Кинематический расчет приводов главного движения со ступенчатым регулированием скорости

ЛЕКЦИЯ 4. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДОВ ГЛАВНОГО ДВИЖЕНИЯ СО СТУПЕНЧАТЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ СКОРОСТИ

Кинематический расчет является одним из наиболее ответствен­ных этапов проекта, поскольку кинематика привода предопреде­ляет производительность, конструкцию, габариты, динамику, ме­таллоемкость и другие кинематические и конструктивные пара­метры привода. Расчет производится графоаналитическим мето­дом, что позволяет наглядно выбрать наиболее оптимальный вари­ант проектируемого привода.

4.1. Определение величины знаменателя геометрической прогрессии ряда частот вращения шпинделя

При проектировании привода главного движения коробок ско­ростей обычно задаются предельные частоты вращения шпинделя, а также число ступеней скорости. Прежде всего необходимо опре­делить значение диапазона регулирования частот вращения Rn:

где n mах и n min — наибольшая и наименьшая частоты вращения шпинделя, рассчитанные по режимам резания.

Диапазон регулирования является показателем кинематиче­ских возможностей привода. Для универсальных станков харак­терны следующие величины диапазона регулирования:

Токарные станки.............................. 50—200

Фрезерные....................................... 20—100

Карусельные...................................... 25—40

               Радиально-сверлильные .................. 20—100

Вертикально-сверлильные................. 15—30

               Токарно-револьверные...................... 20—60

Строгальные, долбежные..................... 5—40

В приводе со ступенчатым регулированием частот вращения изменение скорости шпинделе осуществляется по закону ряда чи­сел геометрической прогрессии, знаменатель которой определяет­ся по формуле

где z — число ступеней в приводе.

Найденное значение знаменателя округляется до ближайшего стандартного значения 1,06; 1,12; 1,26; 1,41; 1,58; 1,78; 2,0.

Среди стандартных значений ряда наибольшее распростране­ние при проектировании станков получили j = 1,26; 1,41; 1,58. Меньшие значения значительно усложняют привод, а значения знаменателей у = 1,78 и 2,0 приводят к весьма грубому регулиро­ванию скорости и их используют лишь в специальных и специали­зированных станках.

В станкостроении стандартизированы не только знаменатели прогрессии, но и частоты вращений, числа двойных ходов, величи­ны подач, поэтому, определив величину j для заданного диапазо­на Rn, из табл. 4.1 выписывается Z стандартных значений частот вращения шпинделя.

Ряды чисел более 1000 и менее 1 получаются умножением или делением табличных данных на 1000.

Допускается составление производных рядов из нормальных путем пропуска части чисел. Так, например, при j= 1,41, кроме ряда 125, 180, 250, 355 и т.д., можно использовать ряд 132, 190, 265, 375, 530 и т.д. или ряд 140, 200, 280, 400 и т.д., или любой другой полученный аналогичным образом ряд.

4.2. Выбор структуры привода

Структурная формула

Структура привода, состоящая из одной кинематической цепи, в которой число скоростей определяется как произведение чисел скоростей последовательно соединенных групп передач, называет­ся нормальной множительной структурой, а ее структурная фор­мула

где Z — число скоростей привода;

Ра, рь, Ре ......... Pi — числа скоростей первой, второй, третьей,

i-й групп передач (число сомножителей представляет собой количество групп передач в механизме).

При ступенчатом регулировании каждая группа передач обра­зует ряд передаточных отношений со знаменателем геометриче­ской прогрессии —j^х  (х — целое число).

Весь последовательный геометрический ряд частот вращения на шпинделе в диапазоне от n_min  до n_max будет получаться путем различных комбинаций передач в группах в зависимости от при­нятого порядка переключений.

Если прежде всего используются передачи группы «а», затем — группы «b», далее — группы «с», то соответственно принятому по­рядку переключений группа «а» будет называться основной, группа b» — первой переборной, группа «с» — второй переборной и т.д.

Основная группа образует начальный ряд частот вращения со знаменателем j^x. Для основной группы передач Р_a показатель степени х₁ = 1. Первая переборная группа, вторая переборная и т.д. служат для расширения диапазона регулирования, создавае­мого основной группой, до требуемого диапазона на шпинделе от n_min до n_max. Для первой переборной группы P_a показатель степени х₂ равен числу передач в основной группе, т.е. х₂ = Р_a.

Для второй переборной группы Р_c показатель степени x₃ равен произведению чисел передач в основной и первой переборной группах. Следовательно, если привод состоит из i групп передач, то показатель степени «х» в последней переборной (Р₁) группе бу­дет равен произведению чисел передач всех групп.

В развернутой структурной формуле кроме чисел передач в группах в скобках указываются показатели степени «х» каждой группы.