5. Кинематичесий расчет привода

5.1. Порядок кинематического расчета

Целью кинематического расчета является разработка кинематической схемы (КС) привода. Расчет выполняется на основе графо-аналитического метода.

Порядок кинематического расчета:

• Выбор компоновки привода;

• Выбор структуры привода;

• Разработка КС;

• Выбор электродвигателя;

• Построение структурной сетки;

• Построение графика частот вращения и определение передаточных отношений;

• Расчет чисел зубьев зубчатых колес;

• Оформление КС.

Основными конструктивными схемами ПГД ступенчатого регулирования являются схемы, применяемые в универсальных станках:

• с односкоростным электродвигателем и шестеренной коробкой скоростей;

• с двухскоростным электродвигателем и шестеренной коробкой скоростей.

В шлифовальных, а также специальных (например, высокоскоростных фрезерных) станках применяется схема с электрошпинделем, когда шпиндельный узел встраивается в статор электродвигателя переменного или постоянного тока.

В ПГД бесступенчатого регулирования применяется схема с регулируемым электродвигателем постоянного тока

Кинематический расчет привода имеет свои особенности в зависимости от типа привода – ступенчатого или бесступенчатого регулирования.

При ступенчатом регулировании ряд частот вращения целесообразно строить по геометрическому закону. Он позволяет не только обеспечить постоянный перепад скоростей резания при переходе с одной частоты на другую, но и нормализовать значения частот вращения и передаточных отношений в пределах всего ПГД [4,5].

5.2. Исходные данные для кинематического расчета

Исходными данными для кинематического расчета являются:

• Число ступеней регулирования z. Число ступеней регулирования обычно задается в задании на проектирование. Обычно оно представляет собой число, разлагающееся на множители 2 и 3, и чаще всего имеет значения 6, 8, 9, 12, 16, 18, 24;

• Предельные значения частот вращения на выходе ПГД n_min и n_max. Отношение максимальной и минимальной частот вращения представляют собой диапазон регулирования ПГД:

R = n_max / n_min (2)

Эти значения определяют в результате расчета режимов резания (таблица 2);

• Значение знаменателя ряда частот вращения φ. Значения φ стандартизованы и равны 1.06; 1.12; 1.26; 1.41; 1.58; 1.78; 2.0. В станках средних размеров применяют значения 1.26 и 1.41; значение 1.12 применяется, когда требуется более точная настройка на заданный режим; в приводах со сменными колесами рекомендуются значения 1.06, 1.12, 1.26.

Между величинами z, n_max, n_min, и φ cуществует соотношение

φ = (n_max/n_min )^{z -1}(3)

5.3. Выбор компоновки пгд

Компоновка ПГД зависит от типа станка, класса точности. ПГД может выполняться совмещенным или разделенным. В совмещенном приводе шпиндельный узел (ШУ) и коробка скоростей размещаются в одном корпусе. В разделенном приводе – в разных корпусах, соединенных клиноременной или ременной передачей. Разделенный привод применяют в прецизионных станках (рис. 1).

Совмещенный привод выполняют как в станках с неподвижными шпиндельными бабками (ШБ) (токарные, сверлильные, координатно- расточные станки),

Рис.1. Компоновка разделенного

ПГД токарно-винторезного станка

так и перемещающимися (продольно-фрезерные, расточные) с двигателями фланцевого исполнения, размещаемыми на корпусе ШБ. Примеры компоновок совмещенного ПГД и схемы расположения групп передач приведены на рис. 2.

Рис.2. Схема расположения групп передач в совмещенных ПГД: а – токарного, б – сверлильного, в – вертикально-фрезерного станка