинарных цилиндров (ї] = 0,85) Диаметр цилиндра. Диаметр штока, мм Давление в цилиндре, необходимое для движе­ния поршня с места без нагрузки, кгс/см2 Толкающая и тянущая * силы гри давлении в цилиндре, кгс/см5 ММ 1 2 3 4 50 16 0,3 50 66 83 100 45 60 85 90 63 16 0,3 80 106 132 160 74 98 123 147 80 25 0,25 127 170 180 211 135 180 222 270 100 25 0,25 200 268 332 400 188 250 312 468 125 32 0,25 312 417 520 625 292 390 4 85 585 160 40 0,2 510 670 850 1020 320 428 535 640 200 50 0,2 800 1070 1335 1600 750 1000 1250 1500 250 63 0,2 1260 1680 2100 2520 1175 1563 i960 2.350 320 80 0,2 2060 2740 3430 4100 1900 2530 3170 3800 * В числителе приведены толкающие силы, в знаменателе — тянущие силы.

Пример. Определить время срабатывания пневмоцилиндра при следую­щих параметрах: диаметр цилиндра £> = 250 мм; длина хода поршня I— = 700 мм; сила на штоке £*=1000 кгс: давление сжатого воздуха в гшевмо- цилиндре 6 кгс/см2.

Из графика (рис. 27) находим, что время срабатывания толкающего ци­линдра для заданных параметров равно £=3,8 с.

Время срабатывания тянущего цилиндра определяем по формуле

£гян ~ ^толк,

где k — коэффициент, численное значение которого в зависимости о г диамет­ра нневмоцилиндра определяем по графику (рис. 28).

Согласно графику (рис. 28) коэффициент k для цилиндра £>=250 мм ра­вен 1,025, значит £Гян = 1,025X3,8=3,895 с.

Ряе. 27. Время срабатывания толкающих пневмоцшшпдров £)—50—ЯПП мм Р=6ДГ/с5Да ЮРШ™ '=50“IS0° »™ - РИ дашіепия воздуха в магистрали

Падение давлення сжатого воздуха в цеховой магистрали с G до 4 кгсД-м3 влечет за собой увеличение времени срабатывания на 20%. Следовательно, время срабатывания толкающего цилиндра f? o.n. = 3,3X 1,2 = 4,56 с, а тяну­щего цилиндра £гян=3,895х 1,2 — 4,67 с

В ряде случаев для преодоления одного и того же усилия полезного сопротивления можно применить различные пневмо - цилиндры.

Приведенные на рис. 27 и 28 графики позволяют выбрать в каждом конкретном случае оптимальный размер пневмопри­вода. Например, при длине хода /=1000 мм и силе на штоке Р=300 кге целесообразно установить не пневмоцилиндр Z) = = 150 мм, у которого при давлении воздуха в магистрали 6 кгс/см2 /=3, 4 с, а пневмоцилиндр £>=125 мм, у которого при тех же параметрах /=2,8 с. Наряду с уменьшением диаметра пневмоцилиндра уменьшается и расход сжатого воздуха.

Время срабатывания (с) пневмопривода можно определить и по упрощенной формуле:

где D — диаметр цилиндра, см; £0 — длина хода поршня, см; d0 — диаметр воздухопровода, см; v— скорость протекания воз­духа; v= 1500—2500 см/с.

Диаметр (см) воздухопровода находим по формуле

где V — объем сжатого воздуха за один рабочий ход, см3; v — скорость протекания воздуха (г1 = 15004-2500 см/с); t — время для заполнения полости пневмопривода, с.

Длину цилиндров следует выбирать такой, чтобы ход штока был на 10—20 мм больше расчетного перемещения зажимных элементов Для устранения удара поршня в конце хода о крыш­ку цилиндра, а также для гашения скорости инерционных маге в цилиндры встраивают демпферы (амортизаторы) или устанав­ливают врезные резиновые кольца.

В процессе сварки в свариваемом узле возникают значитель­ные деформации, которые способны произвести самораскреплс - ние пневматических механизмов зажима. Во избежание этого в приспособлениях для сварки рекомендуется применять пневма­тические зажимные устройства с самотормозящимся звеном.

В стенде для сварки корпуса бортового фрикциона с лонже­ронами использован пневматический привод (рис. 29) с систе­мой рычагов и клиновым усилителем. Цилиндр / через систему' рычагов подает лонжероны до упоров, а цилиндр 2 клиновым штоком создает необходимое усилие зажима.

В табл. 8 приведены силы зажима, создаваемые самотормозя - щимися клиновыми механизмами [8].

Таблица 8

Усилия зажима W (кгс), создаваемые самотормозящимися клиновыми механизмами

Для оцноскосиого клина с трением только на наклонной плоскости	5°	4°30'	4°	3°30*
1 W = P------------------- tglaj + vO
при фі —5S43'	5,28 P	5.45P	5,52P	6.21P

Расчетные формулы

■Ц'-' при аа

клина

1

tg (а0 + <pi) 4- tg <?> при cpi=<p2—'5c40'

В формулах: Р — сила на штоке, кгс; <р|—угол трения на наклонной пло­скости; фг — угол трения на основании клипа; а — угол скоса клина.

