Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Числа оборотов металлорежущих станков

01.02.2019


Ступенчатое регулирование числа оборотов


Ранее был разобран порядок решения задачи, определяющей скорость резания, допускаемую стойкостью инструмента, и порядок определения на основании допускаемой скорости резания необходимого числа двойных ходов или чисел оборотов, которые должна делать в минуту заготовка или инструмент. При обработке разных заготовок, разного размера, из разных материалов, разными инструментами, с разными условиями резания, возникает потребность большого разнообразия числа двойных ходов или оборотов в минуту и в большом их диапазоне. Работа может быть эффективной и выгодной, если станок дает нужное число двойных ходов или оборотов в минуту. При ступенчатом регулировании такое совпадение может быть только случайностью и работа производится с одним из имеющихся у станка числом двойных ходов или оборотов в минуту и наиболее близким к потребному. Числа двойных ходов или оборотов в минуту представляют собой геометрический ряд с постоянным его знаменателем

где n — число двойных ходов или оборотов, дв. х/мин или об/мин;

ф — знаменатель геометрического ряда;

m — количество ступеней изменения числа двойных ходов и оборотов в минуту

где ni — произвольный член геометрического ряда.

Стандартом предусмотрены следующие величины знаменателя геометрического ряда:

При постоянном количестве ступеней изменения числа двойных ходов или оборотов в минуту диапазон их больше у того станка, который обладает большим знаменателем геометрического ряда. Преимуществом станков с большим диапазоном является возможность обрабатывать самые разнообразные заготовки, а недостаток их состоит в том, что ввиду большой разницы между соседними числами двойных ходов или оборотов в минуту выбранное число может значительно отличаться от желательного. Станки с малым диапазоном при том же количестве ступеней, наоборот, сужают круг обрабатываемых на них заготовок, но зато делают возможной работу с числом двойных ходов или оборотов в минуту, близким к необходимому.

Изменение числа оборотов ведомого вала при постоянном числе оборотов ведущего приводит к изменению числа двойных ходов или оборотов последнего звена кинематической цепи. Оно может осуществляться несколькими способами.

Ступенчатошкивная передача


В ступенчатошкивной передаче число оборотов ведомого вала меняют переводом ремня с одной пары ступеней двух шкивов на другую (рис. 283,а). Количество передаточных отношений и количество ступеней чисел оборотов равняется числу ступеней шкива. В зависимости от положения ремня на шкивах получают следующие передаточные отношения

где ip — передаточное отношение ременной передачи;

d1, d3, d5 — диаметр ведущего шкива, мм;

d2, d4, d6 — диаметр ведомого шкива, мм и следующие числа оборотов ведомого вала

где nвм — число оборотов ведомого вала, об/мин;

nвщ — число оборотов ведущего вала, об/мин;

у — коэффициент, учитывающий скольжение ремня.

Достоинством ступенчатошкивной передачи являются хорошая работа при больших числах оборотов, плавность хода и отсутствие вибраций. К ее недостаткам относятся небольшое количество ступеней чисел оборотов, неудобство перевода ремня, небольшая окружная сила, зависимость мощности от скорости ремня и уменьшение мощности при малых числах оборотов. Ступенчато-шкивную передачу применяют почти исключительно в кинематической цепи рабочего движения и очень редко в цепи подачи.

Сменные зубчатые колеса на гитаре


Самой простой зубчатой передачей из числа предназначаемых для изменения числа оборотов являются сменные зубчатые колеса (рис. 283, б). Их применяют в количестве одной или чаще двух пар. Первое ведущее зубчатое колесо закреплено неподвижно на ведущем валу, последнее ведомое размещено неподвижно на ведомом валу. Ведомое зубчатое колесо первой пары и ведущее второй пары устанавливают неподвижно на втулке, которая свободно вращается на пальце. В зависимости от числа зубьев сменных зубчатых колес меняются их диаметры и, следовательно, междуосевые расстояния. Сумма междуосевых расстояний первой и второй пары зубчатых колес является, таким образом, переменной величиной, и она в общем случае не совпадает с постоянным междуосевым расстоянием ведущего и ведомого валов. В связи с этим, чтобы палец находился в нужном месте, его устанавливают на гитаре, т. е. планке с одним или несколькими прорезями, поворачивающейся вокруг оси ведомого вала. При одной паре сменных зубчатых колес на втулке, вращающейся на пальце, помещают промежуточное зубчатое колесо, которое должно заполнить междуосевое расстояние. Передаточное отношение сменных зубчатых колес составляет при одной паре их

где iсм — передаточное отношение сменных зубчатых колес;

Za, Zв — ведущее зубчатое колесо;

Zб, Zг — ведомое зубчатое колесо.

