- Преподавателю
- Другое
- Лекция на тему Конструкция коробок скоростей
Лекция на тему Конструкция коробок скоростей
Раздел | Другое |
Класс | - |
Тип | Конспекты |
Автор | Ташкенбаева Г.М. |
Дата | 31.12.2015 |
Формат | doc |
Изображения | Есть |
Конструкции коробок скоростей
Требования, предъявляемые к конструкциям коробок скоростей метал-лорежущих станков: плавность хода, точность, вращение без вибраций, бесшумность работы передач, достаточная жесткость корпусов, валов, шпинделей и опор. Не менее важными являются качество изготовления деталей, сборка и технологичность конструкций.
Корпус коробки скоростей отливают из серого чугуна марок СЧ 15-32 и ,СЧ 28-48. Отливки подвергают старению.
Допуски на неточность отверстий под подшипники шпинделя устанавливают чаще всего по 1-му классу точности в системе отверстия, а промежуточных валов - по 2-му классу. Отклонения формы отверстий не должны превышать 1/3-1/2 поля допуска.
Зубчатые колеса, работающие со скоростями, не превышающими 1-2 м/с, изготовляют из стали 40ХФА. Сталь 40Х находит применение при окружных скоростях до 12 м/с. При наличии же ударных, нагрузок используют цементуемую сталь 20Х. Для ответственных зубчатых колес, работающих со скоростями более 12 м/с, применяют сталь 12ХНЗА и 18ХГТ.
В коробках скоростей наряду с одиночными зубчатыми колесами применяют блоки двух, трех, реже - четырех колес. Цельный блок (рис. 1,а) выгоден по себестоимости, однако имеет такие недостатки, как невозможность шлифовки зубьев у всех колес, неодинаковая их долговечность, выводящая из строя весь блок при износе одного колеса. Это привело к составным блокам, которые показаны на рис. 1,6, в, г. Они позволяют производить шлифовку всех зубьев, упрощают заготовки. За счет самоустановки колес происходит более равномерное распределение нагрузки. Конструкция блока значительно упрощается при склеивании затвердевающей клеевой композицией [3]. Большое значение имеет форма закругления зуба. Применение бочкообразной формы (рис. 1,д) приводит к выравниванию эпюр удельных нагрузок, повышает долговечность передачи.
Ведущие колеса на валу электродвигателей с целью уменьшения шума, где это позволяют условия, изготовляют из текстолита. Окружную скорость в этом случае можно принимать до 40 - 50 м/с. Материал сопряженного колеса должен иметь твердость не ниже НВ 200 - 220.
Степень точности зубчатых передач регламентируется ГОСТ 1643 - 72, а шероховатость рабочей поверхности - ГОСТ 2789 - 73 (табл. 1).
Рис. 1. Конструкция блоков зубчатых колес
Рис. 2. Коробка скоростей револьверного станка мод. 1Н318
Конструкции коробок скоростей весьма разнообразны и зависят прежде всего от общей компоновки станков и способов переключения передач. По компоновке все коробки делят на две группы: встроенные в корпус и с раздельным приводом; по способам переключения - на четыре группы: со сменными колесами, с передвижными колесами, с муфтами, с бесступенчатыми передачами.
Коробки, встроенные в корпус, применяют в станках общего назначения. Они компактны, имеют меньшее количество корпусных деталей и соответствующих пригонок. Вместе с тем встроенные коробки служат источником вредных вибраций и нагрева шпиндельных узлов, имеют технологические трудности.
В современном станкостроении применяют следующие размерные компоновки.
1. Шпиндельные бабки с нормальным соотношением радиальных и осевых размеров (станки малых и средних размеров).
2. Шпиндельные бабки с уменьшенными осевыми размерами в результате увеличения радиальных размеров. Данные компоновки применяют В целях уменьшения возможных вибраций, вызванных консольным расположением, электродвигателя и других вращающихся деталей. Их применяют также в вертикальных конструкциях с верхним приводом шпинделя для уменьшения высоты станка и повышения виброустойчивости (радиально-сверлильные и продольно-фрезерные станки).
3. Шпиндельные бабки с уменьшенными радиальными размерами в результате увеличения осевых размеров (тяжелые токарные и некоторые другие станки).
Коробки скоростей с раздельным приводом (с редуктором) обеспечивают .более плавное вращение шпинделя. Последний не нагревается; .вибрации, возникающие в приводе, не передаются шпиндельной бабке.
Коробки со сменными колесами применяют для упрощения конструкции станка в тех случаях, когда время на перенастройку мало по сравнению с общим временем. Кроме того, сменные колеса значительно упрощают конструкцию станка. Достоинства этой передачи в ее малых осевых размерах; конструкция допускает большое количество передач исключена аварийность. Сменные колеса широко используют при массовом и серийном производстве в автоматах, .зубо- и резьбонарезных станках,- в специальном и операционном оборудовании, а также в некоторых универсальных станках. В качестве примера можно привести сменные, колеса а - Ъ, установленные в коробке скоростей револьверного станка 1Н318 (рис. 2). Валы для удобства имеют консольную часть. Колеса закрепляют с помощью шпоночных соединений и быстросъемных шайб, либо сажают на шлицах.
