Розглянемо ексцентрикові затискачі. Ексцентрик являє собою з'єднання в одній деталі двох елементів - круглого диска радіуса r (Малюнок 2.39 - ексцентрик) і плоского односкосого клина. При повороті ексцентрика навколо осі обертання диска 0 клин входить в зазор між диском і заготівлею і розвиває силу затиску Q.
Малюнок 2.39 - Ексцентрик
Робоча поверхня ексцентриків може бути окружністю (кругові) або спіраллю (криволінійні). Різниця їх полягає в тому, що в розгортці кругових ексцентриків плоский клин виходить криволінійним зі змінним кутом # 945; в залежності від кута повороту # 946; (Малюнок 2.39, б - Ексцентрик), а у криволінійних ексцентриків # 945; не залежить від # 946 ;. Це означає, що криволінійні ексцентрики створюють стабільну силу затиску в партії заготовок, а кругові - немає. При затиску круговими ексцентриками в залежності від коливання розміру НТН в партії заготовок змінюється робочий кут повороту # 946 ;, а отже, кут # 945; і сила затиску Q. У той же час технологія виготовлення кругових ексцентриків значно простіше, ніж криволінійних. Тому широко поширені кругові ексцентрики з кутом # 946; = 30 ÷ 135 ° для зменшення коливань Q1 в партії.
Малюнок 2.40 - Схема затискного механізму з торцевим кулачком
Ексцентрикові затискачі є найбільш швидкодіючими з усіх ручних затискних механізмів. По швидкодії вони порівнянні з пневмозажимами.
Недоліками ексцентрикових затискачів є: мала величина робочого ходу, обмежена величиною робочого ходу, обмежена величиною ексцентриситету; підвищена стомлюваність робітника, так як при відкріпленні заготовки робітникові необхідно прикладати силу, зумовлену властивістю самоторможения ексцентрика; ненадійність затиску при роботі інструмента з ударами або вібраціями через небезпеку самооткрепленія.
Незважаючи на ці недоліки, ексцентрикові затискачі широко використовують в пристроях, особливо для дрібносерійного і серійного виробництв.
При проектуванні ексцентрикового затиску необхідно по необхідної для закріплення заготовки силі затиску Q визначити його конструктивно-розмірні параметри. Вихідними даними для розрахунку є: Тн - допуск на розмір Н заготовки від бази до точки прикладання сили затиску; # 946; - робочий кут повороту ексцентрика від нульового (початкового) положення; Q - необхідна для закріплення заготовки сила. Результатом розрахунку повинні бути: е - ексцентриситет ексцентрика, d - діаметр цапфи, R - радіус робочої поверхні ексцентрика, В - ширина робочої поверхні, l - довжина рукоятки (при ручному затискачі).
якщо кут # 946; повороту ексцентрика не обмежений, то ексцентриситет е визначають з умови. де S1 - мінімальний зазор, що забезпечує вільну установку заготовки c максимальним розміром Н; S2 - запас ходу ексцентрика, що оберігає його від переходу через мертву точку; j - жорсткість вузла затиску. Ставлення Q / j враховує збільшення відстані між заготівлею і ексцентриком за рахунок пружної деформації деталей вузла затиску, що сприймають силу Q.
при вугіллі # 946; <180º величину е можно определить из уравнения перемещений эксцентрика. Это уравнение можно записать из схемы на рисунке 2.40 - Схема зажимного механизма с торцовым кулачком
прийнявши і записавши отримаємо
З іншого боку, необхідна величина робочого ходу визначається умовою
Діаметр цапфи ексцентрика d можна визначити з умови відсутності контактних деформацій зминання, задаючись її шириною b:
де: [# 963; див] - допустиме напруження на зминання матеріалу цапфи.
Радіус робочої поверхні ексцентрика R визначають з умови самоторможения ексцентрика. Для цього необхідно, щоб кут підйому криволінійного клина # 945; був менше кута самоторможения # 945; с. Цю умову можна записати зі схеми на малюнку 2.38, а - Схеми одноплунжерний затискних механізмів. На схемі дію ексцентрика на заготовку умовно замінено дією плоского односкосого клина з кутом # 945; в зазорі між заготівлею і цапфою ексцентрика. Точка дотику похилій площині і цапфи лежить на радіусі R1. з'єднує вісь обертання ексцентрика 0 з точкою М додатки затискної сили. тоді
Прийнявши у формулі (2.100) # 945; = # 945; с. можна розрахувати величину R, що забезпечує самоторможіння ексцентрика.
Ширину робочої частини ексцентрика В (на малюнку 2.39 Ексцентрик не показана) визначають з рівняння напруг зминання в місці контакту його з заготівлею чи проміжної деталлю
де: 0,565 - коефіцієнт; E1. Е2. # 956; 1 # 956; 2 - модулі пружності та коефіцієнти Пуассона, відповідно, для матеріалів ексцентрика і заготовки або проміжної деталі.
Найчастіше між ексцентриком і заготівлею поміщають проміжну деталь (або ексцентрик з'єднують з іншим простим механізмом, наприклад з важільним), виготовлену з однакового з ексцентриком матеріалу. Виготовляти ексцентрики рекомендується зі сталі 20Х з цементацією робочої поверхні на глибину 0,8-1,2 мм і загартуванням до твердості HRC 55-60 (ГОСТ 9061-68). Прийнявши Е1 = Е2 і # 956; 1 = # 956; 2 = 0,25 (для сталі), отримаємо
Рівняння сил в круговому ексцентрики з достатньою для практичних розрахунків точністю можна записати, замінивши дію ексцентрика дією плоского односкосого клина з кутом # 945; в зазорі між цапфою і поверхнею заготовки. Схема такої заміни і сил, що діють на ексцентрик і фіктивний клин, наведена на малюнку 2.37 - схема механізму з плоским клином і сили, що діють на клин. На схемі Ql - сила, що діє. на площину затиску рр, під кутом # 945 ;. Уздовж площині діє сила T = Q'1 cos # 945 ;. Цю силу можна розглядати як зовнішню, що діє на клин з кутом # 945 ;. Тоді, використовуючи формулу (2.102)
З умови рівноваги ексцентрика отримаємо. так як . Підставивши значення Q1 в формулу (2.103) і опустивши cos # 945; як величину, близьку до одиниці при малих кутах # 945 ;, отримаємо
Зусилля розвивається ексцентриком:
де: R1. # 945; - змінні величини. Для користування цією формулою необхідно вміти визначати кут # 945; і радіус R1 в залежності від кута повороту # 946 ;. З прямокутного трикутника MNO (Малюнок 2.39 - Ексцентрик)
При проектуванні ручних ексцентрикових затискачів задаються силою W на рукоятці і з рівняння (2.105) визначають довжину рукоятки
Торцевої кулачок є різновидом клинового механізму, у якого плоский односкосний клин укріплений на циліндрі радіуса r. Для створення сили затиску Q кулачок повинен обертатися навколо осі ОО цього циліндра силою W, яка додається на рукоятці довжиною l (Малюнок 2.40 - Схема затискного механізму з торцевим кулачком). Силу W можна визначити за формулою