книги из ГПНТБ / Резание конструкционных материалов, режущие инструменты и станки учебник

периферийная часть их плотно подогнаны к корпусу. В правой по­ лости зубья входят в зацепление и выдавливают масло из впадин в нагнетательный канал. Шестеренные насосы чаще всего приме­ няют в механизмах подач и в механизмах быстрых перемещений, ра­ ботающих со средними и высокими скоростями и с малыми уси­ лиями (например, шлифовальные станки). Они также применя­ ются для подачи смазочно-охлаждающей жидкости.

Шестеренные гидромоторы конструктивно подобны насосам и отличаются от них более тщательным изготовлением и некото­ рыми конструктивными особенностями.

Ш и б е р н ы е н а с о с ы (рис. X III.14) получили широкое применение в гидроприводах подач сверлильных, расточных, фрезерных и агрегатных станков, требующих расхода масла

0,05—3,3 л/с [(0,05—3,3) -ІО“3] м3/с при рабочем давлении до

65кгс/см2 (65 -ІО5 Па).

Вкорпусе 1 установлено статорное кольцо 2, внутренняя поверхность которого в сечении имеет специальный профиль. На приводном валу посажен ротор 3, в пазы которого вставлены ло­ патки 4. Пазы наклонены в радиальном направлении под углом, чтобы не было защемления лопаток. Лопатки шлифованные и притертые. По торцам лопатки ограничены боковыми дисками, при­ крепленными к корпусу. При вращении ротора в направлении, указанном стрелкой, лопатки под действием центробежной силы и давления масла, подводимого под их торцы, постоянно прижаты

квнутренней поверхности статорного кольца. Каждая соседняя пара лопаток образует камеру, ограниченную поверхностями

ротора, статора и дисков, между которыми вращается ротор. В дисках имеются каналы 5 и 7, которые соединены со всасывающим трубопроводом, а каналы 6 и 8 — с нагнетательным.

При вращении ротора на участке квадранта I лопатки выдви­ гаются из пазов, объем камер увеличивается, масло засасывается через канал 5. На уровне квадранта I I лопатки перемещаются к центру ротора, объем камер уменьшается, давление масла воз­ растает и оно вытесняется в нагнетательный канал 6. Аналогично на участке квадранта I I I — всасывание, на участке квадранта I V — нагнетание. Следовательно, за один оборот ротора происходит дважды всасывание и дважды нагнетание. Такие насосы называ­ ются двойного действия. Они обладают большой равномерностью подачи рабочей жидкости, а наличие двух участков всасывания и нагнетания способствует разгрузке опор ротора от радиального давления. К недостаткам шиберных насосов следует отнести удары лопаток о статорное кольцо в местах перехода его профиля.

Ш и б е р н ы е г и д р о м о т о р ы отличаются от насосов радиальным расположением лопаток и наличием специальных пружин, прижимающих лопатки к статорному кольцу. Это необ­ ходимо в начальный момент пуска гидромотора. Масло под дав­ лением подается в пространство между двумя соседними лопат­ ками. Вследствие того, что площадь одной из соседних лопаток

342

больше другой, возникают силы, касательные к ротору, которые и создают крутящий момент.

П о р ш н е в ы е н а с о с ы применяются в приводах глав­ ного движения и подачи станков, где требуется регулируемый расход рабочей жидкости. Они бывают трех типов: радиально­ поршневые, аксиально-поршневые и эксцентриковые.

На рис. X IIJ.15 приведена схема радиально-поршневого насоса.

Ротор 1 с радиально расположенными поршнями 2 вращается вокруг неподвижной полой оси 3 внутри обоймы статора 4. Ось 3 имеет полости всасывания и нагнетания. При вращении ротора в направлении, указанном стрелкой, поршни под действием центробежной силы перемещаются в радиальном направлении, прижимаясь к обойме, и при повороте на 180° засасывают масло,

Всасывание

при дальнейшем вращении ротора поршни получают перемещение к центру ротора и подают жидкость под давлением в полость нагнетания. Длина хода поршней и объем подаваемой жидкости зависит от величины эксцентриситета. Поэтому производитель­ ность насоса регулируется изменением величины эксцентриси­ тета е.

Аналогично устроены и радиально-поршневые гидродвига­ тели. Подавая жидкость под давлением в полость всасывания, поршни будут выходить из цилиндров и вызывать реакции со стороны статора в виде нормальных составляющих к осям порш­ ней, которые и создают крутящий момент.

