Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Технологическое оборудование машиностроительных производств (Схиртладзе, 2002)

.pdf
Скачиваний:
775
Добавлен:
10.08.2013
Размер:
13.27 Mб
Скачать

Наименование

шарнирное

телескопическое

плавающая муфта

зубчатая муфта

Соединение деталей с

BiuioM:

свободное для врашения

подвижное без вра­ щения

при помощи вы­ тяжной шпонки

глухое

Подшипники сколь­ жения:

радиальный

радиально-упорный односторонний

piШиaльнo-yпopный двусторонний

Обозначение

ЧI-

^ь

Подшипники каче­ ния:

радиальный

рцдиально-упорный односторонний

радистьно-упорный двусторонний iQl

Продолжение табл. 2

Наименование Обозначение

клиновидным рем­ нем

Передача цепью

Передачи зубчатые:

цилиндрическими

колесами

коническими коле­ сами

винтовые

Передача червяч­ ная

Передача зубчатая ре-

щ—+—х—f

^—^>Цу

J ^^.У

^^Л^\ф.-

^4е4-

S*

оп ь

20

Наименование Обозначение

Передача ходовым винтом с гайкой:

неразъемной

разъемной ¥

Муфты:

кулачковая одно­ сторонняя

кулачковая двусто­ ронняя

конусная

дисковая односто­ ронняя

дисковая двусто­ ронняя

обгонная односто­ ронняя ф

обгонная двусто­ ф ронняя

Тормоза:

конусный

^ L

1

колодочный

Продолжение табл. 2

Наименование Обозначение

ленточный

•0-

дисковый •4F-

Концы шпинделей станка:

центровых

патронных ЧЕ

прутковых

сверлильных

расточных с план­ шайбой

фрезерных -с^

шлифовальных

Электродвигатели: вФ на лапках

фланцевые -€Эф

встроенные

21

Графическое изображение уравнений скорости резания и подачи

Для кинематических расчетов коробок скоростей и подач в метал­ лорежущих станках применяют два метода: аналитический и графоа­ налитический. Оба метода позволяют находить величины передаточных отношений. Однако, как правило, используют только фафоаналитический метод. Достоинством его является то, что он позволяет быстро находить возможные варианты решения, что дает большую наглядность и облегчает сравнение вариантов. При графоа­ налитическом методе последовательно строят структурную сетку и график частоты вращения.

Структурная сетка дает ясное представление о структуре привода станка. По структурной сетке легко проследить связи между переда­ точными отношениями групповых передач (групповой передачей на­ зывают совокупность передач между двумя последовательными валами коробки скоростей или подач). Однако сетка не дает конкретных значений этих величин. Она наглядно характеризует ряд структур в общей форме. Структурная сетка содержит следующие данные о при­ воде: число фупп передач, число передач в каждой группе, относи­ тельный порядок конструктивного расположения групп вдоль цепи передач, порядок кинематического включения групп, диапазон регу­ лирования групповых передач, число частот вращения ведущего и ведомого валов групповой передачи.

График частоты вращения позволяет определить конкретные вели­ чины передаточных отношений всех передач привода и частоты вра­ щения всех его валов. Его строят в соответствии с кинематической схемой привода. При разработке кинематической схемы коробки ско­ ростей или подач с вращательным главным движением должны быть известны: число ступеней частоты вращения Zшпинделя, знаменатель геометрического ряда ф, частоты вращения шпинделя от ni до ftz и частота вращения электродвигателя Лэл-

Число ступеней частоты вращения шпинделя Znpn наладке после­ довательно включенными групповыми передачами (в многоваловых коробках) равно произведению числа передач в каждой группе, т. е.

Z= PaPbPc-.Pk- Например, для привода, показанного на рис. 7, Z= =ДЛР,= З х 2 х 2 = 1 2 .

При заданном или выбранном числе ступеней рада частоты враще­ ния шпинделя число групп передач в каждой фуппе и порядок расположения групп можно выбирать различными. Этот выбор в основном и определяет конструкцию коробки скоростей и подач.

