6.1.3. Кінематичні схеми верстатів

Кінематична схема верстата є спрощеним графічним зо­браженням лише тих його елементів і механізмів, що беруть участь у передачі рухів. Крім графічного зображення, кінематич­на схема повинна мати мінімальну кількість числових даних, необхідних для кінематичних розрахунків, які завершуються визначенням значень головного руху різання, обчисленням зна­чень подачі, а також числових значень допоміжних рухів. На кінематичних схемах розрізняють елементи (деталі й прості вузли) та механізми верстата.

До елементів кінематичних схем належать такі деталі вер­статів, як вал (рис. 6.1.8, а), шків, зірочка, зубчасте колесо, черв'ячне колесо, черв'як, гвинт, гайка, рейка, а також такі прості вузли, як підшипник (рис. 6.1.8, 6-е), муфта (рис. 6.1.8, є, ж), гальмо (рис. 6.1.8, з), електродвигун (рис. 6.1.8, и). На кінематичній схемі вал зображують у вигляді прямої потовще­ної лінії (рис. 6.1.8, а); шків (рис. 6.1.9, а), циліндричне зубча-

^{• 1 * £ '}

Рис. 6.1.8. Елементи кінематичних схем:

вал (а); вал з підшипником ковзання радіальним (б), з підшипником кочення

радіальним (в), з підшипником кочення радіальпо-упорним (г), з підшипником

кочення упорпим (д), з підшипником без уточнення типу (є); вали тяговий /

і ведений // разом з кулачковою муфтою (є); вали /, // разом з фрикційною

муфтою (ж); гальмо (j); електродвигун (ц)

сте колесо (рис. 6.1.9, в) і черв'як (рис. 6.1.9, д) — у вигляді прямокутника (кола); зірочку (рис. 6.1.9, б) — у вигляді ромба (кола); конічне зубчасте колесо (рис. 6.1.9, г) — у вигляді тра­пеції (кола); гвинт (рис. 6.1.9, є) — у вигляді хвилястої лінії; гайку (рис. 6.1.9, є) — у вигляді двох хвилястих ліній.

Знак х означає, що відповідний елемент (шків, зубчасте ко­лесо, зірочка, черв'ячне колесо, черв'як) закріплений на валі

нерухомо, знаками — (- , =) позначають, що елемент може пересуватись уздовж вала, але завжди обертається разом з ним. Радіальні підшипники здатні сприймати силу, спрямовану по радіусу вала, упорні — силу, що діє вздовж вала, а радіально-упорні — одночасно обидві ці сили (рис. 6.1.8).

Муфта призначена для з'єднання або роз'єднання двох ва­лів, а також для закріплювання на валі вільнопосаджених де­талей (зубчасте та черв'ячне колесо, шків, черв'як тощо). Вал І, який передає рух, називається тяговим, а вал //, що прий­має рух, — веденим.

Найпоширенішими механізмами металорізальних верстатів є передачі, елементарні механізми коробок швидкостей, елемен­тарні механізми коробок подач, механізми реверсу.

Передачею називається механізм, що служить для пере­давання обертального руху від тягового вала / до веденого вала /7 або для перетворення одного виду руху в інший, наприклад обертального в прямолінійний поступальний чи навпаки.

Найбільш властиві для верстатів пасові, ланцюгові, зубчас­ті, черв'ячні, гвинтові та рейкові передачі.

Важливою характеристикою передач обертального руху є передавальне число (або обернена до нього величина — переда­вальне відношення).

Передавальним числом и називається відношення частот

обертання тягового гц і веденого п.₂ валів:

Величина, обернена до передавального числа и, називається передавальним відношенням і:

Плоскопасова передача складається з тягового вала / (рис. 6.1.9, а), веденого вала II, підшипників, шківів діаметрами D_x і D₂ та паса. Рух від вала / до вала II передається завдяки силам тертя, які виникають між шківами та пасом. У реальних умовах експлуатації існує певна втрата швидкості через ковзання паса і шківів, яку враховують коефіцієнтом ковзання Г|(п = 0,985).

Ланцюгова передача складається із зірочки з кількістю зуб­ців г, (рис. 6.1.9, б), закріпленої на валі /, зірочки з кількістю зубців г_а, закріпленої на валі II, ланцюга й підшипників. Пере­давальне відношення ланцюгової передачі

Зубчасту передачу циліндричними колесами використову­ють для передачі обертального руху між паралельними валами. Вона складається із вала / (рис. 6.1.9, в), вала II, зубчастих коліс 2, і 2₂ й підшипників. її передавальне відношення визна­чається за формулою (6.1.4).

Зубчасту передачу конічними колесами застосовують для передачі обертального руху між валами, розташованими перпен­дикулярно.

Черв'ячна передача складається з черв'яка з кількістю захо­дів а (рис. 6.1.9, д), закріпленого на валі /, черв'ячного колеса з кількістю зубців z, закріпленого на валі //, й підшипників. її передавальне відношення

Гвинтова передача служить для перетворення обертального руху гвинта в поступальний рух гайки або навпаки. Якщо t (рис. 6.1.9, є) — крок різі, то за один оберт гвинта гайка пере­міститься на величину t, а за п обертів — на величину (мм/хв)

Рейкова передача призначена для перетворення обертально­го руху шестерні в поступальний рух рейки або навпаки. Якщо t (рис. 6.1.9, є) — крок рейки і 2 — кількість зубців рейкової шестерні, то за один оберт шестерні рейка переміститься на величину t • z, а за п обертів шестерні — на величину S (мм/хв)

Оскільки t = it • т, то

де т — модуль зубця, мм.

Елементарний механізм, коробки швидкостей надає ве­деному валові кілька різних частот обертання, якщо тяговий вал має одну частоту обертання.

До елементарних механізмів коробок швидкостей належать: механізм з переставними зубчастими колесами, механізм з пе­ресувним блоком зубчастих коліс, механізм із зубчастих коліс і муфти та деякі інші.

Механізм з переставними зубчастими колесами має вал / (рис. 6.1.10, а), вал //, підшипники, зубчасті колеса г_х і 2₂ , які можна переставляти на валах. Внаслідок цього вал II отримує дві частоти обертання:

Механізм з пересувним блоком зубчастих коліс складаєть­ся з валів І і II (рис. 6.1.10, б), підшипників, трьох закріпле­них на валі / зубчастих коліс 2,, 2₂, 2₃ і потрійного пересувного блока 2₄ — 2₅ — 2_в, колеса якого почергово можуть входити в зачеплення з колесами вала /. Тому на вал II передається три частоти обертання:

Механізм із зубчастих коліс і муфти передає на вал // (рис.6.1.10, в) дві частоти обертання (п₂ і п₂¹) за допомогою ко­ліс 2, і 2₃ та Zo і z₄. Кулачкова муфта М почергово закріплює на валі II одне з вільнопосаджених коліс г₂ або г₄. Тут

Елементарні механізми коробок подач мають те саме при­значення, що й елементарні механізми коробок швидкостей.

У коробках подач широко використовують описані вище ме­ханізми коробок швидкостей, а окрім них — механізм Нортона та механізм з висувною шпонкою.

Механізм Нортона складається із зубчастих коліс г„ г₂, ..., г₇ (рис. 6.1.11, а), закріплених на валі 7, пересувного колеса 2_П,