РАЗРАБОТКА КИНЕМАТИКИ РЕГУЛИРУЕМОГО ПРИВОДА

Стр 1 из 10Следующая ⇒

М.В.Гомельский

РАЗРАБОТКА КИНЕМАТИКИ РЕГУЛИРУЕМОГО ПРИВОДА

Учебно-методическое пособие к курсовому проектированию по дисциплине «Металлорежущие станки»

для студентов специальности 151001

“Технология машиностроения”

ТОЛЬЯТТИ 2008

ББК 34.63-5

П79

УДК 621.9.06.001

М.В. Гомельский

Разработка кинематики регулируемого привода: Методическое пособие.

- Тольятти, 2008.

Учебно-методическое пособие содержит описание порядка разработки кинематики ступенчато регулируемого и бесступенчатого привода главного движения и подач в металлорежущих станках. Предназначено для студентов, выполняющих курсовое проектирование по дисциплине «Металлорежущие станки», а также для работающих над дипломным проектом.

Одобрено на заседании кафедры «Оборудования и технологии машиностроительного производства» от 15.12.2009 в качестве учебно-методического пособия по дисциплине «Металлорежущие станки» для подготовки бакалавров.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ В ПРИВОДАХ СТАНКОВ.. 4

2. РАЗРАБОТКА КИНЕМАТИКИ СТУПЕНЧАТО РЕГУЛИРУЕМОГО ПРИВОДА 5

2.1 Стандартные ряды частот вращения и подач. 5

2.2 Выбор знаменателя ряда. 7

2.3 Определение числа ступеней в приводе. 8

2.4 Применение групповых передач в ступенчато регулируемом приводе. 9

2.5 Соотношение между передаточными отношениями в групповых передачах. 10

2.6 Диапазон регулирования групповой передачи. 13

2.7 Рекомендации по назначению передаточных отношений. 14

2.8 Графоаналитический метод анализа структуры с помощью структурных сеток 15

2.9 Графоаналитический метод определения передаточных отношений с помощью графиков частот вращения. 18

2.10 Варианты формулы структуры привода и структурных сеток. 22

2.11 Определение чисел зубьев групповых передач. 24

2.12 Кинематическая структура приводов с частичным перекрытием ступеней скорости. 27

2.13 Кинематическая структура приводов со сложенной структурой. 29

2.14 Особенности структуры привода от многоскоростного электродвигателя. 32

3. РАЗРАБОТКА КИНЕМАТИКИ БЕССТУПЕНЧАТОГО ПРИВОДА 34

4. ПРИВОД ПОДАЧИ. ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ КИНЕМАТИКИ 40

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.. 50

РАЗРАБОТКА КИНЕМАТИКИ СТУПЕНЧАТО РЕГУЛИРУЕМОГО ПРИВОДА

Выбор знаменателя ряда.

Выбор знаменателя ряда при проектировании привода производится на основе требований технологических служб, осуществляющих заказ станка, а также с учетом существующего опыта конструирования. Кроме того следует учитывать ряд других соображений.

Во-первых, число ступеней Z ряда при заданной величине диапазона регулирования R_n, быстро растет с уменьшением величины знаменателя ряда . Поэтому чем меньше , тем сложнее механизмы коробки скоростей или подач, тем дороже станок и его эксплуатация. В настоящее время с учетом развития современных электроприводов можно считать, что, если по технологическим требованиям нужен привод со знаменателем =1, 06 или =1, 12, то экономичнее будет проектировать привод с бесступенчатым регулированием.

Во-вторых, следует учитывать, что, если обрабатываются детали малого диаметра (или при работе инструментом небольшого диаметра), хорошие технологические возможности могут быть обеспечены при использовании геометрического ряда с достаточно большим знаменателем.

Например, в таблице 2.2 приведены величины диаметров заготовок и частоты вращения, при которых обработка ведется со скоростью резания v =63м/мин. Частоты вращения взяты из стандартного геометрического ряда с =1, 41.

Таблица 2.2

Обрабатываемый диаметр, мм
Частота вращения, об/мин

Хорошо видно, что при обработке любого из этих диаметров достаточно снять припуск за один проход, и можно переключать частоту вращения, чтобы продолжать обработку с оптимальной скоростью резания.

Ниже приведена таблица 2.3, в которой указаны частоты вращения из ряда с =1, 26, но при обработке с той же скоростью (около 63 м/мин) заготовок больших диаметров.

Таблица 2.3

Обрабатываемый диаметр, мм
Частота вращения, об/мин

В этом случае для того, чтобы можно было переключить привод на более высокие обороты и продолжать работу с оптимальной скоростью резания придется снимать припуск за несколько проходов, теряя при этом производительность. При обработке деталей еще б о льших диаметров эта ситуация усугубляется.

Поэтому в станках малых размеров можно встретить ступенчатые коробки со знаменателем ряда =1, 41 и иногда более. Крупные станки, в частности, карусельные, в настоящее время снабжают исключительно бесступенчато регулируемым приводом.

В-третьих, если орган настройки в станке выполнен в виде гитары сменных колес (например, в станке-автомате, используемом в массовом производстве), то знаменатель ряда может иметь и самое малое значение, поскольку сложность привода от этого не увеличится, а только возрастет набор сменных колес, хранящихся на стеллаже возле станка.