Для наиболее часто применяемых значений могут быть использо­ ваны следующие конструктивные варианты:

22

Z = 4 = 2x2;

Z=6 = 2x3;

Z= 8 = 2x2x2 = 4x2 = 2x4;

Z= 12 = 3x2x2 = 2x3x2 = 2x2x3 = 3x4 = 4x3;

Z= 16 = 2x2x2x2 = 4x2x2 = 2x4x2 = 2x2x4 = 4x4; Z= 18 = 2x3x3 = 3x2x3 = 3x3x2;

Z= 24 = 2x3x2x2 = 2x2x3x2 = 2x2x2x3 = 2x3x4 =

=2x4x3 = 3x2x4 = 3x4x2 = 4x2x3 = 4x3x2.

Встанках с изменением вращения шпинделя по геометрическому ряду передаточное отношение передач в группах образуют геометри­ ческий ряд со знаменателем ф"", где х — целое число, которое называют характеристикой группы. Характеристика группы равна числу ступеней

скорости, кинематически предшествующих данной группе. Общее уравнение наладки групповых передач имеет следующий вид: /i: /2:

:/з.../,= l : ф ^ • ф ^ : ф ^ - ^ > ^

Для последовательного получения всех частот вращения шпинделя сначала переключают передачи одной группы, затем другой и т. д. Если в коробке скоростей, показанной на рис. 7, использовать с этой целью, прежде всего, передачи группы (А), затем группы (С) и в последнюю очередь группы (В), то соответственно этому порядку переключения группа {А) будет основной, группа (О — первой переборной, группа

(В) — второй переборной.

Для основной группы передач характеристика XQ— U Для первой переборной фуппы Xi== Ри для второй переборной группы Х2 = Р1Р2 и т. д., где PI и /^2 — соответственно числа передач основной и первой переборной группы.

Для

конструктив-

I

Группа А

 

 

 

кого варианта привода,

гпп 1 П

\

,группа в

 

показанного на рис. 7 ЦР Т U

J-L U

 

и принятого

порядка

 

 

1>4

 

 

переключения

скоро­

 

 

л

Группа С

7 = 3(1) X 2(6) X 2(3). В

I

ft

 

стей, можно

записать

 

 

 

 

структурную

формулу

 

 

 

 

формуле

цифрами в

11 ^

'

[^Г* Вт ^ ^

 

скобках обозначены ха­

 

 

 

 

 

рактеристики

групп.

 

 

 

 

 

Основной и различны­

 

 

 

 

 

ми по номеру перебор-

Пх[|----(м)

 

 

 

ными группами может

* ^

 

 

 

 

быть любая фуппа пе-

р^,^ у. Кинематическая схема коробки скоростей на

редач в приводе. ПОЭТО-

12 ступеней с последовательным включением групп

му наряду с конструк-

 

передач

 

 

23

р^=3; XQ=:1 Р2=2:

Г

1

^^ATD Jl'Ql,fcn^'I

IL__fflHff

L_

^-u

a)

P^3: x,=P,=:2 p,=:2: Xo=l

 

IV

I

///

П=10(ЮЬА\ЛН

\n=^1000 мин

 

 

\"

h

0^.^^

\ ^

'5

^ /\

 

I 1

h

d)

 

XQ=PJ=3

IV

Пе=500 мин чЛ|п^=400

jp,=315i

s ^ Пз==250

P2=200

A

Sun.=160 мин•1'

Рис. 8. Кинематическая схема, структурные сетки и графики частот вращения коробки скоростей на шесть ступеней

тивными вариантами привода возможны также различные его кинема­ тические варианты.

Во избежание чрезвычайно больших диаметров зубчатых колес в коробках скоростей, а также для нормальной их работы установлены следующие предельные передаточные отношения между валами при прямозубом зацеплении: 2 > / >(1/4); отсюда наибольший диапазон регулирования фупповой передачи будет (/тах/^шОпрсд = 2/1(1/4) = 8.

24

Отношение (/тах/^тш)прсд имсст наибольшую величину для последней переборной группы привода, следовательно, для коробок скоростей, где JTmax — наибольший показатель для последней переборной группы, Р— число передач в этой группе.

Для фафического изображения частот вращения шпинделя станка обычно используют логарифмическую шкалу чисел. С этой целью геометрический ряд частот вращения «2 = Щ^\ пъ = Пх(р^\ щ = Л1ф^ ...; п^ = Л1ф^ "^ логарифмируют lg^2 = Ig^i + lg9; Ig/is = lg«i + 21§Ф; lgA24 = Ig^i + +31g9; ... ; Ign, = Ig/i, + (Z— 1)1вф. Откуда 1§Лз — lgA22 = Igip; lg«4 — lg^3 = =21gф; ...; Ign, = \gn, lgn,_ i = ^Ф = const.

