2.3.3 Механізми верстатів

У верстатах широко використовують такі механізми як передачі, елементарні механізми коробок швидкостей, елементарні механізми коробок подач, механізми реверсу.

2.3.3.1 Передачі

Передачею називається механізм, що служить для передавання обертального руху від ведучого валу I до веденого II або для перетворення одного виду руху в інший, наприклад обертового в прямолінійний поступальний або навпаки.

Найпоширенішими передачами металорізальних верстатів є пасові, ланцюгові, зубчасті, черв’ячні, гвинтові, рейкові.

Важливою характеристикою передач обертового руху є передавальне відношення.

Передавальним відношенням і називається відношення частот обертання веденого n₂ і ведучого n₁ валів

. (2.1)

Передача плоскопасова (рисунок 2.10) складається з ведучого I і веденого II валів, підшипників 4, в яких ці вали обертаються, шківів 2, 3 і паса 1. Рух від вала I до вала II передається завдяки силам тертя, які виникають між шківом і пасом. Позначимо діаметр шківа, закріпленого на ведучому валі, через D₁, діаметр шківа, закріпленого на веденому валі, через D₂. При відсутності ковзання між шківами і пасом лінійні швидкості точок, взятих відповідно на робочих поверхнях ведучого і веденого шківів V₁ i V₂, можна записати так

V₁ =  ·D₁·n₁; (2.2)

V₂ =  ·D₂·n₂. (2.3)

Оскільки V₁=V₂ , то із (2.2) і (2.3), отримаємо

. (2.4)

а -загальний вигляд; б-умовне позначення; I - вал ведучий; II - вал ведений; 1 - пас; 2 - шків вала веденого; 3 - шків вала ведучого; 4 - підшипник кочення; D₁ - діаметр шківа вала ведучого; D₂ - діаметр шківа вала веденого; n₁ - частота обертання вала ведучого; n₂ - частота обертання вала веденого

Рисунок 2.10 - Передача плоскопасова

В реальних умовах експлуатації існує певна втрата швидкості за рахунок ковзання паса і шківів, яку оцінюють коефіцієнтом ковзання η (η =0,985). Із врахуванням цього коефіцієнту рівняння (2.4) набуває вигляду

. (2.5)

Передача ланцюгова складається із ведучої зубчатки 3 (рисунок 2.11) з числом зубців z₁, закріпленої на валі I, веденої зубчатки 2 з числом зубців z₂, закріпленої на валі II і підшипників 4. Зубчатки з’єднані між собою ланцюгом 1. Обертальний рух передається від вала 1 до вала II, через зубчатку 3, ланцюг і зубчатку 2. Передавальне відношення ланцюгової передачі

. (2.6)

а-загальний вигляд; б-умовне позначення; I - вал ведучий; II - вал ведений; 1 - ланцюг втулково- роликовий; 2 - зубчатка вала веденого; 3 - зубчатка вала ведучого; 4 - підшипник кочення; z₁ - число зубців ведучого вала; z₂ - число зубців зубчатки веденого вала; n₁ - частота обертання ведучого вала; n₂ - число обертів веденого вала

Рисунок 2.11 - Передача ланцюгова

Передача зубчаста циліндричними колесами використовується для передачі руху між паралельними валами. Вона складається з ведучого вала I (рисунок 2.12), веденого вала II, циліндричного зубчастого колеса 1, Закріпленого на валі 1, колеса 3, закріпленого на валі II і підшипників 2. Передавальне відношення зубчастої передачі циліндричними зубчастими колесами визначається за формулою (2.6).

Передача зубчаста конічними колесами застосовується для передачі руху між валами, розташованими перпендикулярно. Вона складається з ведучого вала 1 (рисунок 2.13), веденого вала II, зубчастих конічних коліс 2 і 3 з числом зубців z₁ i z₂ відповідно з підшипників 1.

П ередавальне відношення цієї передачі вираховують за формулою (2.6).

а-загальний вигляд; б-умовне позначення; I - ведучий вал; II - ведений вал; 1 - циліндричне зубчасте колесо веденого вала; 2 - підшипник кочення; 3 - циліндричне зубчасте колесо веденого вала; z₁ - число зубців колеса ведучого вала; z₂ - число зубців колеса веденого вала; n₁ - частота обертання ведучого вала; n₂ - частота обертання веденого вала

Рисунок 2.12 - Передача зубчаста циліндричними колесами

Передача черв’ячна складається із черв’яка (рисунок 2.14), закріпленого на ведучому валі I, черв’ячного колеса 3, закріпленого на веденому валі II і підшипників 2. Позначимо через а кількість заходів черв’яка, а через z - кількість зубців черв’ячного колеса. Оскільки черв’як є гвинтом з трапеційною різзю, то якщо ведучий вал зробить один оберт, ведений вал повернеться на величину а/z оберта. Отже передавальне відношення черв’ячної передачі

. (2.7)

а -загальний вигляд; б-умовне позначення; I - ведучий вал; II - ведений вал; 1 - підшипник кочення; 2 - конічне зубчасте колесо ведучого вала; 3 - конічне зубчасте колесо веденого вала; z₁- число зубців колеса ведучого вала; z₂- число зубців колеса веденого вала; n₁- частота обертання ведучого вала; n₂ - частота обертів веденого вала

Рисунок 2.13 - Передача зубчаста конічними колесами

а-загальний вигляд; б-умовне позначення; I - ведучий вал; II - ведений вал; 1 - черв’як; 2 - підшипник кочення; 3 - черв’ячне колесо ; а - число заходів черв’яка; z - число зубців черв’ячного колеса; n₁- частота обертання ведучого вала; n₂ - частота обертів веденого вала

Рисунок 2.14 - Передача черв’ячна

П ередача гвинтова служить для перетворення обертального руху гвинта в поступальний рух гайки або навпаки. Вона складається з гвинта 3 (рисунок 2.15), гайки 2 і підшипників 1. Якщо t - крок різі, то за один оберт гвинта гайка переміститься вздовж осі на величину t, а за n обертів гвинта - на величину S

S = t · n, мм/хв. (2.8)

а-загальний вигляд; б-умовне позначення; 1 - підшипник кочення; 2 - гайка; 3 - гвинт; t - крок гвинта; n - частота обертання гвинта

Рисунок 2.15 - Передача гвинтова

Передача рейкова служить для перетворення обертального руху шестерні в прямолінійний рух рейки чи навпаки. Передача складається з шестерні 2 (рисунок 2.16) з кількістю зубців z, вала 3, підшипників 4 і рейки 1. Якщо t - крок рейки, то за один оберт шестерні рейка переміститься на величину t·z, а за n обертів шестерні - відповідно на величину S

S = t · z · n, мм/хв. (2.9)

Оскільки t = π m, то

S =  · m · z · n, мм/хв, (2.10)

де m - модуль зуба, мм.

а - загальний вигляд; б - умовне позначеня; 1 - рейка; 2 - шестерня; 3 - вал; t - крок рейки; n - частота обертання шестерні

Рисунок 2.16 - Передача рейкова