Сергей Гаврилов - Клещи, расчеты и чертежи

Центр круглой заготовки находится на вертикальной оси симметрии клещей. Линия приложения силы удержания заготовки проходит по осям центра бобышки и центра заготовки. Плечо момента силы удержания заготовки – кратчайшее расстояние от линии силы удержания до центра клещей. Эти данные позволяют математически точно вычислить положение заготовки Точное положение центра тяжести заготовки позволяет точно определить углы приложения сил, моменты и силы, действующие на детали клешней при захвате заготовки.

для геометрического расчета:

d = 250мм – Наибольший диаметр заготовки

dм = 140мм – Наменьший диаметр заготовки

Dц = 70 мм – Диаметр центра клещевины.

Db = 30 мм. – Диаметр бобышки.

Dр = 26 мм. – Диаметр центрального пальца.

Q = 10000 Н – Усилие от веса заготовки в Ньютонах ( 1020 кгс ).

Lk = 243 мм – Межцентровое губки схвата по центрам Dц – Db .

S = 20 мм. – Толщина средней клещевины.

По заданному: d=250; Dц=70; Db=30;

Тогда Y=( d+Dц )/2 =160 мм.

R=( d+Db)/2 = 140 мм.

Lk = 243 мм – Задано в условиях.

Имеем треугольник с тремя известными сторонами – находим все углы.

Из тупого угла вычитаем 90 градусов – это угол Ан = 17,9764 градуса.

Это угол давления клещевины на заготовку. Fн. – Сила удержания заготовки.

Рассмотрим треугольник О-Оз-П по построению видим что угол О равен углу Ан = 17,97640 . Гипотенуза Y =160 мм. Найдем плечо силы удержания заготовки Fн. Плечо силы Рн = 152,19 мм. ( 15,219 см.). Находим момент раскрывающий захват. Мр=Рн*Fн.

Рассмотрим равнобедренный треугольник Оз-N-M – это геометрическое сложение векторных величин. Основание треугольника Оз-М – это вес заготовки Q = 10000 Н. Нам необходимо вычислить силу давления Fн.

Из построения видно, что Fн = ( Q /2) / ( sin( Ан)). Fн = 5000/0,308625.

Сила давления заготовки на бобышку схвата Fн =16201 Н.

Момент раскрывающий эахват. Мр=15,219*16201. Мр=246563 Н*см.

По рекомендациям – удерживающий момент должен быть больше раскрывающего на 25%. Мз=308204 Н*см.

Конструктивно выбираем цепь повышенной прочности по ГОСТ 30441-79 калибра 14 с минимальным разрывным усилием = 248000 Н.

С классом прочности Т 8. Обозначается как Цепь 14-1-Т8-30 ГОСТ 30441-79. Где цифра 30 – число звеньев цепи в заказе.

Согласно РД 10–33–93 максимальное рабочее усилие будет равно 20 % от разрывного.

F max = 248000/5 = 49600 H.

Предварительно задаем угол наклона цепи к горизонту UЦ = 30 .. Далее определяем усилие на цепи FЦ = ( Q/2 ) /( sin( UЦ )).

FЦ = 5000 /( sin( 30 )). FЦ = 10000 Н. Проверяем по выбранной цепи – усилие на цепь нормальное. Определим необходимое плечо момента силы цепи. По выше найденному – необходимо обеспечить момент закрывания Мз=308204 Н*см. При усилии Fц = 10000 – плечо силы Рц = Мз / Fц.. Рц = 308204 / 10000.. Рц = 30,8204 см. ( 308,2 мм. ).

Далее проводим вспомогательную прямую под углом UЦ = 30 к горизонту через центр клещей « О ». Параллельно этой прямой на растоянии Рц = 308,2 мм. проводим осевую линию цепи Lц. Далее задаем длину цепи. Цепь не должна быть слишком короткой – иначе при меньшем допустимом шаге цепи угол наклона цепи к горизонту станет недопустимо малым. Длина цепи должна быть кратной нечетному числу шагов цепи ( звеньев цепи ) для того, чтобы крайние звенья цепи лежали в одной плоскости. Задаем цепь из одинадцати звеньев. Тогда, при шаге цепи = 38 мм – длина цепи Lц = 418 мм. При шаге цепи = 42 мм – длина цепи Lц = 462 мм. Примечание: Цепь не калиброванная – поэтому шпг цепи может колебаться в пределах 38-42 мм – это следует учитывать. Ведем расчет при Lц = 462 мм. Смотрим рис № 7. Точка пересечения оси цепи с вертикальной осью клещей обозначена как « С ». От точки « С » вдоль оси цепи отложим длину цепи Lц = 462 мм. Получим точку « R ». Это центр отверстия для крепления цепи. В итоге имеем, по построению, два взаимосвязанных треугольника: Треугольник О-С-R и треугольник O-R-B которые полностью определяют основные точки рычага клещей. Треугольник рычага клещей O-R-B имеет размеры сторон: Lk = 243,8 мм. LR =420 мм. Lu = 629 мм. Проверим вариант – когда цепь поставлена с малым допустимым шагом Lц = 418 мм. Установим ножку циркуля в точку « R ». Проводим радиус R = 418 мм до пересечения с вертикальной осью клещей – это новая точка « С ». Проводим новую линию цепи С-R. По построению определим угол наклона линии С-R кгоризонту – UЦ . При построении, для цепи 418 мм угол UЦ = 16,740 . Аналогично ранее расчитанному – зная угол наклона цепи – находим усилие на цепь Fц = 17360 Н. Аналогично построением определим величину плеча момента силы Рц = 237 мм ( 23,7 см. ). Аналогично определим закрывающий момент Мз=411417 Н*см. Вывод: Усилие на цепь в пределах допустимого. Закрывающий момент надежно держит заготовку. Для справки ( смотри рис. 4 ) Хн = 133,3 мм.