Как закрутить эксцентрик в мебели: инструкция по монтажу

• 9 Января, 2021
• Советы по ремонту
• Иван Гресько

При производстве корпусной мебели некоторые изготовители для скрепления деталей используют гвозди. Их недостаток в том, что они не могут обеспечить многократную сборку-разборку. В этом плане гораздо удобнее применять саморезы. Однако они разрушают текстуру заготовки. Особенно это заметно при использовании ДВП и ДСП.

Поэтому многие мастера отдают предпочтение традиционным болтам с гайками. Эта мебельная фурнитура в свое время обеспечивала высокую прочность соединений. Однако и ее нельзя назвать идеальной. Дело в том, что болты и гайки ухудшают внешний вид конструкции.

Как утверждают специалисты, самой надежной считается мебельная эксцентриковая стяжка. Несмотря на то, что производство мебели является сложным технологическим процессом, ее можно собрать в домашних условиях. По этой причине многих начинающих мастеров интересует вопрос, как закрутить эксцентрик. Данный способ крепления считается самым надежным. Поэтому многие стараются использовать именно его. Как правильно закрутить эксцентрик? Какие существуют плюсы и минусы у данного типа крепления? Ответы на эти вопросы в предлагаемой вашему вниманию статье.

Описание способа крепления

Прежде чем интересоваться, как закрутить эксцентрик, нужно ознакомиться с устройством эксцентриковой стяжки. В целом она состоит из двух компонентов. Это эксцентрик и шток. Первый находится на одной детали мебели, а второй — на другой.

Соединение частей мебели осуществляется путем проворачивания эксцентрика в штоке. Размеры этих деталей бывают самые разные, например, 34, 26 или 10 мм. Наиболее распространенным считается 15-миллиметровый эксцентрик. Размер зависит от габаритов и предназначения мебели, которую собирают. Например, для небольших полок подойдет 10-миллиметровый эксцентрик. Чтобы соединить детали в корпусной мебели, понадобятся большие детали (34 и 26 мм.).

Что представляет собой мебельная эксцентриковая стяжка

В комплект деталей мебельной эксцентриковой стяжки, в зависимости от разновидности и производителя, входит от двух до четырех элементов: стержень, муфта для крепления стержня в корпус, эксцентрик (цилиндр) и заглушка, которая закрывает торцевую поверхность эксцентрика.

Прочность и незаметность деталей обеспечивает поворот цилиндра вокруг его оси. На видимых поверхностях эксцентрики больших размеров закрывают заглушками, а вот закрывать цилиндры с диаметром меньше 15 мм – не обязательно.

Стержень изготавливают из алюминиевых или цинковых сплавов под высоким давлением. Его создают таким способом, что при вворачивании, стяжка всегда будет правильно функционировать – так как у них есть уступ, который упирается в торец муфты или поверхность детали. Головку Т-образной формы оснащают специальным шлицем, от которого зависит правильное вворачивание стержня в отверстие. Шлиц может быть прямым, крестовым или универсальным. От нижней поверхности стержня зависит надежность самой стяжки, ведь именно она принимает на себя все усилие.

Стержень может быть разной конструкции, для классического соединения, двухстороннего или углового.

Есть два основных вида муфт – пластмассовые и металлические муфты. Первые вдавливаются в поверхность и крепятся с помощью специальных наружных колец, а вторые вворачиваются в специальные ранее просверленные отверстия. При любом из вышеперечисленных способов монтирования важно знать, что от того, как вмонтирована головка, зависит прочность стяжки и если положение головки стержня слишком низкое или слишком высокое, то усилие в соединении будет непрочное. В особенности это касается деталей с диаметром эксцентрика 15 мм.

Эксцентрики стяжек внешне похожи на цилиндр, но при этом они имеют различный диаметр, высоту и толщину. Торец цилиндра на одной из сторон снабжается крестообразным шлицем, который обеспечивает поворачивание во время сборки. То есть все усилия производителей элементов такой стяжки направлены на то, чтобы сделать ее максимально прочной, а для этого нужно предупредить обратный поворот эксцентрика даже при значительных нагрузках, вибрациях и других факторах, которые могут повлиять на ее положение.

