<<
>>

§15. Расчет клавишных зажимных устройств

  Как и выше, методика расчета клавишного зажимного устройства дана применительно к типовому зажимному устройству, представленному на рис. 9.
Расчет начинается с определения необходимых усилий на клавишах зажимного устройства.
Методы этого расчета изложены в § 9.
Если задано погонное усилие прижатия кромки листа к стенду (на концах клавишей) р (кгс/пог. см), определяемое по формулам (8), (9), (12) или (17), то необходимое усилие шланга Q, приходящееся на единицу его длины, определится из уравнения моментов относительно оси шарнира 6 как
(77)
(78 gt; где G — вес клавишей и шланга, приходящийся на единицу дли ны, кгс/см;— плечи действия сил, см (см. рис. 9); рх —
сопротивление возвратных пружин, приходящееся на единицу длины кромки, кгс/см.
Усилие возвратной пружины р1 должно быть достаточным для того, чтобы преодолеть собственный вес клавишей и шланга, быстро вытеснить воздух из шланга и сплющить его (в нерабочем состоянии). Для сравнительно быстрого удаления воздуха и сплющивания шланга требуется приложить к шлангу усилие, равное примерно 5% от полезной нагрузки шланга Q. Следовательно, для определения необходимого усилия возвратной пружины р* можно написать следующее уравнение моментов (при нерабочем состоянии шланга):
(79)
(80)
гдеalt="" />— расстояние от оси шарнира до центра тяжести клавишей со шлангом.
Если подставить в уравнение (77) вместо произведения его значение из формулы (79), то после несложных преобразова-

ний это уравнение приобретет следующий вид: pi — 0,95Ql3 = 0, откуда
(81)
Подставив это значение в формулу (80), получим выражение для расчетного усилия пружины, не зависящее от величины Q:
(82)
Для зажимного устройства, представленного на рис. 9, было определено необходимое погонное усилие прижатия кромки листа к стенду р = 20 кгс/см (см. § 8). Собственный вес клавишей со шлангом по предварительному подсчету равен G = 0,5 кгс на единицу длины кромки. Подставляя численные значения величин р и G, а также указанные на рис. 9 размеры плеч в формулы (75) и (76), получаем

По конструктивным соображениям, а также из условий равномерного распределения усилия по длине стыка шаг клавишей выбран равным t = 25 см. Следовательно, необходимое давление шланга на каждую клавишу будет
Усилие возвратной клавишной пружины Р11РуЖ = pt = 4*25 = = 100 кгс.
По условиям эксплуатации стенда и ввиду возможной волнистости листов достаточно, чтобы вертикальный ход прижимного конца клавиши был 30 мм. К этой величине надо прибавить величину вертикальной упругой деформации несущих балок, которая равна 9 мм (см.
§ 13). Таким образом, общий ход клавишей должен быть hH = 40 мм.
С учетом соотношения плечо рычага — клавиша соответствующий ход шланга будет равен
а ход возвратной пружины

При давлении сжатого воздуха q = 5 ати необходимый диаметр шланга определится выражением (61), если подставить в него найденные выше численные значения входящих величин:

Выберем прорезиненный пожарный рукав с внутренним диаметром d = 75 мм. Этот диаметр несколько больше расчетного. Поэтому, если в данном случае превышение заданного усилия не-


допустимо (например, из-за опасности возникновения трещин в шве при деформациях типа «домик»), то давление сжатого воздуха в шланге должно быть соответственно снижено (с помощью регулятора давления). Это допускаемое давление (на регуляторе) определяется формулой (62) в зависимости от диаметра выбранного шланга и допускаемого усилия на прижимах:



Проверим прочность клавиша на изгиб под действием усилия шлангового пневматика. Пластина клавиша 7 нагружена на своем прижимном конце силой Р = pt = 20-25 = 500 кгс, где t — шаг клавишей. Наибольший изгибающий момент действует под шлангом: Мп = Р1А = 500 • 16 = 8000 кг-см. При ширине пластины Ъ = 10 см и толщине 6 = 2 см напряжение изгиба



Это для стали Ст. 4 вполне допустимо, особенно если учесть, что в опасной зоне изгиба пластина 7 подкреплена подложкой 8} не учитываемой в расчете на прочность.
Размеры возвратной клавишной пружины подбирают или рассчитывают по необходимому усилию РПруж = 100 кгс и ходу пружины х = 13 мм. Подбор пружины производится по ГОСТ 13764—68—13776—68 на винтовые цилиндрические пружины.
При проектном расчете пружины диаметр проволоки определяется по формуле
(83)
где— отношение среднего диаметра пружины к диа
метру проволоки; К — поправочный коэффициент, учитывающий кривизну витков; при изменении с от 4 до 12 этот коэффициент изменяется соответственно от 1,37 до 1,11 [101. В нашем примере можно принять с = 6 и К = 1,24.