Схема аксиально-поршневого насоса приведена на рис. X III.16. В корпусе 1 смонтирован блок цилиндров 2 с поршнями 3. Поршни посредством шатунов 4 шарнирно связаны с подвижной наклонной шайбой 5, которая смонтирована в неподвижной обойме 6. Шайба 5 шарнирно связана с валом 7, а блок 2 посажен на валу на шлицах. Пружина 8 поджимает блок 2 к торцу корпуса 1. В корпусе име­ ются два серпообразных канала (разделенных между собой пере­ мычками); верхний — всасывающий, нижний — нагнетающий.

343

Блок 2 и шайба 5 синхронно вращаются вокруг осей 0 0 и 0 {0 и в результате этого поршни получают возвратно-поступательное движение. В верхнем положении они производят всасывание масла, в нижнем — нагнетание. ГІасосы такого типа выпускаются двух исполнений: постоянной производительности и регулируе­

самым можно изменять производительность. Аксиально-поршневые насосы компактны, допускают высокие

давления до 200 кгс/см2 (200-10° Па) и расход 0,66 — 200 л/с. Но вследствие недостаточного динамического уравновешивания не допускают более 10—12 об/с блока цилиндров. Гидромоторы

Рис. X III.17. Аксиально-поршневой гпдромотор конструкции ЭНИМСа

данного типа конструктивно подобны насосам и монтируются раз­ дельно или в одном агрегате. На рис. X III.17, а приведен гидромо­ тор конструкции ЭНИМСа. В корпусе 1 расположены ротор 2 с поршнями 3, ведущих диск 4 с толкателями 5 и приводной вал 6. Ротор 2, свободно сидящий на валу 6 и центрированный уз­ ким пояском, приводится во вращение от диска 4 через поводки 7. Вал смонтирован на подшипниках качения, один из которых рас­ положен в крышке 8, а другой в распределительном диске 9. В диске имеются каналы для соединения с полостями нагнетания и слива. При подаче масла под давлением к поршням они, перемещаясь в осевом направлении, прижимают толкатели 5 к опорному кольцу подшипника 10, смонтированного в крышке 8, под определенным углом к оси приводного вала. Вследствие этого усилие р взаи­ модействия толкателя на шайбу дает составляющие: осевую р0 и радиальную рр в плоскостях параллельных и перпендикуляр­ ных к оси вала (рис. X III.17, б). Осевые составляющие восприни­ маются корпусом, а радиальные через толкатели вращают диск 4, который сообщает вращение валу 6 и ротору 2. Ротор прижи­ мается к распределительному диску пружиной 11.

344

Рассмотренный гидромотор находит широкое применение в следящих приводах отечественных станков. В частности, они применяются в станках с программным управлением в качестве гидроусилителя в совокупности с шаговым электродвигателем. Следящий золотник преобразует шаговые перемещения выходного вала шагового электродвигателя в точно отмеренные количества масла, поступающего в гидромотор. При этом гидромотор вра­ щается с теми же шагами, что и вал электродвигателя, усиливая крутящий момент с маломощного шагового электродвигателя в 200—300 раз. В современных гидравлических системах приме­ няется довольно большое количество распределительной и управ­ ляющей аппаратуры: золотники, дроссели, реле времени, мульти­ пликаторы давления, клапаны — предохранительные, перелив­ ные, редукционные, обратные, подпорные и др.

§ 5. Механические бесступенчатые приводы

Такие приводы называются вариаторами. Большинство из них относится к типу фрикционных. На рис. XII 1.18 приведены схемы бесступенчатых вариаторов.

Рис. X III.18. Схемы бесступенчатых вариаторов

Лобовой фрикционный вариатор (рис. X III.18, а) состоит из двух дисков — ведущего 1 и ведомого 2, между которыми распо­ ложен ролик 3. Ролик может перемещаться в осевом направле­ нии, за счет чего изменяются радиусы гх и г2 контактов ролика с дисками и тем самым изменяется скорость вращения ведомого диска при постоянной скорости вращения ведущего. Передаточ-

345

rioe отн ош ен и е г == / 2, где / — к о эф ф и ц и ен т т р е н и я . Д и а п а ­

зон изменения скорости вращения находится в пределах 15. Диски прижимаются к ролику пружинами. Вариаторы данного типа при­ меняют при передаче сравіштельно небольшой мощности в меха­ низмах привода распределительного вала токарно-револьверных автоматов.