Достоинства эксцентриковой стяжки

Судя по отзывам, многие мастера отдают предпочтение данному способу крепления. Высокая популярность соединения элементов мебельной конструкции посредством эксцентриков объясняется тем, что детали можно собирать и разбирать неоднократно. Примечательно, что выполняется это быстро. Больших физических усилий прилагать не требуется. Кроме того, у мастера появляется возможность соединять изделия под самыми различными углами.

С конфирматами это также возможно. Однако после очередной разборки-сборки материал теряет свою жесткость. Стоит отметить, что данный способ не только обеспечивает надежность и прочность крепежа, но и не портит внешний вид мебели. Евровинт (как еще называют эксцентрик мебельщики) стоит не очень дорого, имеет высокий эксплуатационный ресурс и способен выдерживать внушительные нагрузки.

Преимущества и недостатки

Как и у всякого вида крепежных элементов, эксцентриковое соединение имеет свои положительные и отрицательные стороны. Рассмотрим их на примере таблицы.

Таблица 1. Преимущества и недостатки эксцентриковой стяжки

Слабые стороны

Несмотря на наличие неоспоримых достоинств, эксцентриковая стяжка не лишена некоторых недостатков. К слабым сторонам можно отнести:

1. Необходимость в точных расчетах. Важно правильно выполнить разметку под отверстия для крепежной фурнитуры. В противном случае мебельные заготовки будут скреплены криво.
2. Трудоемкость. Из-за своей сложности эта технология монтажа доступна только опытным мастерам.
3. Если сравнивать эксцентрики с конфирматами, то стоят они несколько дороже.

Разметка под эксцентриковую стяжку

Перед тем как приступить к изготовлению пазов под эксцентриковую стяжку необходимо сделать разметку. Разметку достаточно легко выполнить вручную с помощью линейки. Для этого удобно положить соединяемые детали друг на друга с небольшим смещением и сделать отметки под пазы.

Разметка эксцентриковой стяжки. Разметка может быть выполнена вручную. Если проводить ее аккуратно, то это не скажется на установку эксцентриковой стяжки.

Более удобным и точным способом разметки является применение специального шаблона. Шаблон для эксцентриковой стяжки позволяет точно разметить место установки и не наделать ошибок. Его можно приобрести готовый или сделать своими руками. Готовый шаблон позволяет размечать пазы для крепежа любого размера, что полностью перекрывает всю размерную цепь штоков.

Шаблон под эксцентриковую стяжку. С помощью данного шаблона можно точно выполнить разметку под эксцентриковую стяжку.

Что понадобится для работы

Перед тем как закручивать мебельный эксцентрик, подготовьте такие инструменты:

• Отвертку.
• Шуруповерт.
• Линейку и карандаш. Многие домашние умельцы используют шаблон. Вы можете сделать его собственноручно или обзавестись уже готовым.
• Сверла. Они должны иметь диаметр 8 и 5 мм.
• Фрезу. Некоторые называют этот инструмент сверлом Форстнера.

Когда все необходимое будет в наличии, можете приступать к выполнению работы. Рассмотрим подробно, как закручивать эксцентрик в мебели.

С чего начать

В первую очередь нужно выполнить разметку. Посредством линейки и карандаша или шаблона четко определите места, в которых будут отверстия. Проверьте еще раз, правильно ли вы их разметили, так как от точности зависит дальнейшая сборка и конечный результат. Чтобы надежно и качественно закрутить эксцентрик, далее нужно сделать следующее:

1. Аккуратно высверлите отверстие под паз, в котором будет располагаться шток. Чтобы не испортить заготовку, используйте на данном этапе ограничитель.
2. Когда отверстие будет готово, вставьте шток. Желательно, чтобы он над полотном выступал примерно на 0,6 см.

Монтаж второй детали соединения

Перед тем как установить эксцентрик, нужно приготовить для него паз. Высверлите его, используя фрезу Форстнера. Как утверждают специалисты, для паза под эксцентрик важна глубина. В целом вы можете ограничиться 15-миллиметровым отверстием.