Таким образом, если откладывать на первой линии последователь­ ные значения логарифмов частот вращения ПиП2,Пз,...,п^,то интервалы между ними будут постоянными и равными lgф.

Рассмотрим построение структурной сетки и графика частот вра­ щения для коробки скоростей, кинематическая схема которой показана на рис. 8, а. Для принятого конструктивного варианта привода воз­ можны два варианта структурной формулы: Z = 6 = 3(1)2(3) и Z = 6 = =3(2)2(1). В первом случае основой фуппы будет первая в конструк­ тивном отношении фуппа передач, а первой переборной — вторая фуппа передач; для второго случая наоборот.

На рис. S, б, в показаны сфуктурные сетки приведенных сфуктурных формул привода. Они посфоены следующим образом. На равном расстоянии друг от друга проводят вертикальные линии, число которых должно бьггь на единицу больше, чем число фупповых передач. Также проводят ряд горизонтальных параллельных прямых с интервалом, равным логарифму lgф (число горизонтальных прямых равно числу Z ступеней частоты вращения шпинделя). На середине первой слева вертикальной линии наносят точку О, из которой симмефично, в соответствии с числом передач в фуппах, по заданной сфуктурной формуле проводят лучи, соединяющие точки на вертикальных линиях. Расстояние между соседними лучами должны быть равными А^^ф, где Xi — характеристика соответствующей фуппы.

Оптимальный вариант сфуктурной сетки выбирают из следующих соображений. Выше отмечалось, что независимо от порядка переклю­ чений фупповых передач диапазон регулирования последней перебор­ ной группы является наибольшим. Поэтому следует определить регулирования последовательных переборных фупп для всех вариантов сфуктурных сеток (при выбранном значении ф) и исключить из дальнейшего рассмофения варианты, не удовлетворяющие условию

Для варианта, показанного на рис. 8, б, Х^лх = 3, а для варианта, показанного на рис. 8, в, Х^^ = 2. Вариант, приведенный на рис. 8, б подходит для всех значений ф, так как 2/2 — 1/3 = 8; вариант на рис.

25

3. Нормалы4ые ряды чисел я станкостроении

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Значение знаменателя рада ф

 

 

 

Значение знаменателя рада ф

 

 

Значение зна1<снателя рада ф

 

1,061 1,12

1,26" 1,41

1,58

1,78

2

1,06

1,12]

1,26

1,41

1,58

1,78

2

1,06

1,12

1,26

1,41

1,58

1,78

2

1

1

1 1

1

1

1

1

 

10

10

10

 

10

10

 

100

100

100

 

100

100

 

1,06

 

 

 

 

 

 

10,6

 

 

 

 

 

 

106

 

 

 

 

 

 

1,12

1,12

 

 

 

 

 

 

11,2

11,2

 

11,2

 

 

 

112

112

 

 

 

 

 

1,18

 

 

 

 

 

 

11,8

 

 

 

 

 

 

118

 

 

 

 

 

 

1,25

1,25

1,25

 

 

 

 

 

12,5

12,5

12,5

 

 

 

 

125

125

125

125

 

 

125

1,32

 

 

 

 

 

 

 

13,2

 

 

 

 

 

 

132

 

 

 

 

 

 

1,4

1,4

 

1,4

 

 

 

 

14

14

 

 

 

 

 

140

140

 

 

 

 

 

15

 

 

 

 

 

 

 

15

 

 

 

 

 

 

150

 

 

 

 

 

 

1,6

1,6

1,6

 

1,6

 

 

 

16

16

16

16

16

 

16

160

160

160

 

160

 

 

1,7

 

 

 

 

 

 

 

17

 

 

 

 

 

 

170

 

 

 

 

 

 

1,8

1,8

 

 

 

1,8

 

 

18

18

 

 

 

18

 

180

180

 

180

 

180

 

1,9

 

 

 

 

 

 

 

19

 

 

 

 

 

 

190

 

 

 

 

 

 

2,0

2

2

2

 

 

2

 

20

20

20

 

 

 

 

200

200

200

 

 

 

 

2,12

 

 

 

 

 

 

21,2

 

 

