Šroubové svorky jsou nejrozšířenější v montážních a svařovacích zařízeních, protože poskytují pevné a spolehlivé upevnění sestavených dílů, snadnou konstrukci a údržbu. Výhodou šroubových svorek je také možnost jejich snadného sjednocení a univerzálnost. Závažnou nevýhodou takových svěrek je malý výkon při jejich údržbě a poměrně rychlé opotřebení závitů.
Šroubové svěrky se vyrábějí ve formě trvalých, otočných nebo kloubových šroubů s křídlovými maticemi, volanty nebo pákami, dále ve formě zvedáků, svorek atd.
Rotační a skládací šroubové svěrky jsou nejracionálnější při zajišťování vodorovně umístěných plechových obrobků, protože při jejich odstranění je zajištěn pohodlný přístup k základním plochám zařízení a snadné vyjmutí produktu po montáži nebo svařování. Při upevňování svisle umístěných plechových polotovarů se častěji používají trvalé svorky, protože v tomto případě mohou být díly instalovány shora nebo ze strany.
Je nutné použít šrouby s obdélníkovým nebo trapézovým závitem, které mají větší odolnost proti opotřebení než trojúhelníkové závity.
Zjednodušený výpočet šroubových svorek s jedním závitem lze provést pomocí vzorců:
jmenovitý průměr šroubu – m,
síla působící na rukojeť – Р = , N,
kde A – koeficient rovný 1,4 pro metrické závity;
Q – požadovaná upínací síla, N;
—konstrukční pevnost materiálu šroubu, MPa; pro ocel 40, s ohledem na opotřebení závitu, =80. 100 MPa;
l– rukojeť (volant) rameno, m;
rženatý– průměrný poloměr závitu, m;
— úhel sklonu závitu (pro M8-M52 se v průměru rovná 2°30′);
— úhel tření v závitu.
Čas potřebný k zajištění dílů při použití šroubových svorek lze poněkud zkrátit použitím vícechodých šroubů s větším stoupáním závitu. Neměli bychom však zapomínat na pravidla samobrzdění – úhel stoupání závitu musí být vždy menší než úhel tření třecí dvojice. Volná délka šroubu by neměla být větší než 10d.
Aby se zabránilo vzniku promáčklin na upnuté části, je bezpodmínečně nutné namontovat patku 1 na konec šroubu (obrázek 6). Opěrná plocha boty by měla být několikanásobně větší než průřez šroubu. Botu se doporučuje zajistit dvěma čepy 2.
Obrázek 6 – Schéma opěrné patky na konci upínacího šroubu
Obrázek 7 ukazuje některé šroubové svorky používané v konstrukcích přípravků.
е — skládání šikmým šroubem
Obrázek 7 – Příklady šroubových svorek různých provedení
а – pro lisování dílu shora; b – pro lisování dílu zespodu; v – skládání vodorovným šroubem; г — pro lisování tyčí; e – skládání vertikálním šroubem;
Obrázek 7 – Příklady šroubových svorek různých provedení
a – skládání vertikálním šroubem; з – skládání pomocí vodorovného šroubu
Obrázek 7 – Příklady šroubových svorek různých provedení
Do skupiny šroubových svorek patří také v průmyslu hojně používané svěrky, svěráky a zvedáky (spojky), jejichž příklady provedení a rozměrů jsou na obrázku 8.
a – odnímatelná svorka s vnitřním žebrem; б — odnímatelná svorka bez žebra;
в — skládací svorka; G – svorka se skládacím šroubem; д — svěrák pro montáž dílů s obrubou (čelistové řešení а – od 2 do 6 mm); E – svorka pro utažení plechů k soupravě; a – šroubový zvedák pro roznášení trámů; z — šroubovací spona
Obrázek 8 – Příklady svorek, svěráků a zvedáků (spojky, rozpěrky) různých provedení
Kontrolní otázky
Jaký je důvod širokého používání šroubových svorek?
Jaké typy šroubových svěrek jsou nejúčinnější při zajišťování vodorovně umístěných plechových obrobků?
Jaký typ závitu by měl být preferován při navrhování šroubové svorky?
Šroubové upínače se používají k ručnímu upevňování dílů v zařízeních, dále v mechanizovaných zařízeních a k upínání dílů v satelitních zařízeních používaných pro díly zpracovávané na automatických linkách. Obrobky jsou zajištěny šroubovými svorkami v přípravcích pomocí klíčů, rukojetí, matic a hlavových matic nainstalovaných na konci šroubu.