Следует отметить, что паз нельзя делать сквозным. Эксцентрик должен в него войти полностью на всю высоту и при этом быть на одном уровне с полотном заготовки.

Чтобы не ошибиться с местом для отверстия, используя шаблон или линейку. От нижнего края отступите 34 мм, а от бокового торца — 5 мм. Центр отверстия под паз для эксцентрика будет в точке пересечения.

ЭКСЦЕНТРИКИ, ИХ ВИДЫ И ПРИМЕНЕНИЕ.

В настоящее время одна из самых распространенных стяжек для сборки мебели – это эксцентрики. За счет низкой цены, относительно простотой установки, эстетичности внешнего вида (фурнитура не видна с внешней стороны мебели и аккуратно расположена внутри конструкции) и возможности многоразового использования эксцентриковая стяжка давно пользуется большой популярностью у мебельщиков.

Эксцентриковые стяжки многообразны: есть стяжки, полностью выполненные из металла, в пластиковом корпусе, усиленные, отличающиеся размером и функциональным предназначением.

Также многообразен и ассортимент штоков для эксцентриковых стяжек, которые являются обязательными компонентами, дополняющими эксцентрики: стандартные и угловые штоки, штоки эконом-варианта с пластиковым элементом, штоки с метрической резьбой под футорку или с резьбовым окончанием.

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ЭКСЦЕНТРИКИ.

Подходят для самых популярных толщин плит, которые используются в России для производства мебели: 16, 18, 22, 25, 30 мм. В теле эксцентриков для плит 16 и 18 мм присутствуют специальные насечки, которые предотвращают ослабление и раскручивание стяжки.

Ассортимент штоков для металлических эксцентриков достаточно широк, что позволяет мебельщику использовать различные типы соединений:

— перпендикулярное соединение

— двойное перпендикулярное соединение

— угловое соединение

На схемах вы можете видеть два вида угловых штоков, которые позволяют соединить две плиты под углом от 30 до 180°, например, это могут быть какие-либо угловые элементы конструкции или нестандартные фасады для ящиков.

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ЭКСЦЕНТРИКИ, ОБЛАЧЕННЫЕ В ПЛАСТИКОВЫЕ ИЛИ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОРПУСА.

Используются в основном при производстве шкафов-купе. С помощью этих стяжек собираются корпуса шкафов. Также такие стяжки используются для установки полок внутри шкафа, чтобы обеспечить достаточную жесткость конструкции.

Металлический эксцентрик в пластиковом корпусе подходит для плит толщиной 16, 18 и 25 мм. Пластиковый корпус представлен в нескольких цветах, что позволяет использовать стяжку с различными вариантами плит: однотонные или древоподобные, светлые или темные.

Эксцентрик в металлическом корпусе подходит для плит толщиной 16 и 18 мм. Такой эксцентрик идеально сочетается с петлями и полкодержателями, таким образом, поддерживается общий цветовой стиль внутреннего дизайна мебели.

По форме корпуса выделяют эксцентрики с бортиком и без бортика.

Эксцентрик без бортика

Позволяет осуществлять установку полки в двух вариантах: вертикально и горизонтально.

Эксцентрик с бортиком

Предусматривает только вертикальную установку полки, при этом бортик препятствует выпадению полки со штоков, обеспечивая горизонтальную фиксацию.

ЭКСЦЕНТРИКИ В КОРПУСЕ С ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ФУТОРКОЙ.

Используются для сборки более массивных конструкций. Данные эксцентрики выдерживают большую нагрузку на излом и также представлены в двух корпусах: пластик и металл.

Данная группа эксцентриков обеспечивает следующие соединения:

— перпендикулярное

Это соединение обеспечивают три вида штока: с острым резьбовым окончанием (саморез), с тупым резьбовым окончанием (евровинт) и с метрической резьбой (под футорку). Безусловно, самый простой по установке вариант – это шток под саморез. Два остальных штока (евровинт и под футорку) требуют дополнительного сверления в боковине конструкции, но при этом обеспечивают более надежное соединение.