Число оборотов ведомого вала равняется

Недостатком изменения числа оборотов посредством подбора и перестановки сменных зубчатых колес является неудобство этой перестановки.

Сменные зубчатые колеса применяют почти исключительно в кинематической цепи подачи.

Зубчатые переборы


Зубчатый перебор — это две пары зубчатых колес, из которых ведущее первой пары и ведомое второй пары сидят на ведомом валу, а ведомое первой пары и ведущее второй пары — на промежуточном валу. Ведущий вал заменяют в зубчатом переборе втулкой, которая свободно вращается на ведомом валу.

Самым простым является накидной зубчатый перебор (рис. 284, а).

На ведомом валу свободно сидит втулка с неподвижным одноступенчатым или многоступенчатым шкивом и неподвижным ведущим зубчатым колесом первой пары. На изогнутом промежуточном валу свободно сидит втулка, на концах которой находятся неподвижные ведомое зубчатое колесо первой пары и ведущее зубчатое колесо второй пары. Наконец, на ведомом валу неподвижно сидит ведомое колесо второй пары. Для выключения зубчатого перебора изогнутый промежуточный валик откидывается и зубчатые колеса, сидящие на его втулке, выходят из зацепления с колесами на ведомом валу. Одновременно ведущая втулка соединяется выдвижным пальцем с зубчатым колесом, сидящим на ведомом валу неподвижно и, таким образом, непосредственно передает ему движение. Передаточное отношение при включенном переборе составляет

где iпер — передаточное отношение перебора;

Z1, Z3 — число зубьев ведущего зубчатого колеса;

Z2, Z4 — число зубьев ведомого зубчатого колеса.

Число оборотов ведомого вала при включенном зубчатом переборе составляет

а при выключенном переборе оно равняется числу оборотов шкива. Зубчатый перебор удваивает количество ступеней чисел оборотов, которое дает шкив. Так, при одноступенчатом шкиве получается два разных числа оборотов, т. е. с перебором и без него, а при трехступенчатом шкиве шесть разных чисел оборотов, из которых три с перебором и три без перебора.

Зубчатый перебор с кулачковой или фрикционной муфтой отличается от накидного перебора способом включения и выключения (рис. 284, б). В связи с этим промежуточный вал делают прямым, на нем нет втулки, и зубчатые колеса сидят неподвижно. На ведомом валу помещают на скользящей шпонке кулачковую или фрикционную муфту. Перемещаясь вдоль вала, она соединяет с ним или ведомое зубчатое колесо второй пары и тем самым включает перебор, или непосредственно соединяет с ведомым валом ведущую втулку, и тогда зубчатые колеса перебора продолжают вращаться, не выполняя работы. Передаточное отношение и числа оборотов подсчитывают также.

Двойной зубчатый перебор служит для того, чтобы утраивать количество ступеней чисел оборотов. Так, при одноступенчатом шкиве он дает три разных числа оборотов, а при трехступенчатом девять разных чисел оборотов ведомого вала.

Двойной зубчатый перебор с передвижными зубчатыми колесами отличается от простого перебора заменой первой пары зубчатых колес двумя парами, из которых одновременно работает только одна (рис. 284, в). Включение в работу той или другой пары осуществляется передвижением вдоль промежуточного вала втулки на скользящей шпонке. На втулке неподвижно сидят ведомые колеса и при передвижении с втулкой одно из них входит в зацепление с соответственным ведущим колесом. Таким образом, получаются два передаточных отношения зубчатого перебора:

где Z1, Z3, Z5 — число зубьев ведущего зубчатого колеса;

Z2, Z4, Z6 — число зубьев ведомого зубчатого колеса.

Числа оборотов ведомого вала при работе с перебором равняются

а при работе без перебора число оборотов ведомого вала равняется числу оборотов шкива.