В сфероконических вариаторах (рис. X III.18, б) изменение ра­ диуса точки контакта ведущего сферического диска 1 и ведомого конического диска 2 осуществляется поворотом оси диска 1. Пос­ ледний располагается на валу электродвигателя, который может поворачиваться.

В торцовоконических вариаторах (рис. XII 1.18, в) конический диск 1 находится в контакте с торцом кольца 2. Изменение ча­ стоты вращения достигается перемещением конического диска 1 вдоль образующей. Этот диск устанавливается на валу электродви­ гателя и перемещается вместе с ним. Передаточное отношение

сфероконических и торцоконических вариаторов і = — /. Диа-

г 2

пазон изменения частот вращения этих вариаторов находится в пределах 3. Они применяются при передаче сравнительно неболь­ шой мощности, например, в малых сверлильных станках.

В чашечно-конических вариаторах (рис. X III.18, г) вращение передается через вал I коническому барабану 7, который кон­ тактирует с конической поверхностью чашки 2. Вал II чашки 2 расположен в корпусе 3, который может поворачиваться вокруг оси вала I I I под действием специальной пружины, что обеспечи­ вает прижатие чашки 2 к барабану 1. Изменение радиуса контакта гг осуществляется перемещением барабана 1 в осевом направлении.

Передаточное отношение і = — /. Диапазон изменения скоро-

г 2

стей вращения в пределах 5. Вариатор используется при пере­ даче небольшой мощности.

В вариаторах с тороиднымн дисками 1 ж2 (рис. X III.18, д, е) вращение передается роликами 3. Изменение скоростей вращения ведомого диска производится поворотом роликов вокруг своих осей. Диапазон изменения скорости вращения находится в пределах 8.

В ряде модификаций бесступенчатых вариаторов используются раздвижные конические шкивы 1 я 2 (рис. XI 11.18, ж), между которыми входит звено 3, осуществляющее передачу вращения от ведущего вала I к ведомому II. В качестве звена 3 используются специальные клиновые ремни, стальные кольца или специальные цепи. Осевое перемещение шкивов производится рычажным ме­ ханизмом, обеспечивающим равномерное сближение одной пары и удаление друг от друга второй пары или наоборот. Изменяя ра­ диусы контакта гг и г2 ведущего звена со шкивами, можно получить диапазон регулирования: со специальными клиновыми ремнями 8— 15, со стальными кольцами 6—16 и со специальными цепями до 6.

346

Вариаторы со стальными кольцами находят применение в при­ водах подач координатно-расточных и резьбошлифовальных стан­ ков, в приводе вращения детали круглошлифовальных станков и в приводе главного движения алмазно-расточных станков.

Рис. XIII.19. Схема шарикового фрикционного вариа­ тора

На рис. X III.18, з приведена схема вариатора фрикционного типа с большим количеством тонких фрикционных дисков. Прин­ цип работы вариатора понятен из схемы. Диапазон регулирова­ ния до 12.

Схема шарикового вариатора приведена на рис. X III.19. На центральном валу 1 закреплен червяк 2, находящийся в зацепле­ нии с четырьмя колесами3.

Внутри каждого колеса (в диаметральной плоскости) смонтированы катки 4. Катки находятся в кон­ такте с шариками 5, кото­ рые охватываются двумя коническими дисками 6. Один диск закреплен на ведущем (пустотелом) ва­ лу 7, а другой — на ведо­ мом валу 8. Ведущий диск вращает шарики, которые

в зависимости от положения оси вращения катков 4 меняют радиусы соприкосновения, а следовательно, и передаточное от­ ношение от ведущего диска к ведомому. Схема изменения радиуса соприкосновения шарика с дисками в зависимости от положения катков приведена на рис. X III.20. На рис. X III.20, а ось вращения шарика совпадает с осью вращения катка и параллельна оси вра­ щения дисков: при этом г \ = г2 и = На рис. X III.20, б

347

ось вращения шарика повернута на угол ß° относительно оси вра­ щения дисков; при этом гг > г2 и % > щ. Диапазон регулирова­ ния до 12. Шариковый вариатор работает в масле, что обеспечи­ вает большую долговечность по сравнению с другими вариаторами.