— двойное перпендикулярное соединение

Такое соединение используется при соосной установке полок на одну боковину. Во-первых, это позволяет установить полки на одном уровне, что, безусловно, придает конструкции более презентабельный вид. Во-вторых, позволяет производителю мебели сэкономить на материале, используя вместо двух всего одну боковину. В-третьих, сверлится всего одно сквозное отверстие, и тем самым упрощается производственный цикл. Данные штоки можно использовать с плитами толщиной от 16 до 22 мм.

УСИЛЕННЫЕ ЭКСЦЕНТРИКОВЫЕ СТЯЖКИ.

Их, в основном, используют для сборки массивных конструкций, в которых применяются толстые плиты от 22 мм и требуется очень надежное соединение. Нередко данные стяжки используют для сборки каркаса кровати или дивана.

Для установки данной стяжки необходимо сверлить отверстие в плите диаметром 35 мм.

Изготовление прохода для штока

Когда отверстия под крепежные элементы будут сделаны, приступайте к приготовлению прохода под шток. Выполняют его на поверхности той заготовки, где расположен эксцентрик. Проход для штока должен располагаться с торцовой стороны. Для выполнения этого действия вам понадобится 8-миллиметровое сверло. Важно, чтобы проход располагался по центру относительно паза под эксцентрик.

Поэтому на данном этапе используйте линейку, рулетку или шаблон. Если этой рекомендацией пренебречь, то приготовленные пазы могут не совпасть. В результате мебель будет собрана криво.

Завершающий этап

Теперь вы можете соединять детали мебельной конструкции. Для этой цели приложите заготовки таким образом, чтобы шток оказался в проходе. Как закручивать эксцентрики? Сделать это достаточно просто. Сначала вставляют эксцентрик в паз, а затем тщательно затягивают, используя крестовую отвертку.

В итоге мебельные элементы будут надежно скреплены друг с другом.

На что обратить внимание

Чтобы качественно закрутить эксцентрик, специалисты рекомендуют правильно располагать шток. Его не стоит сильно закручивать. В противном случае эксцентрик не будет поворачиваться на 180 градусов. Тогда закрепить соединение у вас не получится. Если же шток не полностью закрутить, то детали в мебельной конструкции будут соединены недостаточно плотно. Какое сверло выбрать для эксцентриковой стяжки, зависит от размера штока. Отверстие, посредством которого он будет соединен с эксцентриком, чаще всего делают диаметром 8 мм.

Эксцентриковые механизмы

Рассмотрим эксцентриковые зажимы. Эксцентрик представляет собой соединение в одной детали двух элементов – круглого диска радиуса r (Рисунок 2.39 – Эксцентрик) и плоского односкосого клина. При повороте эксцентрика вокруг оси вращения диска 0 клин входит в зазор между диском и заготовкой и развивает силу зажима Q.

Рисунок 2.39 – Эксцентрик

Рабочая поверхность эксцентриков может быть окружностью (круговые) или спиралью (криволинейные). Различие их заключается в том, что в развертке круговых эксцентриков плоский клин получается криволинейным с переменным углом α в зависимости от угла поворота β (Рисунок 2.39, б – Эксцентрик), а у криволинейных эксцентриков α не зависит от β. Это означает, что криволинейные эксцентрики создают стабильную силу зажима в партии заготовок, а круговые – нет. При зажиме круговыми эксцентриками в зависимости от колебания размера НТн в партии заготовок изменяется рабочий угол поворота β, а следовательно, угол α и сила зажима Q. В то же время технология изготовления круговых эксцентриков значительно проще, чем криволинейных. Поэтому широко распространены круговые эксцентрики с углом β=30÷135° для уменьшения колебаний Q1 в партии.

Рисунок 2.40 — Схема зажимного механизма с торцовым кулачком

Эксцентриковые зажимы являются самыми быстродействующими из всех ручных зажимных механизмов. По быстродействию они сравнимы с пневмозажимами.

