Главный привод

Главный привод осуществляет движение резания и должен обеспечить достаточно мелкую градацию и большой диапазон частот вращения и высокую жесткость. Важнейшими исходными данными для его проектирования являются диапазон регулирования частот вращения шпинделя Rn =nmах/nmin и мощность привода, определяемые в результате анализа технологического процесса изготовления типовых деталей. В современных станках диапазон регулирования Rn = 100...250. Статистика загрузки привода станков показывает, что полная мощность Р двигателя используется при частоте вращения, превышающей некоторое значение nр (расчетная частота):

Главный привод

На этой частоте производят прочностные расчеты элементов главного привода. Наиболее часто применяют электродвигатели с регулируемой частотой вращения (постоянного тока и асинхронные с частотным регулированием скорости). Весь требуемый диапазон регулирования Rn обычно не удается реализовать без коробки скоростей, число ступеней zK которой принимается минимальным (для упрощения) и, как правило, не превышает четырех:

Главный привод

Для лучшего использования возможностей двигателя принимают

Главный привод

В этом случае на всем диапазоне регулирования (Rд) Р при любой включенной ступени коробки обеспечивается номинальная мощность. Для уменьшения числа ступеней можно принимать φк > (Rд) р, при этом в диапазоне частот, где φк превышает (Rд) Р, будет иметь место падение развиваемой двигателем мощности. Допустимое превышение φк над (Rд) получается из анализа требуемой мощности резания на соответствующих частотах. Общий диапазон регулирования частот главного привода

Главный привод

При конструировании коробок скоростей стремятся упростить конструкцию и сделать ее более компактной за счет уменьшения числа ступеней, ограничения передаточного числа в каждой передаче, которое для повышающей передачи выбирается, как правило, не более 2, а понижающей - не менее 1/4.

Способы совершенствования коробок скоростей (табл. 3.1). Уменьшение осевых размеров достигается:

  • рациональным расположением колес в подвижных блоках 1 и 2 (схемы 1-2; 3-4);
  • применением «связанных» колее 1 (схемы 5 и 6), при которых осевые размеры сокращаются на ширину колеса (схемы 3 и 4);
  • заменой тройного блока (схема 1) двойным и перемещаемым отдельно колесом (схема 8); иногда используют схему с тремя автономно перемещаемыми колесами взамен тройного блока;
  • использованием зубчатых муфт 1 и 2 (схемы 9 и 10) или, при средних частотах вращения, электромагнитных муфт 1 и 2 (рис. 3.1).

Уменьшение радиальных размеров коробок скоростей осуществляют:

  • заменой трехваловой коробки двухваловой (схема II);
  • рациональным распределением передаточных отношений между несколькими парами колес (схема 12). Например, общее передаточное отношение в показанном на схеме 12 положении распределено между колесами 1 - 2, 3 - 4. Если большое передаточное отношение реализовывать в одной паре колес, то размеры коробки возрастают;
  • применением параллельно работающих передач (схема 13), благодаря чему мощность передается по параллельным потокам и размеры коробки существенно уменьшаются. Конструкция такой двухступенчатой коробки скоростей, пристыкованной непосредственно к двигателю 1, показана на рис. 3.2;
  • соосной установкой валов (схема 14). Наглядным примером реализации этого способа является коробка скоростей, показанная на рис. 1.35, а;
  • применением планетарных передач (схема 15), благодаря чему можно обеспечить большое передаточное число и > 5 при сравнительной компактной конструкции коробки скоростей (см. рис. 1.35, б; рис. 1.75, схема 7, рис. 2.47, б; рис. 2.61, а).

Другие улучшения коробок скоростей направлены:

  • на отключение неработающих передач. Например, в схеме 16 при переключении блока 1 вправо включается повышающая передача z2 - z1, в результате чего может возникать повышенный уровень шума. В схеме II прямое соединение входного и выходного валов происходит при перемещении колес 10 и 2 и отключении колес вала 3;
  • на блокировку муфт 1 и 2 переключения (схема 18); в этом случае исключается необходимость электрической блокировки от неправильного включения муфт и упрощается механизм переключения скоростей;
  • на рациональное размещение проточек под вилку переключений (схема 19) для сокращения осевых размеров L. Если про точки С ~ b расположить на обоих блоках 1 и 2 ближе к опорам (как на блоке 1), то размер коробки L для показанной схемы будет больше примерно на величину b, чем в схеме 19;
  • на использование шкивов (схема 20).

Главный привод

Главный привод

Главный привод

Часто ременную передачу от двигателя к шпинделю можно использовать для упрощения коробки скоростей (см. рис. 1.115, а) и передачи максимальных частот вращения, минуя зубчатые колеса.

