2.3. Структурная формула

Коробки передач современных, особенно универсальных станков имеют большое число ступеней и большой диапазон регулирования скоростей. Они должны быть простыми и компактными, иметь малый вес, минимальное количество валов, передач, высокий к.п.д., низкий уровень шума. Конструкция коробок должна быть технологичной, надежной в эксплуатации, удобной в ремонте и обслуживании. Наиболее простыми по конструкции обычно бывают коробки передач с так называемой множительной структурой. Они состоят из элементарных двух- валовых механизмов, последовательно соединенных между собой. Число ступеней скорости, шпинделя Z при настройке последовательно включенными групповыми передачами (в многоваловых коробках) равно произведению чисел передач в каждой группе, т.е. Z = P_a·P_b·P_c·...·P_k

При заданном числе ступеней скорости шпинделя Z количество групп передач, количество передач в каждой группе и порядок положения групп может выбираться различным. Этот выбор в основном и определяет кинематику и конструкцию коробки скоростей. Для наиболее распространённых чисел ступеней скорости применяются конструктивные варианты, приведенные в таблице 2.2.

Количество конструктивных вариантов привода, состоящего из групп передач

(2.7)

где K - количество групп передач,

m - количество групп с одинаковым числом передач.

Например, при K = 3 и m = 2 (Z = 12) количество конструктивных вариантов

(2.8)

В зависимости от принятого порядка переключений группа может быть основной, первой, второй, третьей и последующей переборной. Основной и различными по номеру переборными группами может быть любая группа передач в приводе. Для определенного конструктивного варианта количество кинематических вариантов В_кин будет равно числу перестановок из числа К групп передач, т.е. В_кин = К! Например, для привода, состоящего из трех групповых передач Z = 3·2·2 , количество кинематических вариантов

В_кин = 3! = 6 .

Общее количество вариантов В = В_кин · В_кон .

Для рассмотренного примера В = 3 · 6 = 18. Необходимо сначала привести всевозможные структурные формулы, соответствующие данному числу ступеней Z скорости вращения шпинделя. Например, при Z = 12 это будут формулы: 3·2·2; 2·3·2; 2·2·3.

Затем из этих вариантов надо обоснованно выбрать один, наилучший и удовлетворяющий условиям задания, и для него привести всевозможные варианты развернутой структурной формулы. В развернутой структурной формуле, кроме числа передач, в группах указываются характеристики каждой группы (в скобках). Например, простая структурная формула 3·3 может быть реализована в виде двух развернутых структурных формул: 3[1] · 3[3] или 3[3] · 3[1]. Из всех вариантов развернутых структурных формул следует обоснованно выбрать оптимальный и удовлетворяющий условиям задания и в соответствии с ним изобразить структурную сетку привода главного движения.

Во избежание чрезмерно больших диаметров колес в коробках скоростей практикой установлены следующие предельные передаточные отношения i_min  1/4 и i_max  2. Следовательно, наибольший диапазон регулирования групповой передачи:

R_п.пред = (i_max/i_min) = 2/1 · 4/1 = 8 .

Последняя переборная группа имеет наибольшую характеристику и диапазон регулирования, поэтому отношение (i_max/i_min)_пред имеет наибольшую величину для последней переборной группы. Следовательно, для коробок скоростей (i_max/i_min)_пред = ^{x max} = 8 , где x_max - наибольший показатель для последней переборной группы.

Для нормализованных значений  максимально допустимые значения величины x_max для коробок скоростей приведены в табл.2.3.

Таблица 2.3

Максимально допустимые величины x_max

	1,06	1,12	1,26	1,41	1,58	1,78	2
xmax	36	18	9	6	4	3	3