Недостатками эксцентриковых зажимов являются: малая величина рабочего хода, ограниченная величиной рабочего хода, ограниченная величиной эксцентриситета; повышенная утомляемость рабочего, так как при откреплении заготовки рабочему необходимо прикладывать силу, обусловленную свойством самоторможения эксцентрика; ненадежность зажима при работе инструмента с ударами или вибрациями из-за опасности самооткрепления.

Несмотря на эти недостатки, эксцентриковые зажимы широко используют в приспособлениях, особенно для мелкосерийного и серийного производств.

При проектировании эксцентрикового зажима необходимо по требуемой для закрепления заготовки силе зажима Q определить его конструктивно-размерные параметры. Исходными данными для расчета являются: Тн – допуск на размер Н заготовки от базы до точки приложения силы зажима; β – рабочий угол поворота эксцентрика от нулевого (начального) положения; Q – требуемая для закрепления заготовки сила. Результатом расчета должны быть: е – эксцентриситет эксцентрика, d – диаметр цапфы, R – радиус рабочей поверхности эксцентрика, В – ширина рабочей поверхности, l – длина рукоятки (при ручном зажиме).

Если угол β поворота эксцентрика не ограничен, то эксцентриситет е определяют из условия , где S1 – минимальный зазор, обеспечивающий свободную установку заготовки c максимальным размером Н; S2 – запас хода эксцентрика, предохраняющий его от перехода через мертвую точку; j – жесткость узла зажима. Отношение Q/j учитывает увеличение расстояния между заготовкой и эксцентриком за счет упругой деформации деталей узла зажима, воспринимающих силу Q.

При угле β < 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

(2.96)

приняв и записав получим

. (2.97)

С другой стороны, необходимая величина рабочего хода определяется условием

тогда,

откуда

(2.98)

Диаметр цапфы эксцентрика d можно определить из условия отсутствия контактных деформаций смятия, задаваясь ее шириной b:

(2.99)

где: [σсм] – допускаемое напряжение на смятие материала цапфы.

Радиус рабочей поверхности эксцентрика R определяют из условия самоторможения эксцентрика. Для этого необходимо, чтобы угол подъема криволинейного клина α был меньше угла самоторможения αс. Это условие можно записать из схемы на рисунке 2.38, а — Схемы одноплунжерных зажимных механизмов. На схеме действие эксцентрика на заготовку условно заменено действием плоского односкосого клина с углом α в зазоре между заготовкой и цапфой эксцентрика. Точка касания наклонной плоскости и цапфы лежит на радиусе R1, соединяющем ось вращения эксцентрика 0 с точкой М приложения зажимной силы. Тогда

откуда

(2.100)

Приняв в формуле (2.100) α = αс, можно рассчитать величину R, обеспечивающую самоторможение эксцентрика.

Ширину рабочей части эксцентрика В (на рисунке 2.39 Эксцентрик не показана) определяют из уравнения напряжений смятия в месте контакта его с заготовкой или промежуточной деталью

(2.101)

где: 0,565 – коэффициент; E1, Е2, μ1 μ2 – модули упругости и коэффициенты Пуассона, соответственно, для материалов эксцентрика и заготовки или промежуточной детали.

Чаще всего между эксцентриком и заготовкой помещают промежуточную деталь (или эксцентрик соединяют с другим простым механизмом, например с рычажным), изготовленную из одинакового с эксцентриком материала. Изготовлять эксцентрики рекомендуется из стали 20Х с цементацией рабочей поверхности на глубину 0,8-1,2 мм и закалкой до твердости HRC 55-60 (ГОСТ 9061-68). Приняв Е1 = Е2 и μ1 =μ2=0,25 (для стали), получим

откуда

(2.102)

Уравнение сил в круговом эксцентрике с достаточной для практических расчетов точностью можно записать, заменив действие эксцентрика действием плоского односкосого клина с углом α в зазоре между цапфой и поверхностью заготовки. Схема такой замены и сил, действующих на эксцентрик и фиктивный клин, приведена на рисунке 2.37 – схема механизма с плоским клином и силы, действующие на клин. На схеме Ql – сила, действующая. на плоскость зажима рр, под углом α. Вдоль плоскости действует сила T=Q′1 cos α. Эту силу можно рассматривать как внешнюю, действующую на клин с углом α. Тогда, используя формулу (2.102)

