2.2 Кинематический анализ множительных структур

Выполним анализ на примере множительной структуры с числом ступеней z = 16.

2.2.1. Выбирается оптимальный вариант конструктивного исполнения по соотношению количества групповых передач и числа передач каждой группе. Если не предъявляются особые условия, то оптимальным вариантом будет 16 = 4·2·2, так как вариант 16 = 4·4 дает большие осевые размеры (больше передач в группах, меньше групповых передач), а вариант 16 = 2·2·2·2 - большие радиальные размеры множительной структуры (больше групповых передач, меньше передач в группах).

2.2.2. Оптимальный вариант конструктивного расположения групп кинематической последовательностью их включения определяется для конструктивного исполнения множительной структуры 16 = 4·2·2. На основании анализа структурные формул и сеток (рис. 1) различных вариантов конструктивного расположения групповых передач, а затем вариантов кинематическая последовательности их включения устанавливается, что оптимальным вариантом, обеспечивающим плавное изменение диапазонов регулирования при переходе от группы к группе и более высокие частоты вращения промежуточных валов, является 16 = 4(1)·2(4)·2(8). Вариант 2 имеет больший диапазон регулирования второй группы (φ⁸> φ⁶) и значительно большую степень его изменения во второй группе по сравнении с первой (φ и φ⁶, φ³ и φ⁴), a вариант 3 - слишком большой диапазон регулирования последней переборной группы (φ¹²), что допустимо только при φ=1,06; 1,12. Большие диапазоны регулирования второй группы (φ⁸> φ⁴) варианта 4 и первой группы варианта 5 (φ⁶> φ³) приводят к высоким нагрузкам на промежуточных валах за счет значительного понижения их частот сращения, а они в свою очередь - к увеличения размеров множительных структур, поэтому они тоже нерациональны.

Рисунок 1. Варианты структурных сеток множительных структур

Приведенные выше структурные варианты 1, 2, 4, 5 допустимы только при φ = 1,06; 1,12; 1,26, так как каждый из них имеет группу с максимальным диапазоном регулирования R_Г= φ⁸.

2.2.3. Оптимальный график частот вращения выбирается из условия, чтобы значения передаточных отношений не выходили за допустимые пределы, частоты вращения промежуточных валов были по возможности выше и уменьшалась номенклатура колес.

Рисунок 2. Варианты графиков частот вращения привода главного движения

Из представленных графиков частот вращения (рис. 2) для выбранной оптималь­ной множительной структуры 16 = 4(1)·2(4)·2(8) указанным усло­виям не соответствуют, прежде всего, варианты 3 (i₈ > 2, m₈ > 3) и 4 (i₇ < , > 6) в связи с наличием передаточных отношений, выше допустимых пределов, которые чаще всего могут быть в последние переборных группах. Вариант 5 также неприемлем в связи с высокой степенью редукции второй группы (i₁ = φ^-6, i₄ = φ^-6) и низки­ми частотами вращения ведущих передач. Оптимальными вариантами яв­ляется 1 и 2, так как значения всех передаточных отношений в допустимых пределах (1 — i₅ = i₇ > , = < 6; i₈=2, m₈= 3; 2 — i₇ > , m₇= -6; i₈<2, m₈<3, т.е. ), ведущие передачи первых групп находятся в области высоких частот вращения, и может быть уменьшена номенклатура колес (1 — i₂ = , i₅ = i₇, i₂ = i₆; 2 — i₁ = i₅, i₃ = ).

2.2.4. Оптимальный вариант кинематической схемы привода опре­деляется типом станка и предъявляемыми условиями к его компоновке, в соответствии с которыми выбирается рациональная множительная структура с оптимальным расположением передач на валах, перебором, связанными колесами и т.д. Приведенные варианты 1 и 2 (рис. 3) с переклю­чением передвижными блохами и 3 - с электромагнитными муфтами имеет особенности, определяющие их применение. Отличительной осо­бенностью первых вариантов является простота, меньший износ зубча­тых колес и невозможность переключения передач на ходу. Вариант 3 с зубчатыми колесами постоянного зацепления позволяет изменять частоту вращения на ходу, применять косозубые колеса и автоматизи­ровать привод. Одним из недостатков варианта 1 является сравни­тельно большие осевые размеры привода. Уменьшение их в вариантах 2 и 3 достигается применением связанного колеса для передач с пе­редаточными отношениями i₄ = i₆, оптимальной компоновкой передач на валах (2 — i₁, i₂ с i₇, i₈; 3 — i₅ с i₁, i₇; i₃ с i₄, i₆) и рациональ­ной установкой электродвигателя.

Рисунок 3. Варианты кинематических схем приводов главного движения

2.2.5. Расположение зубчатых передач должно обеспечивать возможность перемещения передвижных блоков зубчатых колес (рис.4), исклю­чение их одновременного зацепления с неподвижными колесами сосед­него вала (1-4) и оптимальную компоновку групповых передач (4-8).

Рисунок 4. Варианты компоновок групповых передач множительных структур