книги / Металлорежущие станки Краткий курс
..pdfЗначение |
Погрешность |
Значение |
Погрешность |
|
1" = 25,4 мм |
на 1 м резьбы в мм |
л = 3,14159256 |
на 1 м резьбы в мм |
|
127 |
0 |
5-71 |
0 |
|
5 |
113 |
|||
|
|
|||
40-40 |
—0,0125 |
43 - 29 |
0,002 |
|
7 9 |
4 -30 |
|||
|
|
|||
18-24 |
+0,046 |
19.21 |
0,004 |
|
17 |
127 |
|||
|
|
|||
Существуют |
таблицы, облегчающие подбор |
сменных колес |
по заданному передаточному отношению.
На рис. 44 показана схема механизма подачи для нарезания резьбы без подбора сменных колес. В кинематическую цепь, кроме
гитары с колесами а — 6 , с — d, включают звенья настройки, обеспечивающие ряд передаточных отношений (на рис. 44 механизм Нортона), и множительные — обычно удваивающие передачи.
Пусть in, i8, in и iM— передаточные отношения постоянных передач, колес на гитаре, механизма Нортона и множительного механизма. На основании уравнения (8 )
1 об. inieiHiMkete= tH.
При постоянной настройке удваивающего множительного меха низма передаточное отношение механизма Нортона при нарезании метрической резьбы
hi*г*м^в^е
Нортона мо>кно выносить по любому столбцу значений tn. Примем третий столбец метрических р^ьб, для которого iM = 2:1. Задаемся С = 8, тогда на основании равенства (33)
* . = 8 . 4 = |
32; |
z2 = |
8 |
-4,5 |
= |
36; |
||
zs = |
8 •5 = |
40; |
z4 |
= 8 |
•5,5 |
= |
44; |
|
гь = |
8 .6 = |
48; |
z6 |
= |
8 |
•7 |
= 5 6 . |
|
Принимаем число зуб^в |
передвижного |
колеса z7 |
= |
zt — 32. |
2. |
Передаточное орошение |
постоянных колес обычно равно 1, тогда |
при нарезании метрических резьб |
|
; __ Zg |
|
ZU |
Zl3 _ 4t |
Ln -- --- •--- •--- -- 1, |
|||
z10 |
z12 |
214 |
|
при нарезании дюймовых резьб |
|
|
|
»„ « |
i t . !и = 1. |
||
|
z 10 |
z ld |
3.Передаточное отношение колес на гитаре можно определить на основе
таблицы для любой резьбы. Пусть tu = 1. Тогда iH= - = -~ = 1; i = 1:2.
Z « |
O il |
Задаемся числом заходов и шагом винта. Пусть кв = 1, te =. 6 мм. На ос новании уравнения (8)
|
1 0 0 . |
|
|
^ |
ИЛИ |
|
|
|
|
|
1об. 1 1г . 1 . 1 . 1 . 6 = 1. |
|||
Отсюда |
|
|
|
|
|
а |
с _1 |
__ 20 |
|
|
Ъ ' d “ |
3" ~ |
60* |
|
При нарезании дюймовой резьбы. |
|
|
||
Пусть |
~ 4; тогда iH 1; *ЛС= |
2и уравнение кинематического баланса |
||
|
1 об. •inieini |
в = "Гtip ’» |
||
|
1 о б . . 1 1- ; . 1 . 2 •1 •6 = |
|||
Отсюда |
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
.' __ а' |
с' _ |
127 |
20 |
|
b ''d '~ |
60 |
’ 80' |
Можно произвести расчет таким образом, чтобы на гитаре при нареза нии и метрических^ и дюймовых резьб стояли одни и те же колеса. Пусть по-
предыдущему /г = эд. Тогда в резьбонарезной цеш! дюймовых резьб in ^t 1.
Найдем его значение из |
уравнения кинематического баланса. Пусть пп — 8 |
||
ниток на 1 ", тогда in = |
1; iM = i t |
|
|
' “« • " • в 1 1 1 |
25,4 |
||
1- 6 = 8 ‘ |
|||
Так как мы приняли |
— = 1, то — = |
||
|
Zio |
Z10 |
80 |
резания (глубине снимаемого слоя и подачи); величина Н опре деляется по формулам (3) и (4).
Тяговое усилие, необходимое при быстром перемещении сто лов, суппортов, порталов и других массивных частей станка во время холостого хода, затрачивается на преодоление сил трения в направляющих и сил инерции от массы быстро перемещающихся
частей: |
(34) |
P = Q f± m ca, |
где Qy тс — вес движущихся частей и масс в н и кг; / — коэффициент трения; а — ускорение в м/сек2.
