Основные узлы и механизмы станков. Кинематическая структура станков, страница 31

В структуре z = 16 = 4(1)·2(4)·2(8) с Д = 31,5 (т.к.  то при φ = 1,26  обеспечивается ) вместо xk= 8 примем xk.пер= 4 и рассмотрим построенную для этого случая структурную сетку (рис. 3.4).

Как видно, каждая из ступеней n5–n8 получается двумя комбинациями передач, в результате различных частот вращения фактически обеспечивается  zф = z – zпер = 16 – 4 = 12, где zпер – количество перекрытых частот вращения.

Развернутую структурную формулу можно представить в виде:

zф=12=4(1)·2(4)·2(4).

Диапазон регулирования привода с перекрытием:

 или (см. рис. 3.4)

Приравняв показатели степеней в первом и втором выражениях, получим

zф = 0,5z + xk.пер,     откуда     xk.пер = zф – 0,5z     и     z = 2(zф – xk.пер).

Для структур с перекрытием φmax следует определять в последней (k-той)  и предпоследней (k–1) множительных группах и принимать φ не превосходящим меньшего из двух полученных значений φmax.

В рассматриваемом случае   xmax (k) = xmax (k-1) = 4,     и при φ =1,58 обеспечивается диапазон регулирования частот вращения шпинделя 

Нормальная множительная структура на 12 вариантов z=12=3(1)·2(3)·2(6) (см. рис. 2.10) допускает   и при φ =1,41 обеспечивает

Как видно, структура с перекрытием обеспечивает диапазон регулирования в 3,5 раза больший при тех же 12 фактических вариантах. Для этого потребовалось усложнить конструкцию по рис. 2.10 всего на одну передачу.

Для обеспечения в структуре с перекрытием максимального диапазона при заданных z и кинематической схеме следует принять φ =φmax  при  хk.пер = xmax (k-1). При этом, если φmax не равно какому-либо стандартному значению, то, приняв стандартное φ<φmax, следует проверить возможность увеличения хk.пер по формуле   полученной из выражения  (см. п/п. 3.9.1.7) для данного случая.

Покажем в качестве примера, как спроектировать структуры с максимальными диапазонами на базе приводов 12=3·2·2 и 24=4·3·2:

а) zф=3(1)·2(xk-1)·2(xk.пер.),   zф=3(1)·2(3)·2(xk.пер.),   т.к.  pk-1 =2,   xmax (k-1)=xk-1=3, то принимаем xk.пер =xmax (k-1) =3.

Тогда    zф=12/2+3=9   и   9=3(1)·2(3)·2(3).   При  φ =2  

б) zф=4(1)·3(xk-1)·2(xk.пер),   zф=4(1)·3(4)·2(xk.пер.),

т.к.   pk-1 2,   то   xmax (k-1) = (pk-1–1) ·xk-1=(3–1)·4=8   и   xk.пер=xmax(k-1)=8.

Тогда     zф=24/2+8=20.   При  φ =1,26     Если принять   xk.пер=lg8/lg1,269,   то   zф=24/2+9=21=4(1)·3(4)·2(9)   и  

Из всех возможных структур с перекрытием максимальный диапазон обеспечивают:

при  φ =1,26:

    z =36;

    zф =27;

    Дп.max≈400;

при  φ =1,41:

    z =24;

    zф =18;

    Дп.max≈360;

т.е. диапазон может быть увеличен примерно в 8 раз по сравнению с тем, какой обеспечивается нормальной множительной структурой.

Использование структур с перекрытием позволяет строить приводы практически на любые числа вариантов (10, 11,13, 14, 15, 17 и т.п.).

Рис. 3.4.  Структурная  сетка

привода с перекрытием части

ступеней скорости на 12 вариантов

Рис. 3.5. Структурная сетка привода на 12 вариантов с  составным  (ломаным)  геометрическим  рядом  (а) и  таблица  для  определения  φб.max (б)

3.9.6.3 Применение составных (ломаных) геометрических рядов

В станках средняя часть диапазона скоростей шпинделя используется чаще, чем его крайние значения. В связи с этим можно проектировать структуры с составным (ломаным) геометрическим рядом, т.е. рядом, имеющим в различных интервалах неодинаковые знаменатели.

Удобно использовать ломаные ряды со знаменателем φб для крайних и  для средних ступеней диапазона частот вращения шпинделя.

В качестве φб и φм могут быть приняты следующие знаменатели основных рядов 1,58 и 1,26;  1,26 и 1,12;  1,12 и 1,06; а также выборочных 2,5 и 1,58;  2 и 1,41;  1,41 и 1,18;  1,18 и 1,09.

Один из способов проектирования привода с составным (ломаным) геометрическим рядом следующий: уменьшают характеристику последней множительной группы по сравнению с расчётной величиной на  0,5·u,  где u = 1, 3, 5, 7, ... – какое-либо нечетное число.

То есть xk.лом=xk–0,5·u.  При  pk=2   xk=z/2   и   xk.лом=(z–u)/2.