 |
Зубчатые механизмы ступенчатого изменения скорости главного движения
|
|
|
|
В станочных приводах со ступенчатым регулированием часто применяются зубчатые механизмы (далее: механизмы, группы передач или групповые передачи) на 2, 3, 4 скорости с передвижными (подвижными) блоками шестерён и с муфтами.
2.2.2.1 Некоторые варианты групповых передач с передвижными блоками шестерён показаны на рис. 2.2:
Рис. 2.2. Группы передач с передвижными блоками шестерён:
а, б – варианты групп на 2 скорости; в – основное решение группы на 3 скорости при Z5-Z3≥5 (г); д, е – варианты групп на три скорости при Z5-Z3<5 (г) с разделённым и широким блоками соответственно; ж – основной вариант группы на 4 скорости
|
- механизм на 2 скорости c узким передвижным блоком шестерён (см. рис. 2.2,а) обеспечивает следующие передаточные отношения:
; 
. Их можно представить единой записью: 
.
Примечание. Здесь и далее шестерни в групповых передачах обозначаются буквами с цифровым индексом, при этом наименьшее колесо на ведущем валу обозначается Z1, связанное с ним – Z2, следующее по величине на ведущем валу – Z3, связанное ним – Z4 и т.д.
В группе передач шестерни Z1 и Z3 составляют передвижной двухвенцовый зубчатый блок или блок-двойку.
Конструктивная длина механизма – больше 4b, где b – ширина зубчатого колеса.
Расстояние между неподвижными шестернями В>2b, а именно B = 2b + 2t + с,
где t – зазор между сопрягаемыми зубчатыми венцами при нейтральном положении блока, принимаемый обычно не менее 1-3 мм;
с – ширина технологической канавки (для выхода зуборезного долбяка). Ширина канавки и её глубина а принимаются в зависимости от модуля зацепления:
| Модуль, мм (£) | ||||
| с, для прямозубых колес, мм (³) | ||||
| а, мм (³) | 0,5 | 1,5 | 2,5 |
|
|
|
- механизм на 2 скорости c широким передвижным блоком шестерён (см. рис. 2.2,б) имеет большую длину, чем предыдущий механизм (>6b), но действие усилий на валы при включении разных передач сосредоточено почти в одном месте;
- группы передач на 3 скорости (см. рис. 2.2,в,д,е):
; 
; 
или 
.
Более распространенный вариант – механизм c узким передвижным блоком шестерён или блоком-тройкой Z3-Z5-Z1 (см. рис. 2.2,в). Он применяется, когда разница в числах зубьев соседних венцов Z5-Z3³5. Если это условие не выдерживается, то при перемещении блока для соединения колёс 1 и 2 (Z1 и Z2) произойдёт сцепление колеса 6 одновременно с колёсами 3 и 5 (см. рис. 2.2,г).
При Z5-Z3<5 применяют механизмы других конструктивных оформлений (см. рис. 2.2,д,е). В случае разделённого блока длина механизма меньше, но необходимо предусматривать блокировочное устройство для невозможности одновременного включения передачи 3-4 с передачей 1-2 либо 5-6. При широком блоке этого не требуется, но длина механизма больше;
- группа передач на 4 скорости обычно выполняется из двух параллельных групп на две скорости (см. рис. 2.2,ж). В этом случае также необходима блокировка от одновременного включения двух передач.
2.2.2.2 В группах передач с муфтами используются сцепные муфты фрикционные, кулачковые, зубчатые. На рис. 2.3 показаны некоторые варианты механизмов:
- группы передач на 2 скорости с двухсторонними муфтами (см. рис. 2.3,а,б);
- группа на 2 скорости с односторонней муфтой и передвижным колесом (см. рис. 2.3,в);
- перебор – трёхваловая группа передачна 2 скорости (см. рис. 2.3,г), обеспечивающая значительную редукцию. передаточные отношения механизма:
.
Первое передаточное отношение обеспечивается при передаче движения с вала I на III через вал II при выключенной муфте М и сцепленных последовательных зубчатых парах. При включении муфты и расцеплении зубчатых пар валы I и III соединяются, что равносильно передаточному отношению, равному 1;
|
|
|
- группа передач на 3 скорости (см. рис. 2.3,д);
- группа передач на 4 скорости оригинальной конструкции (см. рис. 2.3,е); в ней число пар передач меньше числа обеспечиваемых скоростей, обычно же эти числа равны (см. рис. 2.3,а,б,в,д). Группа является четырёхваловой и имеет четыре односторонних муфты. Передаточные отношения механизма в зависимости от включения муфт приведены в таблице под рисунком.