При допускаемом напряжении кручения [т! = 50 кгс/мма по формуле (83) получим

Средний диаметр пружины Dnруж = cdu = 6-6 = 36 мм, наружный диаметр пружины
Определение необходимого числа витков i пружины и ее длины производится исходя из заданного рабочего хода пружины х и минимального усилия пружины Pmin (при сплющенном шланге):
(84)

где              — сжатие витка от единичной силы; G — модуль
сдвига (для стали G = 8000 кгс/мм2). В нашем случае можно принять Prain = 0,8РПруж и, следовательно, расчетное число витков

Полное число виткое
Длина пружины в рабочем сжатом состоянии Z/p = i0 (d -f 1) = = 20 (6 + 1) = 140 мм, где 1 мм — минимальный зазор между витками. Длина пружины в свободном состоянии

Коэффициент и оценивает, какую часть полной осадки пружины составляет ее рабочий ход х, соответствующий изменению силы от РпружДо Pmin* Так как упругая осадка пружины пропорциональна изменению силы, то значение этого коэффициента определится из выражения

Шаг навивки винтовой пружиныalt="" />
Приведенный выше расчет пневмошлангового зажимного устройства произведен исходя из заданной величины рабочего хода клавишей с учетом прогиба несущих балок посередине их длины. Так какТю концам балок их прогиб равен нулю, рабочий ход клавишей в этих местах будет меньше на величину прогиба (в нашем примере на 9 мм). Таким образом, вследствие упругости несущей конструкции рабочий ход клавишей, а следовательно, и шлангов, является величиной переменной по длине балки — от минимального значения по концам балки до максимального — по ее середине. В рассмотренном выше примере ход клавишей изменяется от 31 мм по концам балок до 40 мм посередине, а ход шланга — от 22,5 до 29 мм. Соответственно будет изменяться и погонное усилие прижатия, поскольку давление шланга-пневматика зависит от степени его сжатия и, следовательно, от его рабочего хода [см. формулу (63)].
Если по каким-либо соображениям (например, из-за опасности возникновения трещин при деформациях типа «домик») необходимо обеспечить величину погонного усилия постоянной по всей длине балок и не зависящей от их упругой деформации, то под шланги необходимо уложить и закрепить монтажные подкладки переменной толщины, равной прогибу в данном сечении балки. После такого монтажа свободный (проходной) зазор между клавишами и стендом в незажатом состоянии по концам балки будет

больше, чем по ее середине, на величину максимального прогиба балки под нагрузкой. В рассматриваемом зажимном устройстве проходной зазор по концам будет равен 40 мм, а посередине балки — 31 мм.
Балка под действием равномерно распределенной нагрузки изгибается по кривой, описываемой уравнением
lt;85gt;
где— величина прогиба в сечении балки, находящемся на расстоянии х от опоры.
Пользуясь уравнением (85), можно заранее определить необходимую толщину подкладки в любом месте балки (разумеется, с учетом начальной строительной непрямолинейности последней).
Монтаж шлангов-пневматиков на регулировочных подкладках, как и монтаж рельсовых путей для сварочного автомата с применением аналогичных подкладок, имеет целью не только устранение вредного влияния упругих деформаций несущей балки, но и компенсацию неточностей в размерах балки после ее сварки и монтажа, в том числе компенсацию ее остаточной кривизны.
Если вместо шланга-пневматика в качестве силового привода применить ряд пневмо- или гидроцилиндров (см. рис. 6), то упругие деформации балки и ее начальная кривизна не будут влиять на величину прижимного усилия, так как усилие на поршни цилиндра, в противоположность усилию шланга, не зависит от величины его хода. Из этого, однако, не следует делать вывод о том, что применение цилиндров вместо шланга позволяет полностью игнорировать упругие деформации балки и ее кривизну. Отрицательное влияние этих деформаций на работу зажимного устройства, в частности на ход клавишей и монтаж направляющих для автомата, все же остается. Необходимая величина хода клавишей по-прежнему должна назначаться с учетом упругого изгиба и скручивания балки. Точно так же монтаж рельсовых путей для сварочного автомата должен производиться на регулировочных подкладках с учетом упругих деформаций несущей балки под действием зажимного устройства.
Силы, действующие на несущие балки зажимного устройства (верхние и нижние), при большой длине стенда достигают весьма значительной величины. Так, в рассмотренном выше примере (см. рис. 9) при длине стенда 6,5 м нагрузка на обе верхние балки от действия клавишных прижимов составляет 26 тс, а в стенде, представленном на рис. 6, предназначенном для сборки и автосварки стыковых соединений полотнищ нефтяных резервуаров длиной до 20 м, нагрузка достигает 50 тс на каждую из верхних балок и до 110 тс — на нижнюю. При таких больших усилиях весьма важное значение приобретает способ закрепления этих балок на опорах или фундаменте. Наилучший способ заключается в создании замкнутой силовой системы, при которой верхние балки

соединены с нижней по своим концам и, таким образом, служат друг другу опорами (см. рис. 13). В этом случае фундамент воспринимает лишь собственный вес стенда, а не отрывающие реактивные силы от действия прижимов.
<< | >>
Источник: Севбо П. И.. Конструирование и расчет механического сварочного оборудования. 1978

Еще по теме §15. Расчет клавишных зажимных устройств:

  1. 3.3 Расчет давления на дросселирующем устройстве при бурении
  2. § 1. Общие положения о расчетах Статья 861. Наличные и безналичные расчеты
  3. § 5. Расчеты чеками Статья 877. Общие положения о расчетах чеками
  4. § 3. Расчеты по аккредитиву Статья 867. Общие положения о расчетах по аккредитиву
  5. § 4. Расчеты по инкассо Статья 874. Общие положения о расчетах по инкассо
  6. § 2. Расчеты платежными поручениями Статья 863. Общие положения о расчетах платежными поручениями
  7. Севбо П. И.. Конструирование и расчет механического сварочного оборудования, 1978
  8. Глава 46. РАСЧЕТЫ
  9. Пример расчета
  10. 8.5. Расчет предохранительных мембран
  11. Средства международных расчетов
  12. Расчет риска
  13. 8.2. Расчет предохранительных клапанов