Например, если привод имеет, то можно принять за расчетную частоту вращения. При обработке деталей различных размеров величина подачи и передаточное отношение коробки подач, как правило, не связаны с размером (диаметром) обрабатываемой детали. Поэтому здесь производится регулирование с постоянным крутящим (вращающим) моментом.

Коэффициент полезного действия привода. КПД привода станка является его важной технической характеристикой, так как определяет ту долю энергии, которая затрачивается на полезную работу, т. е. непосредственно на процесс резания.

Для обработки детали необходима мощность (эффективная мощность резания), где тангенциальная составляющая силы резания, осевая составляющая резания (по подаче), скорость резания, подача.

Мощность, затрачиваемая на подачу столов и суппортов, обычно невелика и в случае передачи движения от общего электродвигателя затраты мощности в цепи подач могут быть оценены в универсальных станках в 2-3%. Полная мощность, которая расходуется на процесс обработки, будет больше, так как в приводе преодолеваются различные вредные сопротивления, в первую очередь трение. Мощность, идущая на преодоление трения.

КПД привода станка указывает, какая доля всей мощности расходуется на процесс резания: Для коробок скоростей КПД обычно находится в пределах.

Регулирование с постоянной мощностью и с постоянным моментом. При обработке на станке деталей различных размеров скорость резания ни сила резания в первом приближении не связаны с диаметром обрабатываемой; детали, так как эти параметры определяются характеристиками процесса резания. Поэтому при регулирований скоростей шпинделя должно соблюдаться условие.

Это означает, что передаваемая мощность при включении разных чисел оборотов шпинделя должна быть одинаковой. Поэтому желательно (хотя и всегда возможно), чтобы коробки скоростей обеспечивали в данном диапазоне регулирования передачу постоянной мощности при включении любой частоты вращения ведомого звена (шпинделя), рели то получим максимальный крутящий момент.

При большом диапазоне регулирования и определение крутящего момента по минимальной частоте вращения шпинделя приведет к увеличению габаритных размеров привода, так как размеры зубчатых передач и других деталей непосредственно зависят. Поэтому для определения крутящих моментов в коробках скоростей универсальных станков выбирают расчетную частоту вращения. Обычно на 1/3 или ¼ нижних частот вращения допускают передачу. В этом диапазоне частот вращения обработку ведут с заниженными режимами (силами) резания, которые ограничены прочностью или долговечностью деталей привода. На остальной части диапазона регулирование осуществляется.

Во время работы станка крутящий момент на приводном шкиве уравновешивается крутящим моментом от сил резания и моментами трения в кинематических парах, где тангенциальная составляющая сил резания; диаметр обрабатываемой детали; частота вращения шпинделя.

Привод подач, предназначенный для перемещения суппортов, столов, шпиндельных головок, преодолевает составляющую силы резания и силы трения, возникающие в направляющих перемещаемого элемента станка. В некоторых случаях необходимо учитывать также силы инерции, где общее передаточное отношение коробки скоростей; передаточное отношение от данной пары до шпинделя; КПД коробки скоростей.

Крутящий момент от сил резания. Этот момент определяет эффективную мощность резания, где сила тяги в коробке подач; составляющая силы резания в направлении подачи; реакции в направляющих; коэффициент трения в направляющих; масса и ускорение перемещающегося элемента.

Реакции в направляющих возникают под действием сил резания и веса перемещающихся, частей (стол с деталью, суппорт). Их определяют из расчетной схемы сил, действующих на суппорт. Возникающие в приводе внутренние силы и реакции в подшипниках являются производными внешних сил и образуют для каждого элемента систему сил, служащих для его расчета. Расчет сил резания производится по зависимостям теории резания металлов или определяется на основании экспериментальных данных.

Передачи с бесступенчатым регулированием. Для бесступенчатого регулирования в коробках скоростей и подач обычно применяют электродвигатели с регулируемой частотой вращения, которые сочетаются со ступенчатой коробкой передач, что расширяет диапазон регулирования станка.