Инерционная часть тягового усилия зависит от принятого за
кона изменения скорости при разгоне |
или торможении. При рав |
||
ноускоренном |
движении |
|
|
|
|
|
(35) |
где t — время |
разгона в сек. |
|
|
Если кривая скорости в период разгона имеет форму параболы, |
|||
уравнение которой t2 = 2 pv, то |
скорость нарастает по закону |
||
|
v = Р |
(36) |
|
и ускорение |
|
2р |
|
|
|
|
|
|
|
Р |
(37) |
|
|
|
|
Определив величину фокального параметра р из уравнения |
|||
(36) и подставив ее в уравнение |
(37), |
получим |
|
|
а |
2v |
(38) |
|
|
t ’ |
|
т. е. сила инерции возрастает вдвое.
Равномерность движения подачи имеет первостепенное зна чение и особенно для прецизионных станков. Перемещение столов и суппортов при низких скоростях движения происходит в ре жиме смешанного трения скольжения в направляющих. В зави симости от условий трения и смазки наблюдается скачок коэф фициента трения при переходе от покоя к движению, вследствие чего движение салазок в направляющих носит неравномерный — скачкообразный характер. При повышении скорости движения скачки переходят в колебания, близкие к гармоническим, и по достижении некоторой критической скорости движение становится равномерным. Величина этой скорости определяется приближен ной формулой В. Э. Пуша [1]:
V, А/ТУ м/сек,
где А/ — разность коэффициентов статического и кинетического трения;
N — нормальная сила на направляющих в н\
С— коэффициент приведенной крутильной жесткости при вода подачи в н/м;
тс — масса перемещающейся части станка в кг;
ф= 1 -ь2 — коэффициент относительного рассеивания энер гии при колебаниях в приводе.
Анализ уравнения показывает, что для снижения величины критической скорости скольжения необходимо уменьшать раз ницу между статическим и кинетическим коэффициентами тре ния. Этого достигают применением особой смазки, содержащей специальные присадки (например, стеората алюминия), чем обес печивается низкий (/ = 0,08) и практически постоянный коэф фициент трения. Возможен также переход к направляющим, у ко торых трение скольжения заменено трением качения. Повышение жесткости привода С также уменьшает величину скачков и сни жает критическую скорость.
ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ
§ 1. СИСТЕМЫ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРИВОДОВ
Структура гидравлических приводов. Гидравлические приводы широко применяют в современных металлорежущих станках. Обеспечивая бесступенчатое регулирование скоростей, автомати ческую защиту от перегрузки станка и надежную смазку, они позволяют получить значительные усилия при сравнительно не больших габаритах привода.
Гидравлический привод включает в себя насос, преобра зующий механическую энергию в энергию потока жидкости, контрольно-регулирующую и распределительную аппаратуру, гидродвигатель. Гидродвигатели делятся на две группы: гидро моторы, развивающие механическую энергию вращательного дви жения, и силовые цилиндры, осуществляющие прямолинейное движение.
В качестве рабочей жидкости применяют очищенное минераль
ное масло с кинематической вязкостью |
(0, 1 - г 0- |
,2 ) - 1 0 |
4 м2/сек. |
Для надежной работы привода масло |
должно |
быть |
стойким |
к окислению, иметь высокую температуру вспышки (165—200° С), низкую температуру застывания (—20 —30° С); в нем должны отсутствовать водорастворимые кислоты и щелочи, вызывающие коррозию гидросистемы и вспенивание масла. Наиболее удовлетво ряющими этим требованиям являются масла «Индустриальное 12», «Индустриальное 20» (ГОСТ 1707—51), «Турбинное 22» (ГОСТ 32-53).
Циркуляция масла в гидравлической системе обычно откры тая и реже закрытая. В открытых системах масло, совершившее работу, поступает на слив в бак, в закрытых масло циркулирует, минуя бак. По принципу регулирования скорости движения ра бочих органов различают две группы приводов: с объемным ре гулированием и с дроссельным. Рассмотрим схему их работы.
Гидравлические приводы с объемным регулированием для осу ществления вращательного движения. Привод включает в себя насос и гидромотор: они могут быть соединены в один агрегат или смонтированы раздельно. Схема привода показана на рис. 45, а. Насос 1 нагнетает масло в гидромотор 5, и выходной вал паро мотора получает вращение, а масло, совершившее работу, сли вается в бак 4. Для предотвращения перегрузки и ограничения величины передаваемого крутящего момента установлен предо хранительный клапан 2. При повышении давления масла выше установленного предела клапан срабатывает, сливая избыток масла в бак.
Скорость вращения вала гидромотора
пм— — об/сек.
м Ям
Здесь QM— объем масла, подаваемого к гидромотору в единицу времени, в м*1сек;
qM— рабочий объем масла, необходимый для совершения одного оборота выходного вала гидромотора, в мъ!об.
