1. Изучить конструкцию и принцип действия вакуумного привода
Для индивидуальных приспособлений используется автономный вакуумный привод (рис. 7).
Рис. 7. Схема вакуумного зажимного устройства с приводом
Обрабатываемая заготовка 1 устанавливается на вакуумную плиту 2, смонтированную в корпусе 3. Рабочая полость вакуумной плиты соединена с вакуумным поршневым насосом 4, который приводится в действие от электродвигателя. Закрепление обрабатываемой заготовки 1 производится при открытии крана 6.
Насос может быть непосредственно присоединен к вакуумной плите приспособления или через промежуточный резервуар 6 (рис. 7). Применение промежуточного вакуум-резервуара 6 сокращает вспомогательное время на закрепление заготовки, снижает мощность насоса 4 и увеличивает безопасность работы при вынужденной остановке насоса.
2. Расчетом и экспериментально определить силу закрепления заготовки с плоской базовой поверхностью на вакуумной плите.
Для выполнения работы используется вакуумный привод, приведенный на рис. 7. На станке смонтировано устройство для сдвига заготовки. Сила сдвига определяется по индикатору при помощи тарировочного графика.
По экспериментально найденной силе сдвига заготовки N находят силу её прижима Q к плоскости плиты:
Q = N / f,
где f – коэффициент трения между заготовкой и поверхностью плиты (для стальной заготовки f = 0,18, для пластмассовой f = 0,24).
Расчетную величину силы прижима заготовки определяют по формуле:
Q = F ( 0,1033 – p),
где F – активная площадь поверхности плиты, мм2, p – вакуум, создаваемый насосом в рабочей полости плиты,МПа.
Если заготовка устанавливается с перекрытием уплотняющей кольцевой выточки, то границы активной площади берутся по наружной линии уплотняющего шнура. Если размеры заготовки меньше площади, ограниченной уплотнением (пластмассовая пластина), то активная площадь будет равна площади базовой поверхности заготовки. При этом в активную площадь входят не только сквозные отверстия вакуумной плиты, но и промежутки между ними, так как нет атмосферного давления. Давление в полости вакуумной плиты определяется вакуум-манометром 5 (рис.7)
Для обоих способов установки заготовки, как с перекрытием уплотняющей выточки вакуумной плиты, так и при отсутствии перекрытия находят значения силы Q и Q ', результаты заносят в бланк отчета.
3. Рассчитать и экспериментально проверить время срабатывания вакуумного зажимного устройства (время закрепления заготовки).
Время срабатывания вакуумного зажимного устройства при непосредственном соединении рабочей полости вакуумной плиты с вакуум-насосом зависит от продолжительности откачки воздуха из системы до заданного вакуума p. Оно определяется по формуле:
(1)
где 
– объем системы (рабочей полости вакуумной плиты), мм3; 
– производительность насоса, мм3/мин .; 
– максимальное давление, развиваемое вакуум-насосом; p – требуемое давление в системе, МПа;
определяется по чертежу плиты или задается преподавателем; 
– определяется для поршневого насоса по формуле:
, (2)
где D – диаметр поршня, мм; L – длина хода поршня, мм; n – число оборотов приводного вала насоса, об/мин.
Значения D, L, n задаются преподавателем или определяются по чертежу приспособления.
Величина p задается исходя из требуемого усилия закрепления. Максимальное давление, развиваемое насосом для данной установки, составляет pН = 0,05 МПа.
Время закрепления детали t подсчитывается (1) и определяется экспериментально (t’) с помощью секундомера от момента пуска вакуум-насоса до достижения заданного вакуума p.
Если вакуумная плита устройства подключена к насосу через вакуум-резервуар емкостью VP (рис. 7), то давление в системе после поворота крана падает до заданной величины практически мгновенно. Однако давление в резервуаре емкостью VP должно быть меньше p. Его величина
.
Приняв p1 = pН, можно приближенно решить обратную задачу, найдя емкость резервуара:
,
Зная p, V и t по формулам (1) и (2), можно подобрать основную характеристику вакуумного привода (D, L, pH) и режим работы насосов.
График изменения давления в вакуум-резервуаре в зависимости от времени при непрерывной работе насоса показан на рис. 8.
Рис. 8. График изменения давления в вакуум-резервуаре
Точка а на графике соответствует открытию крана, т.е. моменту подключения резервуара к плите, а точка b закрытию крана. Отрезок а1а характеризует уменьшение вакуума в резервуаре, а по линии аb происходит увеличение вакуума до конца обработки и перекрытия крана (точка b). По линии bа1 происходит дальнейшее увеличение вакуума до исходной величины. Расстояние между точками а1b1 равно основному, а между точками аа1 оперативному времени на операцию механической обработки. Расстояние между точками b1 и а1 соответствует времени на снятие обработанной и установку новой заготовки. Принимая это время малым по сравнению с основным, можно приближенно найти ту величину оперативного времени tоп., при котором будет обеспечиваться устойчивая работа вакуум-системы:
Время 
можно определить экспериментально от момента подключения вакуумной плиты, т.е. открытия крана до момента, когда стрелка вакуум-манометра покажет давление p 1.
Результаты расчета и практического определения величины сдвигающей силы Q ' и Q и времени срабатывания системы t и t' заносят в бланк отчета, сопоставляют их, определяют относительную ошибку расчета и по результатам делают выводы.
Контрольные вопросы
1. Какова область применения вакуумных зажимных устройств?
2. Как влияет уменьшение емкости системы вакуумного привода на сокращение оперативного времени?
3. Какую роль выполняет вакуум-резервуар в вакуумных зажимных устройствах?
4. Какими конструктивными и технологическими мерами повышается герметичность стыка заготовка – вакуумная плита?
Лабораторная работа №3