(2.103)

Из условия равновесия эксцентрика получим , так как . Подставив значение Q1 в формулу (2.103) и опустив cos α как величину, близкую к единице при малых углах α, получим

(2.104)

Усилие развиваемое эксцентриком:

(2.105)

где: R1, α – переменные величины. Для пользования этой формулой необходимо уметь определять угол α и радиус R1 в зависимости от угла поворота β. Из прямоугольного треугольника MNO (Рисунок 2.39 — Эксцентрик)

(2.106)

При проектировании ручных эксцентриковых зажимов задаются силой W на рукоятке и из уравнения (2.105) определяют длину рукоятки

(2.107)

Торцевой кулачок

Торцевой кулачок является разновидностью клинового механизма, у которого плоский односкосный клин укреплен на цилиндре радиуса r. Для создания силы зажима Q кулачок должен вращаться вокруг оси ОО этого цилиндра силой W, приложенной на рукоятке длиной l (Рисунок 2.40 – Схема зажимного механизма с торцовым кулачком). Силу W можно определить по формуле

(2.108)

Рассмотрим эксцентриковые зажимы. Эксцентрик представляет собой соединение в одной детали двух элементов – круглого диска радиуса r (Рисунок 2.39 – Эксцентрик) и плоского односкосого клина. При повороте эксцентрика вокруг оси вращения диска 0 клин входит в зазор между диском и заготовкой и развивает силу зажима Q.

Рисунок 2.39 – Эксцентрик

Рабочая поверхность эксцентриков может быть окружностью (круговые) или спиралью (криволинейные). Различие их заключается в том, что в развертке круговых эксцентриков плоский клин получается криволинейным с переменным углом α в зависимости от угла поворота β (Рисунок 2.39, б – Эксцентрик), а у криволинейных эксцентриков α не зависит от β. Это означает, что криволинейные эксцентрики создают стабильную силу зажима в партии заготовок, а круговые – нет. При зажиме круговыми эксцентриками в зависимости от колебания размера НТн в партии заготовок изменяется рабочий угол поворота β, а следовательно, угол α и сила зажима Q. В то же время технология изготовления круговых эксцентриков значительно проще, чем криволинейных. Поэтому широко распространены круговые эксцентрики с углом β=30÷135° для уменьшения колебаний Q1 в партии.

Рисунок 2.40 — Схема зажимного механизма с торцовым кулачком

Эксцентриковые зажимы являются самыми быстродействующими из всех ручных зажимных механизмов. По быстродействию они сравнимы с пневмозажимами.

Недостатками эксцентриковых зажимов являются: малая величина рабочего хода, ограниченная величиной рабочего хода, ограниченная величиной эксцентриситета; повышенная утомляемость рабочего, так как при откреплении заготовки рабочему необходимо прикладывать силу, обусловленную свойством самоторможения эксцентрика; ненадежность зажима при работе инструмента с ударами или вибрациями из-за опасности самооткрепления.

Несмотря на эти недостатки, эксцентриковые зажимы широко используют в приспособлениях, особенно для мелкосерийного и серийного производств.

При проектировании эксцентрикового зажима необходимо по требуемой для закрепления заготовки силе зажима Q определить его конструктивно-размерные параметры. Исходными данными для расчета являются: Тн – допуск на размер Н заготовки от базы до точки приложения силы зажима; β – рабочий угол поворота эксцентрика от нулевого (начального) положения; Q – требуемая для закрепления заготовки сила. Результатом расчета должны быть: е – эксцентриситет эксцентрика, d – диаметр цапфы, R – радиус рабочей поверхности эксцентрика, В – ширина рабочей поверхности, l – длина рукоятки (при ручном зажиме).