Регулирование величины пм осуществляют изменением QM (регулированием насоса) при постоянном рабочем объеме qMлибо
|
|
|
|
изменением этого объема |
|||
|
|
|
|
(регулированием гидро |
|||
|
|
|
|
мотора) при постоянном |
|||
|
|
|
|
расходе масла QM. Пер |
|||
|
|
|
|
вый способ регулирова |
|||
|
|
|
|
ния применяют при не |
|||
|
|
|
|
больших |
мощностях, |
||
|
|
|
|
второй — при больших. |
|||
|
|
|
|
Гидравлические при |
|||
|
|
|
|
воды |
с объемным |
регу |
|
|
|
|
|
лированием для |
осу |
||
Рис. 45. Гидравлические схемы привода с объ |
ществления прямолиней |
||||||
емным регулированием |
скорости |
движения |
ного |
движения. |
Схема |
||
4 5 , б) |
состоит из |
насоса 2 |
|
такого |
привода |
(рис. |
|
с регулируемой |
производитель |
||||||
ностью; |
распределительного |
устройства |
5, |
предназначенного |
для изменения направления потоков масла; силового цилиндра 4\ поршня 5 со штоком и соединенного с ним стола или суппорта 6. Масло подается в распределительное устройство 3. В зависимости от положения рабочего звена (золотника, крана) оно может быть направлено либо на слив в бак, либо в одну из полостей цилиндра 4. В первом случае поршень 5 будет неподвижен. Если золотник поставить в положение, при котором масло по трубопроводу 7 поступит в левую полость цилиндра, поршень 5 начнет двигаться вправо. Масло, находящееся в правой полости цилиндрл, будет вытесняться и через трубопровод <5, распределительное устрой
ство 3 и трубопровод 9 сливаться в бак 1. В конце хода поршня распределительное устройство переключается, масло по трубо проводу 8 поступает теперь в правую полость цилиндра и поршень движется влево, вытесняя на слив масло из левой полости. Пре дохранительный клапан 10 служит для защиты системы от пере грузки.
Пусть поршень 5 перемещается слева направо, преодолевая полезное сопротивление и потери в виде силы Р. Если давление в левой полости цилиндра р (н/м2), а рабочая площадь сечения поршня Р(м2), то
(39)
Давление в цилиндре устанавливается в зависимости от вели чины силы Р.
Скорость перемещения поршня определяется объемом масла, нагнетаемого насосом в силовой цилиндр. Поэтому регулирование скорости в рассматриваемом случае осуществляется регулиро ванием производительности насоса. Такую систему гидравличе ского привода называют системой с объемным регулированием. Пусть Qn (м?!сек) — объем масла, подаваемого насосом в единицу времени при отсутствии давления в гидросистеме. Во время ра боты передачи и при наличии полезного сопротивления в цилиндр попадает не все количество масла QH, a Q = QH— AQH. Здесь AQH= / (р) —утечки масла в самом насосе и системе, возрастаю щие с повышением давления р.
Скорость перемещения поршня
(40а)
Анализ уравнений (39) и (40а) показывает, что с изменением нагрузки Р, следовательно, и давления р изменяется величина утечки масла, а вместе с ней и скорость движения поршня. Это обстоятельство делает рассматриваемую схему циркуляции мало пригодной для привода, у которого полезная нагрузка непрерывно колеблется.
Мощность, развиваемая силовым цилиндром, составляет
N = Pv = pF • = pQ вт. |
(406) |
Производительность насоса регулируется в зависимости от потребного расхода масла. Величина давления определяется ве личиной полезного сопротивления и потерь. Следовательно, мощность устанавливается применительно к конкретному режиму работы. Данное обстоятельство способствует повышению к. п. д. привода. Поэтому рассматриваемая система используется при сравнительно больших мощностях и в случае большого диапа зона регулирования скоростей.
Гидравлические приводы с дроссельным регулированием. В схеме открытой системы с дроссельным регулированием (рис. 46,а) в отличие от схемы предыдущего привода насос 1 имеет постоянный расход. Масло, вытесняемое поршнем 4, проходит по трубопро водам 3 или 5 в распределительное устройство 2, трубопровод 6, пропускается через дроссель 7, а затем сливается в бак. Дроссель представляет собой устройство, позволяющее изменять величину проходного сечения трубопровода, следовательно, и гидравли ческое сопротивление участка, по которому течет масло. Приме нение дросселя дает возможность регулировать расход масла, а тем самым и скорость движения поршня.
Рис. 46. Гидравлические схемы привода с дроссельным регулирова нием скорости движения
Дроссель пропускает на слив |
незначительный объем |
масла |
по сравнению с тем объемом, |
который нагнетает в |
гидро |
систему насос. Поэтому в системе появляются излишки масла, повышающие давление на участке между насосом и силовым цилиндром. Для снятия избыточного давления на этом участке устанавливают предохранительный — переливной клапан <$, ко торый постоянно выпускает избыток масла через трубопровод 9
вбак.
Всхеме, показанной на рис. 46, а, дроссель 7 установлен на
отводящем трубопроводе; поэтому данная система называется си стемой с дроссельным регулированием на выходе. В схеме, пока занной на рис. 46, б, дроссель 7 установлен на нагнетательном трубопроводе 10. Такая система называется системой с дроссель ным регулированием на входе. Скорость перемещения поршня в этом случае определяется объемом масла, пропускаемого дрос селем в силовой цилиндр.