Jmenovitý (vnější) průměr závitu d=c, c-koeficient, podle typu závitu, pro metrické závity s hrubým stoupáním c=1,4; W je požadovaná upínací síla, N; – tolerance Napětí tah (tlak), pro šrouby z oceli 45, s přihlédnutím k opotřebení závitu = 80. 100 MPa.
d se zaokrouhluje na standardní hodnotu, obvykle od M6 do M48.
Moment M na šroubu (matici): M=rženatýHmotnost (a+φ)+Mtr, rženatý– průměrný poloměr závitu, řženatý= 0,45 d; Úhel stoupání α-závitu, pro závity od M8 do M52 α=3 0 10 , …1 0 51 , (αženatý=2,); φ-úhel tření v závitu (φženatý=10,); Mtr– třecí moment na nosném konci šroubu nebo matice Mtr = Wfrпр, rпр– zmenšený poloměr prstencového konce pro matice:
rпр=[ ( D 3 -d 3 )/( D 3 -d 3 ) 2]/3, D je vnější průměr prstencového konce matice.
S průměrnými hodnotami α=2 0 30 , , φženatý= 10 0, D = 30 d, f = 1,7
Přibližný utahovací moment pro matice M=0.2Wd.
Okamžik uvolnění šroubové svorky (při φ׳>α)
Při odlepování je překonáno statické tření, koeficient. tření závitu (φ a f1) se bere o 30. 50% více než při zapínání.
Vzorec po transformacích:
17, 18. Excentrické svorky. Dát příklad. Výhody, nevýhody, rozsah.
Excentrické svorky. Princip činnosti; konstrukce, vzorce působení síly. Výpočet upínací síly.
Tyto upínače jsou rychle působící, ale vyvíjejí menší upínací sílu než šroubové svěrky, mají omezený lineární pohyb a nemohou spolehlivě pracovat s významnými odchylkami ve velikosti mezi montážním a upínacím povrchem obrobků dané šarže. Zařízení používají kulaté a zakřivené excentrické svorky.
Kulatý excentr (obr. 1) je kotouč nebo váleček, který se otáčí kolem osy Oh posunutý vzhledem ke geometrické ose excentra o určitou hodnotu e, nazývanou excentricita. Pro bezpečné upevnění obrobku musí být excentrické svorky samosvorné.
Kulaté excentry jsou vyrobeny z oceli 20X, cementovány do hloubky 0,8-1,2 mm a následně kaleny na tvrdost HRC 55-60. Z teoretické mechaniky je známo, že podmínkou pro samozabrzdění dvou třecích těles φ ≥ αKde φ — úhel tření; α – úhel elevace, při kterém dochází ke tření. Pokud tedy excentrický úhel zdvihu α v určité poloze ne více než úhel tření φ, pak je excentr samobrzdný. Samobrzdné excentry po upnutí obrobku nemění svou polohu. Samobrzdění excentrických svěrek je zajištěno při určitém poměru jejího vnějšího průměru D k excentricitě e, tj. za předpokladu D/e > 14. Poměr Dе nazývaná excentrická charakteristika.
Při výpočtu hlavních rozměrů kruhového excentru je nutné mít následující hodnoty; δ je tolerance velikosti obrobku od jeho montážní základny k místu, kde na obrobek působí upínací síla, mm; α1‘ – úhel natočení excentrické rukojeti z její výchozí polohy do okamžiku sevření dílu, stupně; W je upínací síla obrobku, N (kgf).
Pokud neexistuje žádné omezení pro úhel natočení α1‘ excentrický, pak jeho výstřednost 2e = s1 + XNUMX + s2 + W / j, kde s1 — vůle pro normální instalaci obrobku v zařízení pro excentr, mm; s2 — excentrická výkonová rezerva, zabraňující jejímu průchodu úvratí (zohledňuje výrobní nepřesnost a opotřebení excentru), mm; j ≈ 118 — tuhost upínacího zařízení přípravku, MN∙m (obvykle j ≈1200 kgf/cm).
Postoj W/j charakterizuje zvětšení vzdálenosti mezi excentrem a obrobkem v důsledku pružného lisování článků systému, který vnímá upínací sílu.
Po přijetí s1 = 0,2 – 0,4 mm a s2=0,4 – 0,5 mm, získáme vzorec pro určení excentricity [mm]:
e = 2/XNUMX+W / (2∙j) + (0,3 – 0,5).
Když je úhel natočení omezen α1‘ excentrický (α1‘ výrazně menší než 180°) excentricita
e = (s1 + δ + W / j) / (1 – cos α1‘).