Если угол β поворота эксцентрика не ограничен, то эксцентриситет е определяют из условия , где S1 – минимальный зазор, обеспечивающий свободную установку заготовки c максимальным размером Н; S2 – запас хода эксцентрика, предохраняющий его от перехода через мертвую точку; j – жесткость узла зажима. Отношение Q/j учитывает увеличение расстояния между заготовкой и эксцентриком за счет упругой деформации деталей узла зажима, воспринимающих силу Q.

При угле β < 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

(2.96)

приняв и записав получим

. (2.97)

С другой стороны, необходимая величина рабочего хода определяется условием

тогда,

откуда

(2.98)

Диаметр цапфы эксцентрика d можно определить из условия отсутствия контактных деформаций смятия, задаваясь ее шириной b:

(2.99)

где: [σсм] – допускаемое напряжение на смятие материала цапфы.

Радиус рабочей поверхности эксцентрика R определяют из условия самоторможения эксцентрика. Для этого необходимо, чтобы угол подъема криволинейного клина α был меньше угла самоторможения αс. Это условие можно записать из схемы на рисунке 2.38, а — Схемы одноплунжерных зажимных механизмов. На схеме действие эксцентрика на заготовку условно заменено действием плоского односкосого клина с углом α в зазоре между заготовкой и цапфой эксцентрика. Точка касания наклонной плоскости и цапфы лежит на радиусе R1, соединяющем ось вращения эксцентрика 0 с точкой М приложения зажимной силы. Тогда

откуда

(2.100)

Приняв в формуле (2.100) α = αс, можно рассчитать величину R, обеспечивающую самоторможение эксцентрика.

Ширину рабочей части эксцентрика В (на рисунке 2.39 Эксцентрик не показана) определяют из уравнения напряжений смятия в месте контакта его с заготовкой или промежуточной деталью

(2.101)

где: 0,565 – коэффициент; E1, Е2, μ1 μ2 – модули упругости и коэффициенты Пуассона, соответственно, для материалов эксцентрика и заготовки или промежуточной детали.

Чаще всего между эксцентриком и заготовкой помещают промежуточную деталь (или эксцентрик соединяют с другим простым механизмом, например с рычажным), изготовленную из одинакового с эксцентриком материала. Изготовлять эксцентрики рекомендуется из стали 20Х с цементацией рабочей поверхности на глубину 0,8-1,2 мм и закалкой до твердости HRC 55-60 (ГОСТ 9061-68). Приняв Е1 = Е2 и μ1 =μ2=0,25 (для стали), получим

откуда

(2.102)

Уравнение сил в круговом эксцентрике с достаточной для практических расчетов точностью можно записать, заменив действие эксцентрика действием плоского односкосого клина с углом α в зазоре между цапфой и поверхностью заготовки. Схема такой замены и сил, действующих на эксцентрик и фиктивный клин, приведена на рисунке 2.37 – схема механизма с плоским клином и силы, действующие на клин. На схеме Ql – сила, действующая. на плоскость зажима рр, под углом α. Вдоль плоскости действует сила T=Q′1 cos α. Эту силу можно рассматривать как внешнюю, действующую на клин с углом α. Тогда, используя формулу (2.102)

(2.103)

Из условия равновесия эксцентрика получим , так как . Подставив значение Q1 в формулу (2.103) и опустив cos α как величину, близкую к единице при малых углах α, получим

(2.104)

Усилие развиваемое эксцентриком:

(2.105)

где: R1, α – переменные величины. Для пользования этой формулой необходимо уметь определять угол α и радиус R1 в зависимости от угла поворота β. Из прямоугольного треугольника MNO (Рисунок 2.39 — Эксцентрик)

(2.106)

При проектировании ручных эксцентриковых зажимов задаются силой W на рукоятке и из уравнения (2.105) определяют длину рукоятки

(2.107)

Торцевой кулачок

Торцевой кулачок является разновидностью клинового механизма, у которого плоский односкосный клин укреплен на цилиндре радиуса r. Для создания силы зажима Q кулачок должен вращаться вокруг оси ОО этого цилиндра силой W, приложенной на рукоятке длиной l (Рисунок 2.40 – Схема зажимного механизма с торцовым кулачком). Силу W можно определить по формуле

(2.108)