3.5. График частот вращения

Для графического изображения кинематических связей приводов металлорежущих станков, а также для определения конкретных значений передаточных отношений всех передач привода и частот вращения всех его валов строят график частот вращения шпинделя. Построение графика начинают с создания структурной сетки. Сетка строится в соответствии с кинематической схемой привода станка и состоит из вертикальных и горизонтальных линий. Число вертикальных линий сетки должно равняться числу всех валов привода, включая вал электродвигателя. Горизонтальные линии проводят на расстоянии равном lgj . Число горизонтальных линий должно равняться числу частот вращения вала шпинделя. Горизонтальным линиям (снизу вверх) присваивают значения частот вращения вала шпинделя от n₁ до n_max . График частоты вращения строится на структурной сетке с использованием лучей. Лучи, проведенные между вертикальными линиями, обозначают передачу между двумя валами привода с соответствующим передаточным отношением. Структурная сетка содержит следующие данные о приводе: количество групп передач; число передач в каждой из групп; передаточное отношение всех передач и всего привода при всех часто­тах вращения шпинделя; число возможных частот вращения всех валов при всех включениях передач; диапазон регулирования каждой группы передач, каждого вала и всего привода.

3.6. Порядок выполнения работы

6.1. Получить у преподавателя кинематическую схему станка.

6.2. Указать на схеме связь каждого элемента с валом (глухое соединение, подвижное, свободное) для привода главного движения.

6.3. Составить уравнение кинематического баланса привода главного движения в развернутом виде.

6.4. Определить число ступеней регулирования m привода главного движения.

6.5. Решить уравнение кинематического баланса привода главного движения.

6.6. Определить диапазон регулирования R_n, знаменатель ряда частот вращения j, относительную потерю скорости А для привода главного движения.

6.7. Построить график частот вращения.

6.8. Указать на схеме связь каждого элемента с валом (неподвижное соединение, подвижное, свободное) для привода подачи.

6.9. Определить значения максимальной и минимальной подач.

3.7. Пример выполнения работы

7.1. В качестве примера использован привод главного движения станка представленный на рис. 9 . Источником движения в данном приводе является электродвигатель с частотой вращения n=1440 об/мин. Вращение с вала электродвигателя на вал I привода осуществляется с помощью ременной передачи с диаметрами шкивов 140 мм (ведущий шкив) и 320 мм (ведомый шкив). На валу I находится блок из трех зубчатых колес с числом зубьев 42, 47, 37. С помощью этого блока зубчатых колес вращение передается на зубчатые колеса 42, 37, 47, находящиеся на валу II. Передача вращения с вала II на вал III также производится с помощью блока 27, 58, 42 и зубчатых колес 68, 37, 53.

7.2. На кинематической схеме привода показывается связь элементов с валами.

При обозначении связей элементов с валами учитываются следующие положения:

• все показанные на схеме элементы должны быть задействованы в работе;

• сумма зубьев вступающих в работу элементов двух соседних валов должна быть одинаковой (для зубчатых пар колес с одинаковым модулем);

• должна быть исключена возможность одновременной передачи двумя способами между соседними валами.

7.3. Составляем уравнение кинематического баланса привода главного движения в развернутом виде

где

- частота вращения на шпинделе,

- частота вращения электродвигателя, n_ЭД =1440 об/мин,

- передаточное отношение ременной передачи, ,

- передаточное отношение с I вала на II вал , ,

- передаточное отношение с II вала на III вал,

7.4. Определяем число ступеней регулирования m привода главного движения. Число ступеней регулирования определяется произведением числа групп передач. На данной схеме передача вращения реализуется следующим образом:

• передача с вала электродвигателя на первый вал привода осуществляется одним способом – с помощью ременной передачи;

• передача с первого вала на второй может быть осуществлена тремя способами – с помощью подвижного блока зубчатых колес с числами зубьев 42, 47, 37;

• передача со второго вала на третий может быть осуществлена тремя способами – с помощью подвижного блока зубчатых колес с числами зубьев 27, 58, 42.

Таким образом, число ступеней регулирования определяется

.

7.5. Решаем уравнение кинематического баланса привода главного движения с помощью табличного способа. Решение представлено табл. 3.

Таблица 3

Табличный способ решения уравнения кинематического баланса

1440		617		784		1229
						621
						311
				617		967
						489
						245
				485		760
						384
						193

Решение уравнения кинематического баланса привода главного движения позволяет определить следующие значения частот вращения вала шпинделя: 193, 245, 311, 384, 489, 621, 760, 967, 1229.

7.6. Определяем диапазон регулирования R_n, знаменатель ряда частот вращения j, относительную потерю скорости А для привода главного движения.

7.7. Строим график частот вращения.

Построение графика начинаем с создания структурной сетки. Число вертикальных линий сетки равняется четырем (три вала привода плюс вал электродвигателя). Число горизонтальных линий должно равняться числу частот вращения вала шпинделя, те есть девяти. В рассматриваемом примере частота вращения электродвигателя (1440 об/мин) больше максимального значения частоты вращения вала шпинделя (1229 об/мин). Поэтому при создании сетки дополнительно добавляем одну горизонтальную линию. Лучи проводятся в соответствие с решением уравнения кинематического баланса (табл.3).

7.8. На схеме привода подачи показывается связь каждого элемента с валом (неподвижное соединение, подвижное, свободное). Условные обозначения на приводе показываются с учетом требований пункта 7.2.

7.9. Определяем значения максимальной и минимальной подач.

Для приводов подач токарных и фрезерных станков, имеющих в качестве источника вращения отдельный электродвигатель (независимый привод подачи), значения подач определяются из выражения

, мм/об,

где, - частота вращения электродвигателя привода подач, об/мин,

- передаточное отношение кинематической цепи привода подач,

- шаг винтовой передачи, мм.

Для приводов станков у которых цепь движения подачи начинается с вала шпинделя значения подач определяются по формуле

, мм/об.

В данном случае в качестве источника вращения выступает вал шпинделя и в формуле указывается 1 оборот вала шпинделя.