В двойном переборе с кулачковыми или фрикционными муфтами ведомые колеса первых двух пар не передвигаются с втулкой по промежуточному валу, а сидят на нем свободно, находясь в постоянном зацеплении с ведущими зубчатыми колесами и все время с ними вращаясь (рис. 284, г). Для сообщения вращения промежуточному валу на нем между ведомыми зубчатыми колесами сидит на скользящей шпонке кулачковая или фрикционная муфта. Она, передвигаясь по валу, соединяет с ним одно из ведомых зубчатых колес. Передаточные отношения и числа оборотов ведомого вала остаются такими же, как в предыдущем случае.

Достоинствами накидного зубчатого перебора и перебора с передвижными зубчатыми колесами являются удобное переключение и отсутствие зацеплений зубчатых колес при работе без перебора, а недостатком — невозможность переключения на ходу. Недостатками зубчатых переборов с кулачковой муфтой является необходимость проворачивания валов из-за несовпадения кулачков и впадин, зацепление неработающих зубчатых колес, их вращение, износ и потеря мощности и невозможность переключения на ходу. Достоинство зубчатых переборов с фрикционной муфтой заключается в возможности переключения на ходу и в плавности и безударности этого переключения. Недостатками этих переборов являются износ неработающих зубчатых колес, ввиду их зацепления и вращения, и потеря при этом мощности, а также большие габариты перебора.

Зубчатые переборы применяют только в кинематической цепи рабочего движения.

Коробки передач


Если в зубчатых переборах первое ведущее и последнее ведомое зубчатые колеса сидят на одном валу, то в коробках передач ведущие и ведомые зубчатые колеса размещаются на параллельных валах. Ниже рассматриваются элементарные механизмы, которые в простых коробках передач являются полной кинематической цепью коробки, а в сложных коробках передач частью этой цепи.

В коробке передач с передвижными зубчатыми колесами на ведущем валу сидят неподвижно два или три ведущих зубчатых колеса (рис. 285,а). На ведомом валу такое же количество ведомых зубчатых колес сидит неподвижно на втулке, образуя вместе с ней передвижной блок на скользящей шпонке. Перемещаясь вдоль ведомого вала, блок вводит в зацепление одну из пар зубчатых колес и, не имея возможности поворачиваться независимо от вала, передает ему вращение ведущего вала. Таким образом, получаются два или три передаточных отношения

где iкор — передаточное отношение коробки передач;

Z1, Z3, Z5 — число зубьев ведущего зубчатого колеса;

Z2, Z4, Z6 — число зубьев ведомого зубчатого колеса и такое же количество ступеней чисел оборотов

В коробке передач с кулачковой или фрикционной муфтой два ведущих зубчатых колеса помещаются неподвижно на ведущем валу (рис. 285, б). В постоянном зацеплении с ними находятся два зубчатых колеса, свободно сидящих на ведомом валу. Между ними находится кулачковая или фрикционная муфта. Передвигаясь вдоль ведомого вала на скользящей шпонке, она связывает с ним одно из ведомых зубчатых колес и передает ему вращение их. Получаются два передаточных отношения

и два числа оборотов ведомого вала

В коробке передач с накидным зубчатым колесом на ведущем валу размещены ведущие зубчатые колеса, соединенные с ним неподвижно (рис. 285, в). Они установлены в порядке увеличения или уменьшения числа зубьев, и количество их может быть разным. Ведомое колесо одно и оно соединено с ведомым валом скользящей шпонкой. В постоянном зацеплении с ним находится промежуточное зубчатое колесо. Оно помещается в одной обойме с ведомым колесом и, передвигаясь вместе с ним параллельно ведомому валу, может быть накинуто на одно из ведущих зубчатых колес. Через промежуточное зубчатое колесо вращение передается ведомому колесу и ведомому валу. Количество передаточных отношений и количество разных чисел оборотов ведомого вала равняется количеству ведущих зубчатых колес

Коробка передач с выдвижной шпонкой имеет одинаковое количество ведущих и ведомых зубчатых колес и все они находятся в постоянном зацеплении (рис. 285, г). Ведущие колеса сидят на ведущем валу неподвижно, а вращающиеся от них ведомые колеса располагаются на ведомом валу свободно. Для сцепления одного из них с ведомым валом и передачи ему движения служит выдвижная шпонка. Она при помощи тяги передвигается внутри полого ведомого вала и, выступая через продольное окно в этом валу, входит в шпоночную канавку одного из ведомых зубчатых колес и, связывая его таким образом с валом, передает ему вращение колеса. Между зубчатыми колесами находятся разделительные стальные кольца, устраняющие возможность одновременного зацепления шпонкой соседних колес. Количество передаточных отношений и количество разных чисел оборотов, получаемых при помощи этой коробки передач, равняется количеству пар зубчатых колес