§ 6. Типовые механизмы приводов станков

Для осуществления прямолинейного движения в современных станках применяется большое количество механизмов. Широкое распространение в приводах станков получили реечные передачи (рис. XIII .21). Передача зубчатое колесо—рейка обладает высоким

Рис. XI 11.21. Реечные передачи:

а — зубчатое колесо-рейкаі б — червяк-рейка

6)

к. п. д. и большим передаточным отношением. Она проста в изго­ товлении, но встречает затруднение при применении ее для вер­ тикальных перемещений, так как она не обладает самоторможением. Передача червяк — рейка обеспечивает большую плавность хода, высокую степень редукции, но имеет более низкий к. п. д., чем предыдущая передача. Реечіше передачи применяются как в при-

Рис. X III.22. Схемы винтовых передач

водах главного движения (зубодолбежные, продольно-строгаль­ ные станки), так и в приводах подач (токарные, сверлильные и другие станки).

Винтовые передачи (рис. X III.22) получили широкое примене­ ние в механизмах подач многих станков. Они обеспечивают высо­ кую плавность и точность движения. Малое передаточное отно­ шение (при однозаходной резьбе) позволяет получать медленное движение. Низкий к. п. д. пары винт — гайка скольжения препят­ ствует ее применению в приводах главного движения. На рис. X III.22, а показана схема винтовой передачи, у которой винт 1,

348

не имея осевого перемещения, вращается от зубчатых колес. При этом гайка 2, перемещаясь вдоль винта, перемещает стол 3 (суппорт). На схеме (рис. X III.22, б) винт неподвижен, а гайка получает вращение от зубчатых колес, перемещаясь в осевом направлении, и перемещает стол 3.

При наличии на станке, наряду с ходовым винтом, также другого тягового устройства (например, реечной передачи) гайку ходового винта необходимо

сфасонными пазами, в которые входят штифты 5, запрессованные

вполугайки.

Для повышения точности винтовой пары в станках все большее применение находят винтовые пары качения (рис. X III.24). Они обладают малыми потерями на трение, высоким к. п. д. (до 0,96), отсутствием зазоров вследствие создания предварительного натя-

Рис. X III.24. Винтовая пара качения

га. Зазоры в винтовой паре крайне нежелательны при переменных осевых нагрузках и при реверсируемом точном движении (напри­ мер, в приводах станков с программным управлением). Канавки винта 1 и гайки 2 имеют дуговую форму, в которую заложены шарики 3. Шарики расположены на длине одного витка, концы которого соединяются вкладышем 4, врезанным в тело гайки. При вращении винта шарики движутся по канавке винта, входят в ка­ навку вкладыша и по пей снова возвращаются в канавку винта. Каждая из частей гайки имеет по два замкнутых витка. Обе части

349

Рис. X III.25. Кривошипно-кулисные механизмы:

а — кривошипный; б — кулисный

Винтовая передача используется в станках и для механиз­ мов быстрого перемещения (например, в револьверных станках). В этом случае винт имеет две резьбы — правого и левого направ­ ления с большим шагом и соот­

в зацеплении с круглой рейкой 5, закрепленной на шпинделе (штосселе) 6. При вращении диска 1 штоссель 6 совершает возвратно­ поступательное движение.

Кулисные механизмы находят применение в долбежных и по­ перечно-строгальных станках. Они имеют несколько конструктив-

350

ных исполнений. На рис. X III.25, б приведена схема кулисного механизма. Кривошипное зубчатое колесо 1 получает вращение и через палец 2 сообщает качательное движение рычагу 3. Послед­ ний шарнирно связан с ползуном 4, совершающим возвратно-по-

Рис. X III.27. Механизмы прерывистого движения:

а — храповой; б — мальтийский

ступательное движение. Для осуществления прямолинейного дви­ жения в станках находят широкое применение гидроприводы, рассмотренные ранее.

Кулачковые механизмы, преобразующие вращательное движе­ ние в поступательное, применяются главным образом в автомати­

времени. Он широко применяется в шлифовальных и строгаль­ ных станках для осуществления периодической подачи.

На рис. X III.27, а приведена схема храпового механизма. За­ щелка (собачка) 1, совершая качательное движение, захватывает установленное количество зубьев храпового колеса 2 и повора­ чивает его Вместе с валом. Возвращаясь в исходное положение,

351