При бесступенчатом регулировании не могут быть обеспечены точные передаточные отношения. Фрикционные вариаторы с бесступенчатым регулированием используют в коробках подач с небольшими крутящими моментами и низкими частотами вращения. Для бесступенчатого регулирования в коробках скоростей, где требуется передача с постоянной мощностью, наиболее целесообразно применение комбинированного привода, состоящего из электродвигателя постоянного тока с диапазоном регулирования и автоматической коробки передач на две-три скорости, которые включают с помощью электромагнитных многодисковых муфт. Это обеспечивает получение любой скорости во всем диапазоне регулирования, разбитом на поддиапазоны, внутри которых регулирование осуществляется электродвигателем.

Особенности силовых расчетов коробок скоростей и подач. Выбор расчетных сил. Для расчета деталей, валов, подшипников, муфт необходимо в первую очередь определить действующие на них силы. Для коробок скоростей внешними силами являются силы резания, приложенные детали или инструменту, закрепленному в шпинделе, и силы на приводном шкиве или на роторе электродвигателя.

В современных станках стремятся сочетать АКС с тиристорным электродвигателем. В отличие от коробок скоростей коробки подач во многих случаях должны обеспечить как требуемые режимы обработки, так и заданный ряд передаточных отношений, который зависит от схемы обработки (например, при нарезании резьбы). Для коробок подач характерны также низкие скорости и небольшие передаваемые крутящие моменты.

Поэтому в коробках подач применяют также механизмы, которые обеспечивают широкий ряд передаточных отношений, но из-за низкого КПД, малой жесткости, возможности передавать только небольшие скорости, как правило, не могут быть применены в быстроходных и нагруженных коробках скоростей. К таким передачам относятся конус с накидной шестерней, передачи типа Меандр. При использовании передач с передвижными блоками зубчатых колес для обеспечения точного передаточного отношения часто применяют корректирование зубьев.

Передаточные отношения можно осуществить двумя парами колее с числами зубьев. Но шестерню нарезают, например, на заготовке, соответствующей шестерне, чтобы межцентровые расстояния у этих пар были одинаковы. Модуль корригированного колеса увеличится.

Чтобы при ступенчатом регулировании получить на шпинделе геометрический ряд частот вращения, скорости электродвигателя также должны располагаться по геометрическому ряду. Различные частоты вращения асинхронных электродвигателей получаются путем переключения полюсов и, как правило, дают геометрический ряд для двухскоростных электродвигателей. Поэтому необходимо выбирать такой структурный вариант, в котором расхождение лучей, характеризующих скорости электродвигателей, равно двум. В зависимости от заданного находят.

Необходимо спроектировать коробку и двухскоростным электродвигателем. Шесть скоростей получаем за счет коробки с передвижными блоками колес и две — переключением скоростей электродвигателя. Обычная веерообразная структура здесь не подходит, так как в этом случае скорости электродвигателей должны были бы иметь соотношение. Вначале лучи расходятся, что удовлетворяет варианту.

В этом случае не будет совпадения скоростей на отдельных ступенях. Схема автоматической коробки скоростей. Автоматические коробки скоростей( АКС). Легкость управления и включения любой скорости на ходу достигается применением автоматических коробок скоростей, в которых использованы электромагнитные муфты. Часто АКС осуществляет лишь часть переключений; коробки устанавливают в сочетании с перебором или частью привода с обычными методами переключения скоростей.

Общее число скоростей коробки с составной структурой. Обычно у составных цепей имеется общая часть, которая имеет скоростей. В последнем случае структура служит для получения всех скоростей и называется основной.

Составные структуры позволяют не только расширить диапазон регулирования коробки скоростей, но и повысить ее КПД, поскольку высшие частоты вращения шпинделя можно обеспечить более короткой кинематической цепью.

Коробки скоростей с перебором. Наиболее простой разновидностью коробок скоростей с составной структурой являются передачи с переборами, в которых одна скорость ведущего вала совпадает со скоростью ведомого, а другая передается двумя парами зубчатых колес. Схема коробки скоростей с перебором.

С вала редуктора, работающего от электродвигателя, ведущий вал перебора получает различных скоростей, которые либо непосредственно передаются на шпиндель при включенной кулачковой муфте, либо через две пары колес перебора. График частот вращения, из которого видно, что движение может миновать вал. Передаточное отношение перебора, где число скоростей ведущего вала перебора. Применяют также двойные переборы, в которых одна из пар перебора заменена двойным блоком зубчатых колес.

Привод с многоскоростными электродвигателями. Применение в приводе многоскоростных электродвигателей упрощает конструкцию коробки скоростей, облегчает включение скоростей.

Как известно из механики, при последовательной передаче мощности через ряд кинематических пар общий КПД передачи может быть получен как произведение КПД отдельных пар.

Поэтому, имея схему привода станка и зная значения КПД для зубчатых передач, подшипников и других пар трения, можно подсчитать ориентировочно значение КПД привода. Такой метод подсчета КПД даст удовлетворительные результаты лишь в определенных условиях.

Во-первых, КПД привода зависит от величины полезной нагрузки, так как никакой полезной работы не совершается. С ростом значение КПД приближается к своему стабильному значению. Поэтому подсчет КПД привода как произведения КПД отдельных передач должен производиться для случая передачи полной мощности, а КПД отдельных пар должен быть получен для того же диапазона мощностей.

Во-вторых, существенное влияние на значение КПД оказывают скорости передач. Если в известных пределах повышение скорости увеличивает передаваемую полезную мощность и КПД привода растет, то при значительном повышении скоростей увеличиваются потери на трение. Во многих случаях высокие скорости могут привести к повышенным ударам в передачах (зубчатых, цепных), к выдавливанию смазки, к вибрациям и повышенным деформациям передач и т. д. Поэтому КПД пар и привода изменяются, и он может быть определен либо экспериментально, либо на основании эмпирических формул.

Повышение КПД привода достигается при улучшении смазки передач за счет применения более точных передач и качественного их монтажа. Большое значение имеет также такая структура привода, при которой сокращаются кинематические цепи, передающие движение, и отключаются цепи и механизмы, не участвующие в передаче данной скорости.

Особенности расчета элементов и механизмов коробок скоростей и. подач. Расчет валов, подшипников, зубчатых передач и отдельных элементов коробок скоростей и подач производится методами, известными из курсов Детали машин и Сопротивление материалов с учетом характера действующих сил. Специфичным является учет отдельных коэффициентов, определяющих условия работы станка, введение ограничений по скоростям и нагрузкам, отражающим опыт эксплуатации станков, а так же учет динамических нагрузок.

Для расчета вала и его подшипников определяются проекции всех действующих сил в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Валы обычно рассматривают как балки на шарнирных опорах, что соответствует наиболее типичному случаю для валов коробок скоростей, когда в каждой опоре установлен один подшипник качения. Если на валу расположено несколько поочередно работающих зубчатых колес, то необходимо выяснить, в каком случае имеют место наибольшие нагрузки на опоры и наибольший изгибающий момент на валу. Для этого иногда приходится производить расчет при нескольких включениях.

Читать дальше »

Однако при большом диапазоне регулирования могут встретиться затруднения, так как при веерообразной структуре расхождения лучей последней передачи настолько велико, что не может быть обеспечено одной парой зубчатых колес при нахождении передаточного отношения в допустимых пределах. Например, в токарном станке коробка скоростей имеет промежуточные передачи, которые могли бы обеспечить скорости. Но при веерообразном варианте структурной сетки последние лучи должны расходиться.

Это означает, что если при замедлении, то при ускорении не может быть осуществлено одной пафрезерного станка колес. Поэтому надо либо ввести дополнительную пару и, следовательно, усложнить коробку, либо уменьшить передаточное отношение и, следовательно, потерять несколько скоростей. В станке мод. 1Д63 был принят второй вариант: на последней ступени расхождения лучей взято, в результате чего коробка имеет скоростей и шесть скоростей перекрываются.

Передачи с составной структурой. Для увеличения диапазона регулирования сложных коробок скоростей целесообразно применять специальные структурные варианты. Составной структурой передач называется такая, которая состоит из двух или нескольких ветвей, каждая из которых построена на базе обычной множительной структуры. В приводе, состоящем из двух ветвей с числами скоростей соответственно.