К достоинствам коробки передач с передвижными зубчатыми колесами относятся возможность передачи большой мощности, удобное переключение и отсутствие зацепления неработающих зубчатых колес. К недостаткам этой коробки относится невозможность переключения на ходу. К недостаткам коробки передач с кулачковой муфтой относятся необходимость проворачивания валов для совпадения кулачков со впадинами, износ зацепленных и вращающихся неработающих зубчатых колес и потеря при этом мощности, невозможность переключения на ходу. Достоинства коробки передач с фрикционной муфтой заключаются в возможности переключения на ходу, в его плавности и безударности. Недостатками этой коробки передач являются зацепление и вращение неработающих зубчатых колес, вызывающие их износ и потерю мощности, и большие габариты коробки. Коробки передач с накидным зубчатым колесом и с выдвижной шпонкой отличаются большой компактностью, но не имеют достаточной жесткости и не пригодны поэтому для передачи большой мощности.

Коробки передач используются как в кинематической цепи рабочего движения, так и в цепи подачи. В первом случае они называются коробкой скоростей, а во втором — коробкой подач. Коробки передач с передвижными зубчатыми колесами и с кулачковой или фрикционной муфтой чаще используются как коробки скоростей, а коробки с накидным зубчатым колесом и с выдвижной шпонкой — главным образом в виде коробок подач.

Бесступенчатое регулирование числа оборотов


Преимуществом бесступенчатого регулирования числа оборотов является возможность получения такого числа двойных ходов или оборотов в минуту, которое полностью отвечает необходимому. Следовательно, резание металлов при этом можно производить с наиболее выгодной скоростью, и использование режущей способности инструмента может быть наиболее полным. Регулирование числа оборотов в бесступенчатой передаче приводит к бесступенчатому изменению числа двойных ходов или оборотов последнего звена кинематической цепи.

Одним из видов бесступенчатого регулирования является механическое изменение числа оборотов посредством фрикционных передач. В таких передачах движение ведущего элемента передается ведомому путем трения. Число оборотов ведомого вала может при постоянном числе оборотов ведущего вала изменяться непрерывно и плавно. Несмотря на эти преимущества, фрикционные передачи в металлорежущих станках применяют редко. Причиной является малый диапазон получаемых на фрикционных передачах чисел оборотов и довольно быстрый износ поверхностей трения.

Электрическая бесступенчатая передача состоит из электрического двигателя трехфазного переменного тока, генератора постоянного тока и электрического двигателя постоянного тока с реостатом. Трехфазный электрический двигатель получает питание от промышленной сети переменного тока. Он приводит в действие электрический генератор, вырабатывающий постоянный ток. Питающийся им электрический двигатель постоянного тока допускает бесступенчатое регулирование числа оборотов при помощи реостата, который изменяет ток в обмотке возбуждения двигателя. Это дорогое устройство с небольшим диапазоном изменения числа оборотов имеет в металлорежущих станках ограниченное применение.

Гидравлическая бесступенчатая передача состоит из насоса, приводимого в действие электрическим двигателем, и гидравлического двигателя (рис. 286). Насос и гидравлический двигатель бывают лопастные и поршневые. Насос нагнетает масло из резервуара в двигатель и заставляет вращаться его вал. Из двигателя масло возвращается в резервуар. Пропускная способность насоса, т. е. количество масла, нагнетаемого им за один оборот вала в двигатель и пропускная способность двигателя, т. е. количество масла, пропускаемого им за один оборот его вала, регулируются бесступенчато. Передаточное отношение

где iгидр — передаточное отношение гидравлической передачи;

qн — пропускная способность насоса, мм2/об;

qдв — пропускная способность двигателя, мм3/об.

Если регулируемой является пропускная способность только насоса или только двигателя, то диапазон бесступенчатого изменения передаточных отношений, меньше, чем при одновременном регулировании пропускной способности насоса и двигателя, когда передаточные отношения можно бесступенчато изменять в широких пределах.

В гидравлической бесступенчатой передаче ведущим является вал насоса и ведомым вал двигателя. Соответственно этому и в зависимости от передаточного отношения бесступенчато изменяются и числа оборотов


Имя:*
E-Mail:
Комментарий: