3.2.4 Конструирование входного вала коробки скоростей
Передача крутящего момента на входной вал осуществляется зубчатой или ременной передачей.
Зубчатая передача проста и компактна по конструкции, передает значительные крутящие моменты, применяется при частоте вращения шпинделя в диапазоне до 2000…3000 об/мин. Наличие бокового зазора между зубьями не позволяет обеспечить высокую чистоту обработки на шлифовальных и отделочных станках.
Ременную передачу применяют для быстроходных шпинделей при частоте вращения до 6000 об/мин. Преимущества ременного привода в обеспечении плавного вращения шпинделя, снижении динамических нагрузок на станках с прерывистым резанием. Недостатки – в усложнении конструкции и сравнительно больших габаритах, так как для повышения точности шпиндельного узла шкив делают разгруженным.
Расчет зубчатых и ременных передач, а также конструирование звездочек и шкивов выполняется по известным методикам 1; 2; 4; 5; 7; 11.
Изгибающие моменты от натяжения ремня (цепи) приводят к нежелательным деформациям вала, шкивы (звездочки) конструируют так, чтобы сила натяжения ремня (цепи) не передавалась на вал. Для этого их располагают на собственных подшипниках, установленных на специальном кронштейне (рис. 15).
Рис. 15 - Разгрузочный узел
Рис.
15. Разгрузочный узел
Сила натяжения ремней при этом нагружает кронштейн, который нужно рассчитывать на изгиб в опасном сечении.
3.3 Конструирование неподвижных зубчатых колес и передвижных блоков зубчатых колес
В коробках скоростей металлорежущих станков с передвижными блоками применяются прямозубые зубчатые колеса, так как переключение скоростей с помощью передвижных блоков косозубых колес невозможно.
При конструировании зубчатых колес следует предварительно рассчитать следующие параметры: наружный (dст) и внутренний диаметр (d) ступицы, длину ступицы (Lст), толщину диска (С) и диаметры отверстий (D) на диске для колес большого диаметра.
Внутренний диаметр ступицы (d) принимается равным расчетному диаметру посадочной поверхности вала.
Наружный диаметр ступицы (dст) рассчитывается по формуле
dст = 1,55 d, мм;
Длина ступицы (Lст) рассчитывается по формуле
Lст = (1,0 – 1,2) d, мм
Толщина диска (С) рассчитывается по формуле
C = 0,5 (2,2 m + 0,05 b + 0,3 d), мм
Диаметры отверстий на диске для колес большого диаметра D= 25 мм, а их количество принимается равным 4 – 6.
В коробках скоростей наряду с одиночными зубчатыми колесами применяются двух-, трех- и четырехколесные блоки, которые могут быть цельными и составными [6]. Основные конструктивные варианты блоков зубчатых колес приведены на рис. 16.
а б
в
Рис. 16 Конструктивные варианты передвижных блоков:
а – тройной цельный блок; б –двойной составной блок; в – тройной составной блок
На одном валу коробки скоростей рекомендуется располагать или только передвижные блоки зубчатых колес, или только неподвижные зубчатые колеса.