 

 

 

 

212

 

 

 

 

 

 

2,24

2,24

 

 

 

 

 

22,4

22,4

 

22,4

 

 

 

224

224

 

 

 

 

 

2,36

 

 

 

 

 

 

23,6

 

 

 

 

 

 

236

 

 

 

 

 

 

2,5

2,5

2,5

 

2,5

 

 

 

25

25

25

 

25

 

 

250

250

250

250

250

 

250

2,65

 

 

 

 

 

 

1

26,5

 

 

 

 

 

 

265

 

 

 

 

 

 

2,8

2,8

 

2,8

 

 

 

1 28

28

 

 

 

 

 

280

280

 

 

 

 

 

3,0

 

 

 

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

300

 

 

 

 

 

 

3,15

3,15

3,15

3,15

 

3,15

 

 

31,5

31,5

31,5

31,5

 

31,5

31,5

315

315

315

 

 

315

 

3,35

 

 

 

 

 

 

i 33,5

 

 

 

 

 

 

335

 

 

 

 

 

 

3,55

3,55

 

 

 

 

 

{35,5

35,5

 

 

 

 

 

355

355

 

355

 

 

 

3,75

 

 

 

 

 

 

 

37,5

 

 

 

 

 

 

375

 

 

 

 

 

 

4,0

4

4

4

4

 

! 4

 

40

40

40

 

40

 

 

400

400

400

 

400

 

 

о

о

о

«n

о

СП

чо

8

«О

g

о

 

о

to

 

ЧО

 

«n

in О

»n О

о

 

О

rn

 

 

«n

»п

О

U-1 О

т1-

ГА о

о

со

о

СП

ЧО

§ о о

ЧО

СП чо

СП

чо

СП

чо

СП

чо

СП

чо

СП

s чоСП VO

СП^

чо"

о

8

о

о

о

оо

 

 

 

 

g

 

s

 

 

о

 

оо

 

 

8

о

g

 

8

о

 

оо

 

ON

g

о

о о

о

о

о о

 

»п о

ю

о

ON g

 

ОО

оо

 

 

 

о

 

о

 

 

ОО

 

г*-

о

S

оо

 

о

оо g ON

?^ 1-^ оо

оо

00

 

«о

 

сп^

 

оо

 

 

 

 

чо"

 

 

 

lO

 

СП^

t--"

оо

ON

rf

 

 

чо"

 

 

un^ Jd

о^

сп^ чо^

СП^ Г-«^ —^ «О^

О^ ^

О^

 

ш

wn »п

VO vo" vo" г^" t^"

ОО оо

ON

8, в удовлетворяет всем значениям ф, за исключением ф = 1,8 и ф = 2, поскольку 1,78^^"^^^ > 8 и 2^^~*^^ > 8, на рис. 8, г, д показаны постро­ енные для обоих вариантов структурных сеток графики частоты вра­ щения при ф = 1,26, п\ = 160 мин'\ Лв = 500 мин"* и Лэв = ЮОО мин"^ Графики частоты вращения строят в следующей последовательно­ сти: на равном расстоянии друг от друга проводят вертикальные линии, число которых равно числу валов коробки скоростей; на равном расстоянии друг от друга с интервалами 1§ф (проводят горизонтальные линии, которым присваивают (снизу вверх) порядковые номера частот вращения, начиная с щ. Луч, проведенный между вертикальными линиями, обозначает передачу между двумя валами с передаточным отношением / = ф"\ где т число интервалов lgф, перекрытых лучом. При горизонтальном положении луча /= 1, при луче, направленном

вверх, /> 1, а при направленном вниз /< 1.

Для данного примера (ф = 1,26) с учетом особенностей отдельных передач и значений предельных передаточных отношений /минпрсд. = 1/4= = 1/ф^ и /минпрсд = 2/1 = ф^ строим щ\я каждого варианта цепь передач mss. снижения частоты вращения от Лэд до щ = 160 мин"^ Наиболее целесообразно при этом так разбить общее передаточное отношение цепи, чтобы сохранить более высокими частоты вращения промежу­ точных валов, в этом случае размеры коробки скоростей уменьшаются. Дальнейшее построение ведем, используя принятые варианты струк­ турных сеток. Построенный график частоты вращения позволяет оп­ ределить передаточные отношения всех передач коробки.