Рекомендации по назначению передаточных отношений

Передаточные отношения зубчатых передач нельзя выбирать совершенно произвольно и назначать сколь угодно большими или сколь угодно малыми.

Наименьшее рекомендуемое передаточное отношение

(2.10)

Если принять значение передаточного отношения меньше 1/4, то габариты передачи станут неприемлемо большими. Это связано в первую очередь с тем, что в групповой передаче не рекомендуется применять ведущие колеса с числом зубьев менее 20, поскольку в противном случае приходится выполнять колесо заодно с валом. Такая конструкция не годится для переключаемой передачи. Передаточные отношения менее 1/4 можно использовать там, где габарит передачи не играет роли, например в одиночной передаче, приводящей в движение планшайбу токарно-карусельного станка – здесь под планшайбой свободно уместится колесо большого размера, и в таких передачах передаточное отношение доходит иногда до величины 1/8 или даже 1/10.

Наибольшее рекомендуемое передаточное отношение

(2.11)

Это связано с большим шумом, который издают повышающие передачи. Поэтому в очень тихоходных повышающих передачах величина передаточного отношения может быть увеличена до 2, 5.

Условия (2.10) и (2.11) ограничивают диапазон регулирования в любой групповой передаче величиной

(2.12)

Есть еще одна рекомендация. Желательно передаточные отношения в групповых передачах выбирать так, чтобы они были равны целой положительной или отрицательной степени знаменателя ряда . В этом случае для подбора чисел зубьев в групповых передачах можно будет воспользоваться имеющимися в литературе специальными таблицами, что очень облегчает работу.

Для того чтобы правильность выбора передаточных отношений можно было легко анализировать, и сделать процесс анализа наглядным, желательно изобразить заключенную в выражениях (2.3) и (2.4) информацию графически.

Это можно сделать, тем более, что такая попытка графического изображения была предпринята на рисунках 2.3, 2.4 и 2.5.

Варианты формулы структуры привода и структурных сеток.

Формула структуры привода может иметь, очевидно, несколько вариантов. Соответственно несколько вариантов будет иметь и структурная сетка. Простейший пример вариантов структурной сетки для рассмотренного выше привода приведен на рис.2.11.

В общем случае, если число групп в приводе равно m, то структурная формула будет иметь количество кинематических вариантов v₁ (каждая группа может быть назначена основной, первой или второй переборной и т. д.), равное числу перестановок из m по m, т. е.

Количество конструктивных вариантов v₂ (каждая группа может быть поставлена ближе к началу привода или дальше – на любое место в кинематической схеме) также, очевидно будет равно

Следовательно, общее число возможных вариантов структуры привода v может быть равным

Если в приводе есть q групп с одинаковым числом передач, то количество конструктивных вариантов уменьшится – при перемене местами групп с одинаковым количеством передач конструктивный порядок не меняется. В этом случае общее число вариантов структуры будет

Например, количество вариантов структуры для привода на восемнадцать ступеней, показанного на рис.2.2, будет:

, следовательно, m=3 и q=2, тогда

Выбирать вариант структуры следует, исходя из таких соображений:

- Диапазон регулирования в любой группе не должен быть больше восьми.

- Как можно меньшее количество зубчатых колес на последних валах. Это достигается тем, что в конце привода, по возможности, располагают групповые передачи на два передаточных отношения.

В общем, если нет других соображений, то следует применять структуру, в которой совпадает конструктивный и кинематический порядок и в последних группах возможно меньшее количество передач.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем [Текст]: справочник-учебник в 3 т. /А. С, Проников [и др.]; под общей ред. А.С. Проникова – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана; Изд-во МГТУ «СТАНКИН», 1994. – 1 т.: Проектирование станков. – 444 с.: ил. – 3000 экз. – ISBN 5-7038-1261-5 (в пер.)

2. Кучер, И. М. Металлорежущие станки Основы проектирования и расчета [Текст]: - Л.: Машиностроение, 1969. 720 с.: ил. – 100000 экз. (в пер.)

3. Металлорежущие станки [Текст]: в 2 т. /Н. С. Ачеркан [и др.]; под ред. Н. С. Ачеркана. – 2-е пераб. изд. - М.: Машиностроение, 1965. – 1 т.: - 764 с.: ил. – 55000 экз. - (в пер.)

4. Металлорежущие станки [Текст]: в 2 т. /Н. С. Ачеркан [и др.]; под ред. Н. С. Ачеркана. – 2-е пераб. изд. - М.: Машиностроение, 1965. – 2 т.: - 628 с.: ил. – 55000 экз. (в пер.)

5. Пуш, В. Э. Конструирование металлорежущих станков: учебное пособие для студентов машиностроительных специальностей втузов [Текст]: - М.: Машиностроение, 1977. – 390 с.: ил. – 20000 экз. (в пер.)

6. Проников, А. С. Расчет и конструирование металлорежущих станков [Текст]: – 2-е перераб. изд. - М.: Высшая школа, 1967. - 431 с.: ил. – 50000 экз. (в пер.)