Коробки скоростей с муфтами применяют очень часто. В таких передачах используют кулачковые, зубчатые, фрикционные, электромагнитные и порошковые эмульсионные муфты. Преимуществами переключения кулачковыми муфтами являются малые осевые перемещения, незначительные усилия при переключении, возможность передачи вращения косо-зубыми и шевронными колесами. Недостатками их являются возможность поломки кулачков при включении и холостое вращение передач, не участвующих в движении. Эти недостатки ограничивают применение данных муфт. -
Фрикционные муфты, благодаря быстроте и плавности передач на ходу, сокращают время управления станком. Они позволяют применять в коробке косозубые и шевронные передачи. Недостатки этих муфт заключаются в ограничении величины крутящего момента, в больших размерах, затрудняющих применение более двух передач в группе и более трех групп в коробке. Потери мощности и изнашивание при холостом вращении постоянно сцепленных передач, трение в выключенных муфтах не способствует повышению КПД станка. Фрикционные муфты применяют преимущественно в малых и средних токарно-револьверных станках, иногда В сочетании с многоскоростным электродвигателем.
На рис. 2 показана коробка скоростей станка 1Н318. Привод осуществляется от двухскоростного электродвигателя с n= 1420/2800 об/мин и N = 2,6/3 кВт. Вращение от него передается на шкив клиноременной передачи 1. Через двухступенчатую коробку скоростей, регулируемую двумя электромагнитными муфтами 3 и 4, движение передается на шпиндель через шкив 2. Наличие сменных колес (четыре пары) позволяет получить 16 значений частот вращения с пределом регулирования 100-4000 об/мин. Коробка имеет две механические ступени: при включении муфты .Сменные колеса числом зубьев 22-44 и 29-37 путем-перестановки обеспечивают четыре передаточных отношения. При выключенных муфтах редуктор не работает.
Существенным при проектировании коробок скоростей и подач является выбор средств переключения. В современном станкостроении применяют механические, электрические и гидравлические устройства. Выбор системы управления зависит главным образом от необходимой частоты переключений и потребного для этого времени сравнительно со штучным временем. Если станок предназначается для крупносерийного или массового производства, то управление им должно быть полностью или частично автоматизировано. Органы ручного управления предусматривают рычажные, реечные и винтовые механизмы. Используются они в тех случаях, когда время переключения мало по сравнению с общим временем обработки.
Принцип управления с предварительным набором скоростей (преселективная система) показан на рис. 3,а. Набор скорости, включаемой после той, на которой работает станок, производят предварительно, во время работы. Для этого рукоятку 7 поворачивают на себя. В результате этого деталь 6 разводит в разные стороны вилки 5 и 8, которые перемещаются по штангам 4 и 9 (рис. 3,6). Вилки охватывают выточки фасонных кулачков 3 и 13, сидящих на шлицах вала 2. Кулачок 13 устанавливают маховиком 14 в положение, соответствующее заданной скорости. В момент переключения поворачивают рукоятку 7 от себя, в результате чего кулачки 3 и 13 сближаются и своими профилированными выступами воздействуют на пальцы рычагов 1 и 10, которые устанавливают переключаемые колеса 11 и 12 в соответствующее положение. Одновременно с этим движением отключается главная муфта.
Принципиальная схема избирательного переключения (селективное управление) изображена на рис. 4. Рычаги 3 и 7 нижними концами жестко связаны с колесами 4 и 8, находящимися в зацеплении с зубчатыми рейками 2, 5 и б, 9.- Последние могут по высоте занимать три положения, в зависимости от наличия под хвостовиками торцовой плоскости, отверстия или потайных площадок диска 1. Для установки., конкретной скорости, диск при помощи зубчатого сектора 10 и круглой рейки отводят вниз, поворачивают в соответствующее положение и вновь возвращают к рейкам 2, 5, б и 9, устанавливая их в соответствующее положение. Широкое применение нашли системы дистанционного управления. Одним из наиболее простых и надежных устройств является переключение коробок- скоростей электромагнитными муфтами. В развитии привода главного движения можно отметить следующие основные тенденции. Прежде всего - агрегатирование привода, создание унифицированных коробок скоростей. Важным является сокращение количества органов ручного управления и разработка механизмов однорукояточного управления, в том числе дистанционного. Расширяется применение электромагнитных муфт для переключения коробок, использование механизированных и автоматизированных процессов управления.
Рис. 3. Механизм переключения коробки скоростей
ІРис. 4. Селективный метод переключения передач
Рис. 1. Конструкция блоков зубчатых колес
Рис. 2. Коробка скоростей револьверного станка мод. 1Н318