Poloměr R vnější povrch excentru je určen ze stavu jeho samobrzdění. Po uvážení sil působících na kruhový excentr (viz obr. 1) zjistíme, že výsledná síla Т od upínacích sil (reakce) W a třecích sil F musí být rovna reakční síle a musí směřovat opačně T “ ze strany excentrického čepu. Reakční síla T “ je tečnou ke třecí kružnici o poloměru ρ’. Z obrázku dostaneme (e – ρ‘) / R = sinφ.
kde ρ“— poloměr třecí kružnice, mm; φ = 6 – 8 — úhel statického tření, stupně; R = (e— ρ“)/ hřích φ, mm. Když e ρ“ Rmin = e + r + Δ, kde r je poloměr excentrického čepu, mm; Δ —tloušťka překladu, mm.
Hodnoty ρ’ a r určeno z rovnosti ρ‘= f1“ r,
g de f1 = 0,12 – 0,15 — koeficient statického tření v excentrickém čepu.
Poloměr excentrického čepu lze určit zadáním jeho šířky b: r = W / (2∙b∙σcm)
na b = 2 r . Zde b je šířka excentru na křižovatce s nápravou (osou) (zvolena z konstrukčních důvodů), mm; σcm = 14,7 – 19,6 — dovolené napětí ložiska, MPa (σcm =1,5 – 2 kgf/mm 2):
Pro polosuché povrchy φ =6 – 8°; f = 0,18 – 0,2. Úhel natočení excentru odpovídající nejméně příznivé poloze pro samozabrzdění excentru, α1‘ = 90° + φ.
Šířka pracovní části excentru B = 0,0175∙W∙E / (R∙σ 2 cm), kde W je upínací síla součásti N (kgf); E = 1,96 ∙10 5 – modul pružnosti excentrického materiálu, MPa (E = 2∙10 4 kgf/mm 2); R – poloměr vnější plochy excentru, mm; σcm = 5,88∙10 2 – dovolené napětí ložiska, MPa (kgf/mm 2); (σcm = 60 kgf/mm 2 ),
Kulaté excentry mají malý lineární zdvih a neměly by se používat pro upínání dílů, které mají velkou toleranci rozměrů dílu ve směru jejich upnutí.
Důstojnost kulaté excentry – jednoduchost jejich výroby; nedostatky – změna elevačního úhlu α a upínací sílu W při zajišťování obrobků s velkými rozměrovými odchylkami ve směru upínání.
Křivočaré excentry mají ve srovnání s kulatými následující výhody: 1) velký úhel natočení excentru (100-150°); 2) konstantnější upínací síla obrobků.
Upínací síla obrobku s excentrickou svěrkou je 3-4krát menší než u šroubové svěrky, při stejné délce rukojeti a počáteční síle.
Určit vztah mezi upínací silou W obrobek a moment na excentrické rukojeti po zajištění dílu, zvažte schéma uvedené na Obr. 2. Při upnutí obrobku excentrem na něj působí tři síly: síla N na rukojeti, reakční síla Т od obrobku a reakční síla S od excentrického čepu (osy).
Vlivem těchto sil je excentrická svorka v rovnováze. Reakční síla Т je výsledná upínací síla W a třecích sil F. Součet momentů všech sil působících vzhledem k excentrické rotační ose je roven nule: N∙l – W∙e∙hřích α’ – W∙f∙(R + e∙cos α’) – S∙ρ = 0,
kde f – koeficient. kluzné tření mezi excentrickou plochou a obrobkem. Platnost S ≈ W.
Moment na excentrické rukojeti: N∙l = W∙ [R∙hřích φ + ρ + e∙hřích (α‘ + φ)].
Z výrazu R = (e–ρ)/sinφ pojďme definovat e=R∙sinφ + ρ a dosazením do vzorce dostaneme N∙l=W∙ [e+e∙hřích(α‘ + φ)].
Vyjmutí ze závorek: N∙l=W∙e [1+hřích(α‘ + φ)], kde l — vzdálenost od místa působení síly N na excentrické rukojeti k ose excentrického čepu [N=120 – 190 N (12 – 19 kgf)]; е — výstřednost výstředníku; a’ je úhel natočení excentru při upnutí součásti; φ ≈ 6°—úhel tření.
Pracovní profil zakřivených excentrů je vyroben podle Archimedovy spirály. Křivočaré excentry jsou vyrobeny z ocelí 35 a 45; jejich vnější pracovní plochy jsou tepelně zpracovány na tvrdost HRC 55-60. Hlavní rozměry zakřivených excentrů byly normalizovány.
