2. Кинематический расчет привода
На основании кинематического расчета разрабатывают кинематическую схему привода, т. е. намечают передачи, связывающие исполнительные звенья между собой и с источником движения, определяют кинематические параметры звеньев (числа зубьев колес, шаг ходового винта).
Последовательность проектировочного кинематического расчета:
1) определяют общую передаточную величину кинематической цепи;
2) выбирают типы передач (ременные, зубчатые, цилиндрические, червячные и т. д.) и их число;
3) определяют передаточную величину каждой передачи;
4) определяют кинематические параметры каждого звена цепи.
Исходными данными для кинематического расчета являются расчетные перемещения.
Рассмотрим привод главного движения шлифовального станка. Для него расчетные перемещения имеют вид: nэ мин-1 электродвигателя и nш мин-1 шпинделя, где n - частоты вращения конечных звеньев. Величину nш определяют исходя из принятой при шлифовании скорости главного движения резания, например v = 35 м/с, и диаметра нового шлифовального круга, например D = 400 мм. Тогда
мин-1
(2.1)
При nу = 1430 мин-1 общая передаточная величина цепи:
. (2.2)
Из соображений плавности работы привода выбирают плоскоременную передачу, которой достаточно для реализации найденной i`общ. Далее определяют диаметры шкивов.
Если i`общ велико и не может быть реализовано одной передачей, его разбивают на несколько передаточных величин: i`1, i`2, ... , i`m имея в виду, что iобщ = i`1, i`2, ... i`m. Например, при nш = 6 мин-1 и nэ = 1440 мин-1
(2.3)
(соответственно ременная, зубчатая цилиндрическая и червячная передачи).
При этом руководствуются следующими пределами передаточной величины для одной цилиндрической прямозубой передачи:
(2.4)
Чрезмерная редукция (i' < 1/4) нежелательна из-за возрастания габаритных размеров передачи: диаметр ведущего колеса принимается обычно минимально возможным (zmin = 17...20 зубьев), поэтому чем меньше i', тем больше число зубьев и, следовательно, диаметр ведомого колеса.
Ускорение в передачах ограничено еще больше (i' < 2), так как оно неблагоприятно с точки зрения динамики, возрастают вибрации, шум, изнашивание, потери энергии. Даже для косозубых передач, работающих более плавно, i' 2,5. В коробках подач, отличающихся тихоходностью, пределы несколько шире: 1/5 i' 2,8.
В большинстве случаев, в особенности при большой нагрузке или при высокой точности механизма, нежелательно, чтобы i`1 = i`2 = ... = i`m. Рекомендуется обеспечивать такую последовательность передач в цепи, чтобы
, (2.5)
т.е. наибольшая редукция должна быть в конце цепи. Тогда крутящий момент, передаваемый промежуточными передачами, будет меньше. Следовательно, потребуются меньшие диаметры валов, меньшие модули зубчатых колес, т. е. конструкция будет компактнее.
Кроме того, повышается точность кинематической цепи, так как редукция приводит к снижению не только частоты вращения, но и погрешности, вносимой промежуточными передачами. Действительно, погрешность поворота ведомого колеса 2 = 1 i`, где 1 - погрешность поворота ведущего колеса; i' - передаточная величина данной передачи. Чем меньше i', тем меньше 2.
Если при настройке необходимо менять скорость в конце цепи, в приводе предусматривают коробку передач.
Кинематический расчет привода производится графоаналитическим методом, что позволяет в наглядной форме определить наиболее рациональный вариант проектируемого привода.