1.5. Контрольные вопросы
1) Какие передачи могут передать вращение на значительное расстояние?
2) Какие передачи преобразуют вращательное движение в поступательное?
3) Имеется ли передаточное отношение между зубчатыми колесами, посаженными на одном валу?
4) Как устроена, для чего предназначена и как управляется двухсторонняя кулачковая муфта?
5) Что такое общее передаточное отношение кинематической цепи механизма и как оно определяется?
6) По какому принципу работает реверсивный механизм и как он реализуется на металлорежущих станках?
7) Как по заданной частоте приводного вала рассчитываются значения частоты вращения и перемещение исполнительных элементов механизмов?
Лабораторная работа 2
УСТРОЙСТВО И кинематическая схема
токарно-винторезного станка
Цель работы: ознакомиться с устройством и кинематической схемой токарно-винторезного станка, приобрести навыки в определении значений частоты вращения шпинделя и значений подачи суппорта.
2.1. Краткие теоретические сведения
Токарно-винторезный станок состоит из пяти основных узлов: станина, передняя бабка, задняя бабка, суппорт и фартук (рис. 2.1), и имеет два привода: привод главного движения резания и привод движения подачи.
Устройство и назначение этих узлов достаточно подробно описано в учебной литературе [1].
Устройство приводов станка удобно изучать по его кинематической схеме, представленной на рисунке 2.2. Кинематическая схема станка – условное изображение всех механизмов и передач, которые передают движение от источника движения к исполнительным органам станка.
Рис. 2.1. Устройство токарно-винторезного станка модели 16К20
2.1.1. Расчеты кинематической цепи привода главного движения
Главное движение резания при точении – вращение шпинделя (вал, который вращается в подшипниках передней бабки) с закрепленной в нем обрабатываемой заготовкой. Оно обеспечивается вращением двигателя через ременную передачу, валы и шестерни коробки скоростей, предназначенной для изменения частоты вращения шпинделя (вал III на рис. 2.2) за счет изменения общего передаточного отношения привода.
Частота вращения шпинделя определяется по формуле, об/мин:
|
|
(2.1) |
,
где nэд – частота вращения вала электродвигателя, об/мин;
iоб – общее передаточное отношение кинематической цепи от двигателя до шпинделя.
Структурная схема механизма привода главного движения резания строится по кинематической схеме станка (рис. 2.2), аналогично схеме (1.11).
Рис. 2.2. Кинематическая схема токарно-винторезного станка
Структурная схема привода механизма главного движения резания имеет вид:
М1 выкл.
шпиндель
(2.2)
М1 вкл.
С вала I на вал II движение за счет перемещения двойного блока z1, z2 может передаваться либо через зубчатые колеса z1 – z4, либо через z2 – z5. С вала II на вал III движение передается через зубчатые колеса z5 – z8.
Когда муфта M1 выключена блок z7, z8 будет вращаться на шпинделе свободно, поэтому движение на шпиндель может передаваться только через зубчатый перебор: z7 – z3 на вал II и через зацепление колес z6 – z9.
При включении муфты M1 за счет перемещения шестерни z9, изготовленной заодно с правой полумуфтой, влево, зубчатое зацепление z6 – z9 выключается и образуется блок z7, z8, z9, который, в данном случае, будет вращаться вместе со шпинделем. Таким образом, с помощью подвижного блока зубчатых колес z1, z2 и муфты M1 можно получить четыре различных частоты вращения шпинделя.
Крутящийся момент на шпинделе зависит от мощности электродвигателя и частоты вращения шпинделя:
|
|
(2.3) |
,где Nэд – мощность электродвигателя, кВт;
– КПД станка,
|
|
(2.4) |
;
где p, з, п.с, п.к – соответственно КПД ременной и зубчатой передачи, пар подшипников скольжения и качения в механизме главного движения;
.ks – коэффициент, учитывающий потери в механизме подачи станка, ks = 0,96.
a, b, c, d – соответственно число ремней в передаче, зубчатых передач, пар подшипников скольжения, пар подшипников качения в кинематической цепи, передающей движение от двигателя до шпинделя;
Таблица 2.2
Значения коэффициентов полезного действия элементов кинематической цепи
|
Элементы кинематической цепи |
Коэффициент полезного действия |
|
Клиноременная передача (один ремень) |
0,98 |
|
Зубчатая передача |
0,99 |
|
Подшипники скольжения (одна пара) |
0,98 |
|
Подшипники качения (одна пара) |
0,995 |