Рис 29. Стенд для сварки корпуса бортового фрикциона с лонжероном 3 2014

При проектировании приспособлений с пневматическими за­жимами и самотормозящимся звеном следует иметь в виду, что при малых углах подъема клина происходит заклинивание, в ре­зультате чего необходимо предусмотреть, чтобы усилие разжима клинового зажимного устройства превышало усилие зажима. Достигнуть этого можно следующим образом:

Рис. 30. Соединение клина со штоком: в—вилкой; б—резьбовым пальцем; в—резьбовой втулкой

а) подачей воздуха при отжиме во внештоковую полость ци­линдра;

б) созданием разности давлений в плоскостях цилиндра уста­новкой редукционного клапана в рабочей ветви;

в) выполнением соединения штока с самотормозящимся зве­ном с зазором, что создает при разжиме ударное действие, уве­личивающее таким путем силу расклипивания. Величина зазора должна быть не менее 8 мм. Соединять шток с клипом можно посредством пальца или резьбового штыря (рис. 30, а, б). Вто­рой способ соединения предпочтителен, так как возможно осу­ществлять регулировку соединительного звена. Для этой же цели можно рекомендовать вариант соединения штока с клином при помощи резьбовой втулки (рис. 30, в) [13].

Для увеличения хода зажимного эвена, что необходимо при загрузке деталей, клинья изготовляют с двойным углом накло­на, т. е. угол, при котором происходит зажим детали, выполня­ют самотормозящимся (до 5°43'), а угол, при котором отводится зажимной элемент, равным 15—30®.

В табл. 9 приведены принципиальные схемы встроенных в технологическую оснастку зажимных устройств с пневматиче­ским приводом.

Таблица 9

Схемы механизмов с пневматическим приводом

Рычажный зажим

Цилиндр зажима толкающего дей­ствия жестко связан с качающимся рычагом, шарнирно закрепленным в кронштейне приспособления

Г-образный прижим

Изделие крепится Г-образным при­жимом. Необходимое усилие зажима создается пневматическим цилинд­ром, жестко сидящим на неподвиж­ной штанге. Возврат прижима в ис­ходное положение осуществляется си­ловой пружиной

Рычажный пневматический зажим

Усилие зажима изделию / переда­ется от пневматического цилиндра 4 посредством качающегося рычага 2. После раскрепления изделия рычаг 2 рукояткой 3 поворачивается вокруг своей оси, освобождая зону разгрузки

Пневматический зажим с толкаю­щим штоком.

Прихват I отводится от изделия под действием собственного веса

Клиновой зажим
с пневмоприводом
и автоматически отводимым
прихватом

При движении клинового штока 5 вправо толкатель 6, а вместе с ним и прихват 1 опускаются вниз, осво­бождая изделие 3 от усилий зажима. При дальнейшем ходе клинового што­ка вправо палец 4У войдя в паз оси 2, поворачивает ее вместе с прихва­том /, освобождая зону загрузки. При движении штока 5 влево при­хват возвращается в исходное поло­жение, а толкатель 6 закрепляет из­делие

Кулачковый прижим

Крепление изделия в приспособле­нии производится кулачками /, при­вод на которые передается от штока силового привода 4, систему рыча­гов 2 и шарнирное (плавающее) зве­но 3

Откидной прижим
с самоустанавливающснся
нажимной пятой

Прижим обеспечивает одновремен­ное, в двух направлениях, прижатие изделия к базовым поверхностям приспособления

Шарнирный прижим

Усилие прижима передается закреп­ляемому изделию нажимной плоско­стью Ґ, через систему рычагов 2 от энергоносителя 3

Байонетовый прижим

Поворотный прижим обеспечивает надежное закрепление изделия 2. Прихват /, перемещаемый скалкой 3, поднимаясь при отжатни, поворачи­вается и позволяет снять изделие. Пневмопривод 4 с подвижным ци­линдром. Это позволяет уменьшить обшиє габаритные размеры зажимно­го узла

Двухрычажный прижим

Прижим обеспечивает надежное крепление свариваемого изделия, а криволинейные пазы на зажимных элементах обеспечивают свободный его съем

Рычажный двусторонний зажим

Зажим изделия производится пнев­матическим цилиндром I и системой шарнирных рычагов

Клиновой зажим

При движении клинового штока / влево подпружиненная штанга 2 воз­действует на прихват 3 и зажимает изделие 4. При обратном ходе штан­ги происходит раскрепление изделия

Рычажный прижим с откидным упором

Прижим / и откидной упор 2 цент­рируются относительно изделия на­правляющими 3 и 4

Рычажный зажим

Закии изделия производится ка­чающимся цилиндром / через систему рычагов

Рычажный зажим
с неподвижным цилиндром
и рычагом 2-го рода

На рисунке показано рабочее поло­жение цилиндра при втянутом штоке. Это уменьшает действие боковых уси­лий и предохраняет поверхность што­ка от брызг расплавленного металла при сварке

Рычажный зажим
с неподвижным цилиндром
и рычагом 1-го рода

Цилиндр зажима толкающего дей­ствия расположен на столе приспо­собления. Шток цилиндра защищен кожухом

Зажим подвижным
корпусом пневмоцилиндра

Изделие закрепляется торцовой по­верхностью пневматического цилинд­ра /. Цилиндр в исходное положение возвращается пружиной сжатия 2

Клиновой зажим с откидным, под действие собственного веса, прихва­том

Рычажный зажим
двойного действия

Изделие зажимается рычагом 1 че­рез шарнирный усилитель 2