С трехступенчатой коробкой скоростей
Рис. 6.3. Восьмискоростная коробка скоростей с электромагнитными муфтами 1, 2
Из рис. 6.1, следует, что в вариантах а, б, в, е и ж соединение вала приводного двигателя с первым валом коробки скоростей осуществляется с помощью ременных передач. В вариантах рис. 6.1, б и рис. 6.1, в – с помощью присоединительных муфт. Вариант рис. 6.1, е – комбинированный: двигатель соединяется с первым валом АКС с помощью муфты, а выходной вал АКС со шпиндельной бабкой – ременной передачей. В шпиндельной бабке варианта рис. 6.1, д используется встроенный электродвигатель, ротор которого насаживается непосредственно на шпиндель.
На рис. 6.2, 6.3 и 6.4 представлены конструкции наиболее распространенных коробок скоростей, из которых видно, что основными элементами этих механизмов являются присоединительные муфты, валы (ступенчатой конструкции и шлицевые), зубчатые передачи, электромагнитные муфты, зубчатые муфты (рис. 6.2), шпиндельные узлы и корпуса (базовая деталь) [2].
Рис. 6.4. Шпиндельная бабка с двухступенчатой коробкой скоростей
(С прямозубыми передачами)
6.1. Устройства для соединения вала двигателя с первым валом коробок скоростей
Выбор присоединительного элемента коробки скоростей определяется ее технической характеристикой (предельными значениями частот вращения шпинделя, мощностью приводного двигателя и количеством скоростей), принадлежностью станка к той или иной технологической группе (токарная, сверлильно-расточная, фрезерная и т.д.), классом точности и габаритами станка, его виброустойчивостью, стационарностью самой коробки и т.д. Как было отмечено ранее, к таким элементам относятся ременные передачи и муфты.
Ременная передача относится к механизмам с гибкими связями и состоит из шкивов, закрепленных на валах, и ремня, охватывающего шкивы. Нагрузка передается силами трения, возникающими между рабочей поверхностью шкива и ремнем. В зависимости от формы поперечного сечения ремня различают плоскоременную, клиноременную, круглоременную передачи и передачи зубчатым ремнем. Данный вид передач отличается плавностью и бесшумностью работы, простотой конструкции и эксплуатации.
Основными недостатками этих передач являются: некоторое непостоянство передаточного отношения, повышенная нагрузка на валы и их опоры и относительно низкая долговечность [16].
Общие технические требования на шкивы передач устанавливает ГОСТ Р50640-94.
Плоскоременные передачи обладают по сравнению с другими передачами более высокой плавностью вращения, большей скоростью и допускают значительные межосевые расстояния. Эти передачи работают при скорости V = 5…100 м/с и используются преимущественно для приводов мощностью до 50 кВт.
Передаточное число u открытой передачи обычно не более пяти.
В зависимости от скорости ремня передачи могут быть среднескоростными (V до 30 м/с), быстроходными (V до 50 м/с) и сверхбыстроходными (V до 100 м/с).
Критериями работоспособности передачи являются надежность сцепления ремня со шкивом (тяговая способность) и долговечность, определяемая в основном усталостной прочностью ремня.
В настоящее время разработаны расчеты на усталостную прочность только прорезиненных плоских ремней среднескоростных передач. Средняя долговечность ремня – на основании опыта эксплуатации в станкостроении – равна: для среднескоростных передач 1∙103…5∙103 ч; для быстроходных синтетических 500…600 ч. Коэффициент полезного действия плоскоременных передач при полной нагрузке для среднескоростных передач = 0,92…0,98; для быстроходных = 0,85…0,95.
Материал и тип ремня выбирается в зависимости от условий работы передачи. Для среднескоростных передач наибольшее применение имеют тканевые прорезиненные ремни (ОСТ 38.05.98.76). Для тяговых элементов приводных ремней чаще всего применяют технические ткани БКНЛ-65, БКНЛ-65-2 (ГОСТ 19700-74) и бельтинги Б-800, Б-820 (ГОСТ 2924-67).
Для быстроходных и сверхбыстроходных передач применяются синтетические бесконечные ремни. Ремни из капроновой ткани просвечивающего или полотняного переплетения, облицованные пленкой из полиамида С6 в соединении с нитрильным каучуком СКН-40, рекомендуется применять в сверхбыстроходных передачах. Ремни из капроновой ткани с переплетением на основе двухуточной саржи и покрытые наиритовым латексом рекомендуется применять как среднескоростные, так и быстроходные.
Материал и способ изготовления шкивов определяются максимальной скоростью ремня (табл. 6.1). Шкивы из пластмасс применяют для уменьшения массы. Шкивы из текстолита допускают скорость до 25 м/с.
Таблица 6.1