Рис. 1 . Конструкция спирально-кулачкового самоцентрирующего патрона и схема сил, действующих на заготовку.
Расчёт спирально-кулачкового патрона
При зажиме заготовки к ключу патрона прикладывается сила Q (рис. 2). Порядка 200...300 Н (Однако!). Длина рукоятки ключа L' обычно равна габариту патрона D (рис. 1). Из условия равновесия шестерни имеем
где F´– тангенциальная сила, действующая по среднему радиусу делительной окружности шестерни; r1 – средний радиус делительной окружности; F – суммарная сила трения в контакте; dш – диаметр шестерни в верхней опоре (рис. 2);
Для определения силы трения Fcнеобходимо определить действующие в контакте радиальную Frи осевую Foсилы:
f – коэффициент трения (0.1…0.2), β2 – половина угла делительного конуса шестерни;
Сила F’ создаёт на короне крутящий момент и на среднем диаметре реализует силу F, передвигающую кулачёк в радиальном направлении. Сила определяется из условия
Рис. 3. Схема сил, действующих на кулачок патрона
Для определения сил пользуются прямоугольной системой координат OXYZ. В данной системе сила F стремится переместить кулачок по направлению Y и повернуть вокруг оси Z. Из условия равновесия сил и моментов
Отсюда можно определить статическую силу зажима T.
При работе станка, например, токарного, с определённой частотой вращения шпинделя niсоздаётся центробежная сила
Если сила
В практике необходимо определять максимальную мощность, передаваемую от привода станка к патрону без проскальзывания (проворота) заготовки, т.е. зону применения данного патрона. Эту зону определяют в зависимости от крутящего момента резания Mр , для которого необходимая сила зажима, кН,
где
С учётом того, что развиваемый двигателем момент
где
Другие конструкции патронов см. приложение к лекции 7 , а также в источнике /5/.