Сменные зубчатые колёса
Сменные колёса обеспечивают максимальную простоту привода, но требуют значительного времени на их смену. Консольное расположение колёс и скользящая посадка их на валах не обеспечивают высокой жёсткости и точности центрирования. Сменные колёса применяют при окружных скоростях не более 8 м/с.
Используются механизмы с одной парой колёс (т.н. парносменные колёса или однопарные гитары), с двумя парами (т.н. двухпарные гитары или, чаще, гитары сменных шестерён) и более (многопарные гитары).
Со станками, имеющими гитары, поставляются наборы (комплекты) сменных шестерён.
Сменные колёса принято обозначать прописными или строчными буквами латинского или русского алфавитов.
| |
| Рис. 2.3. Варианты групп передач со сцепными муфтами: а, б – группы на 2 скорости с двухсторонними муфтами; в – группа на 2 скорости с односторонней муфтой и передвижным колесом; г – перебор на 2 скорости; д, е – группы на 3 и 4 скорости | 
|
2.2.4.1 Парносменные колёса (рис. У.5) применяются в приводах главного движения, деления и других ряда автоматов, специальных и специализированных станков. Количество вариантов скоростей, обеспечиваемых механизмом, равно количеству колёс в комплекте, если все колёса разные, или на единицу меньше при наличии в комплекте двух одинаковых колёс.
Если обозначить сменные колёса (т.е. их числа зубьев) механизма через а (на I валу) и б (на II валу), а колёса в прилагаемом к станку комплекте имеют числа зубьев Z1–Zn, то передаточное отношение механизма будет равно:
,
| где | а: | Z1, | Z2, | …, | Zn-1, | Zn |
| б: | Zn, | Zn-1, | …, | Z2, | Z1 |
Очевидно: 
, откуда a + б = 2 A / m = сonst, т.е. должно всегда выдерживаться условие Z1+Zn=Z2+Zn-1=... = a+б = сonst.
Доска гитары (приклон)
|
|
|
Рис. У.5. Парносменные колёса Рис. У.6. Гитара сменных шестерен
2.2.4.2 Гитары сменных шестерен (двухпарные гитары – рис. У.6) применяются обычно в приводах подач при необходимости обеспечения регулирования в широком диапазоне, с большим количеством вариантов и для обеспечения точного передаточного отношения. В гитарах имеется две пары шестерён и при этом первая шестерня (а) и последняя (г) располагаются на ведущем и ведомом валах, а две промежуточных (б, в) – на оси, закрепляемой в нужном положении на приклоне (или доске гитары), который тоже закрепляется в требуем (угловом относительно оси ведомого вала) положении для обеспечения зацепления колёс.
Передаточное отношение механизма: 
.
Принимают: 
, откуда 
и
а+б ³ в+(15…24) (2.1)
Аналогично: 
и
в+г ³ б+(15…24) (2.2)
Выражения (2.1) и (2.2) называют условиями сцепляемости.
Подобранные сменные колёса всегда следует проверять по условиям сцепляемости.
2.2.4.3 Наборы сменных колёс могут быть пятковыми, чётными и универсальными. В первых двух числа зубьев кратны, соответственно, 5 и 4. Пример пяткового набора: 20, 25, 30, 35,..., 120. В наборы может включаться колесо 127 для обеспечения работ в дюймовой системе измерений.
2.2.4.4 Имеется значительное количество способов подбора сменных шестерён гитары. Рассмотрим суть одного из них – способа подбора с разложением передаточного отношения на множители.
Пример. Пусть требуется подобрать из пяткового набора шестерён: 20, 25, 30, 35,..., 120, четыре колеса, обеспечивающие передаточное отношение 
Представим передаточное отношение в виде двух дробей, разложив числитель и знаменатель на множители: 
. Затем умножим числитель и знаменатель каждой дроби на какое-либо число, чтобы в результате получить числа из набора шестерён: 
.
Проверим результат подбора по условиям сцепляемости, приняв из скобок условий (2.1; 2.2) число 20:
30+45>20+20 (первое условие выдерживается),
20+40<45+20 (второе условие не выдерживается).
Если условия сцепляемости (одно или оба) не выдерживаются, то можно переставить местами числитель с числителем, или знаменатель со знаменателем, или дроби.
|
|
|
Переставим в примере знаменатели: 
тогда получится: 30+40>20+20 и 20+45>40+20, т.е. условия сцепляемости при таком подборе выдерживаются.
|
|
|