По найденным передаточным отношениям определяют числа зубь­ ев зубчатых колес, следует иметь в виду, что в станкостроении меж­ осевые расстояния, суммы чисел зубьев сопряженных колес, числа зубьев червячных колес и модули нормализованы. При постоянном расстоянии между осями ведущего и ведомого валов, при одинаковом модуле группы передач сумма чисел зубьев каждой пары зубчатых колес является постоянной величиной, т. е. I Z = Zi + ^ = Z3 + 2i = ^ + 2^= = ... = const.

Передаточное отношение пар зубчатых колес, находящихся в за­ цеплении, /i = Z\IZa, ii = Z3/Z4, /3 = %/Zb и т. д.; из уравнений Zi + ^ = = I Z и / = Z1/Z2 следует, что Z, = (l//i + 1)/SZи ^ = (I//2 + 1)/IZ. По этим формулам находят числа зубьев колес группы по заданной EZ Передаточное отношение /i, /2 и т. д. определяют по графику частоты вращения. По этим формулам находят числа зубьев колес группы по заданной LZ Передаточное отношение /i, /2 и т. д. определяют по графику частоты вращения.

Ряды частот вращения шпинделей, двойных ходов и ряды подач в станках. Для станков с вращательным главным движением окружная скорость резания зависит от числа оборотов шпинделя и диаметра обрабатываемой заготовки: К= ndn, где К— скорость резания в м/мин;

28

d — диаметр обрабатываемой заготовки в м; л — частота вращения заготовки в минуту.

При работе в различных условиях, особенно на специализирован­ ных и универсальных станках, возникает необходимость изменять скорость вращения шпинделя. Для получения оптимальных режимов обработки существует бесступенчатое регулирование числа оборотов. В первом случае в определенном интервале можно получить любое заданное значение. При ступенчатом регулировании частоту вращения шпинделя устанавливают в виде определенного ряда чисел оборотов. Механизмы, осуществляющие ступенчатое регулирование, проще по конструкции и надежны в эксплуатации, в следствие чего имеют наибольшее распространение.

Ряды чисел оборотов шпинделей чаще всего строят по закону геометрической прогрессии. Этот ряд удобен для осуществления эко­ номических режимов резания. Достоинство его и в том, что он позволяет создавать сложные приводы из элементарных двухваловых механизмов, построенньсс тоже на основе геометрического ряда.

Допустим, что Пи П2, Пз...п^ — ряд чисел оборотов шпинделя. Если члены ряда расположить по возрастающей степени, то Пх = п^^йп, а л^ = =л,пах; П1 и п^ называют пределами регулирования: Пх — нижним, п^ — верхним, где z -- число ступеней скорости вращения.

Если ф — знаменатель геометрической прогрессии ряда, то п^ =

=А2г_1ф = Лlф''~^

Решая это уравнение относительно ф, получим

^p^-i ^ у]йл ^

\]!Ьт = лГ5 величина i) =/imax/^minИзменение

^ I

f^ пап

скорости резания при переходе от одного числа оборотов шпинделя на другое — соединение по ряду при неизменном диаметре обработки называют перепадом скорости.

Его относительная величина для геометрического ряда (^^ — V^+i)/ /(К) = {Пх — Пх-\)/Пх = (ф — 1)/ф = const. Значения применяемых в практике станкостроения знаменателей ряда и чисел оборотов шпин­ делей регламентированы. В основу нормализации положены, в част­ ности, следующие принципы:

а) возможность получения рядов с различными знаменателями из основного ряда, имеющего наименьший знаменатель, путем отбрасы­ вания отдельных членов ряда и сохранения основного ряда через 1,3, 5 и т. д.;

б) десятичное повторение через «а» членов: щ, ni, Лз, .., Юль 10//2, Юлз, ..., ЮОЛ], 100/12, 100/13 ... для этого необходимо, чтобы /1о + 1 = =/11ф''= lO/ii и ф = -?Г0 .

Использование данного принципа позволяет иметь дело с меньшим количеством цифровых значений и строить таблицы чисел оборотов в пределах одного десятка;

в) удвоение через <^Ы членов: Пи Лг, Лз, •-, 2/7i, 2/i2, 2//з, ..., 4/1ь 4/i2, 4/^3, ..., и т. д.; /1^ +1 = //1ф*= 2/ii и ф = -Jl.

29