Кинематические схемы коробок скоростей на две-четыре ступени для регулируемых приводов главного движения (табл. 3.2). (Валы, расположенные на одной оси, условно приняты за один вал.) Наиболее распространенными являются двух- и трехваловые коробки с различными типами передач:

  • прямозубыми (схемы 1,4,7, 10, 13), в которых переключение происходит за счет перемещения блока 1 и пересопряження зацеплений колес;
  • прямозубыми и косозубыми колесами (схемы 2, 5, 8, 11, 14), в которых перемещаемый блок 1 используется и как муфта;
  • только с косозубыми колесами (схемы 3, 6, 9, 12, 15), в которых скорости переключаются муфтами 1 (схемы 3 и 6) и муфтами 1, 2 (схемы 9, 12, 15). В простой коробке скоростей на две скорости не удается реализовать большое передаточное отношение, так как оно ограничено размерами колес (рис. 3.3). Шпиндельный узел с двухступенчатой коробкой и прямозубыми колесами (схема 4, табл. 3.2) показан на рис. 3.4. Особенностью коробки является равномерное распределение передаточного отношения между двумя парами колес 1 - 2 и 3 - 4, благодаря чему передаточное отношение существенно больше. В компактной коробке (схемы 2, табл. 3.2) вращение от вала 1 двигателя (рис. 3.5) передается на вал 6 через двухступенчатую коробку, выполненную на базе зубчатого перебора 2-3,4- 5. Переключение передач происходит при перемещении муфты 7.

В автономной двухскоростной коробке с прямозубыми 1-2 (рис. 3.6) и косозубыми 3-4 колесами переключение передач производят осевым перемещением колеса 1 до его сцепления с муфтой 5. Выходной вал 6 коробки связан с выдвижным шпинделем горизонтально-расточного станка, поэтому он установлен в шпиндельных подшипниках.

Двухступенчатая коробка с большим передаточным числом коробки φк обеспечивает широкий диапазон регулирования (рис. 3.7). Одна передача реализуется при левом положении блока 7 — 8 через пару колес 10 — 9, вторая - при правом положении блока 7-8. В этом случае движение от вала 1 двигателя передается через три пары колес 2 -3,4 -5, 6-7, обеспечивающих большое передаточное число (,и ≥ 8). В шпиндельном узле с трехступенчатой коробкой переключение передач происходит при перемещении муфты 1 и блока 4-6 (рис. 3.8). При левом положении муфты 1 вращение на шпиндель передается через косозубые колеса 2-3; при этом блок 4-6 находится в нейтральном положении. В правом положении муфты 1 вращение передается через колеса 4-5 или 6-7 при соответствующем положении блока 4-6.

Главный привод

 

Главный привод

 

Главный привод

 

Главный привод

Главный привод

Главный привод

В шпиндельном узле токарного станка с четырехступенчатой коробкой скорости переключаются при перемещении колес 1, 2 или 3 (рис. 3.9).

Механизмы переключения скоростей. Коробки передач с электромагнитными муфтами (см. рис. 3.1) не требуют специальных механизмов переключения. Во всех остальных случаях необходимо устройство для перемещения зубчатых колес (муфт). При этом должны быть обеспечены:

  1. механизированный способ переключения;
  2. фиксация подвижного элемента в заданном положении;
  3. индикация положения подвижного звена (контроль включения);
  4. устранение попадания зубчатых колес и муфт «зуб в зуб» при переключении.

Наиболее часто применяют гидравлические (рис. 3.10) или электромеханические устройства переключения. Для двухступенчатой (или четырехступенчатой) коробки используют механизм переключения на два положения (рис. 3.10, а). Конструктивное исполнение гидроцилиндра на два положения приведено на рис. 1.113, а и рис. 3.3. Особенность механизмов на три положения блока состоит в том, что должна осуществляться точная остановка подвижного блока как в крайних, что сравнительно просто, так и в среднем (как на рис. 3.10, б-г) положении.

Главный привод

Главный привод

Главный привод

В схеме, показанной на рис. 3.10, б, при одновременной подаче масла под давлениями р1 и р2 в полости с разными площадями поршень 1 служит упором для рабочего поршня 2, связанного с вилкой переключения. Конструктивное исполнение механизма дано па рис. 3.11, а. В схемах, показанных на рис. 3.10, в, г, точное среднее положение блока гарантируется благодаря тому, что втулка 1, имеющая возможность перемещения по штоку 2 рабочего поршня, служит ему упором (ограничителем хода). В свою очередь, вследствие разных площадей полостей, в которые подводится масло при переключении (р2 и р3 по схеме в и р1 и р2 по схеме г) втулка 1 перемещается до торца 3 в гидроцилиндре.

Конструктивное исполнение механизма по схеме рис. 3.10, г приведено на рис. 3.11,6. Увеличение хода штока 2 достигается свободно посаженной на него втулкой 1. При гидравлическом переключении передач фиксаторы 3-5 часто используются и для индикации положения конечными выключателями 6-8. Иногда удерживание блока в заданном положении осуществляют с помощью «гидравлического замка». Для уменьшения опасности утыкания торцов зубьев при переключении передач предусматривают скругление профилей и медленное вращение привода в реверсивном режиме.

Главный привод

Главный привод

Электромеханическое устройство переключения передач показано на рис. 3.12. Вращение от вала 1 двигателя передается через пару колес 2 и 3 на вал 4 и далее - на кулачок 5. При вращении кулачка 5, имеющего профильный паз, происходит перемещение вилки б, которая в требуемом положении фиксируется подпружиненным упором 7.

Смотрите также