При проектировании коробок передач исходными величинами являются предельные значения выходного параметра. Например, для коробки скоростей - это максимальная и минимальная частоты вращения выходного вала (шпинделя):

, (2.9)

где v_max и v_min - предельные значения скорости главного движения резания, м/мин; d_max и d_min - предельные значения диаметра заготовки или инструмента, мм.

Диапазон регулирования частоты вращения.

(2.10)

т. е. зависит только от отношений предельных скоростей и предельных диаметров. Полученный при расчете диапазон R_n увеличивают на 20-25 %, создавая резерв, который потребуется при совершенствовании процессов обработки в будущем.

Из формулы R_n = j^z-1 , где z- число ступеней скорости; j - знаменатель ряда, найдём число ступеней скорости:

; ; (2.11)

Для определения z надо предварительно выбрать знаменатель ряда j. Наиболее употребителен j, равный 1,26 и 1,41, но есть и другие стандартные значения.

При выборе j возникает противоречие:

− при увеличении j уменьшается число ступеней регулирования скорости (упрощается конструкция), но растут потери экономически выгодной скорости, а следовательно, уменьшается производительность обработки.

Вследствие этого при проектировании станков для крупносерийного и массового производства, рекомендуется принимать меньшие значения знаменателя, например j, равный 1,12 и 1,26. В противном случае в условиях редкой переналадки суммарные потери производительности будут значительны. Меньшие значения знаменателя применяют также для более крупных станков.

После выбора j вычисляют число ступеней zпо формуле (2.11) и корректируют его так, чтобы оно было целым и разлагалось на множители 2и 3. Это связано с применением двух или трех (редко четырех) передач между смежными валами. Большее число передач приводит к чрезмерному увеличению длины валов и другим конструктивным усложнениям. Исключением является гитара сменных колес, которая не накладывает ограничений на z.

Наиболее удобны z, равные 2; 3; 4; 6; 8; 12; 18. Применяют также z, равное 9, 16, и др. Особые виды структур допускают такое число ступеней, как 14 или 20.

Первоначальное z вычислено исходя из определенных n_max, n_min, R_n. Корректировка вычисленного z вызывает необходимость возврата для корректировки R_n и следовательно, n_max или n_min (или обеих величин). Окончательные значения n_maxи n_min надо выбирать с учетом стандартного ряда частот вращения. В качестве варианта желательно также провести расчет и выбор z, n_max и n_min при другом, близком значении j.

Пример.

Пусть вычислены n'_max = 1150; n_min' = 50 мин^-1 .

Тогда R'_n = n'_max / n_min = 1150 : 50 = 23.

При j₁ = 1,26

Принимаем z = 16. Тогда R_n = j₁^z-1 = 1,26¹⁵ = 32. Если оставить n_max первоначальным (1150 мин^-1), то получается:

n_min = 1150 :32 = 36.

Если оставить n_min первоначальным (50 мин^-1), то

n_max = 50·32 = 1600 мин^-1.

В стандартном ряде частот вращения для j = 1,26 есть n, равное 31,5; 40 и 50.

Таким образом, возможны следующие пределы частот вращения : n = 31,5...1000, или n = 40...1250, или n = 50...1600.

При том же j₁ = 1,26 можно принять z = 12; тогда определяют другие варианты предельных частот вращения. То же самое можно проделать для j₂ = 1,41.

Все полученные варианты сведены в табл.2.4.

Таблица 2.4.

Предельные частоты вращения n, мин^-1

Анализ таблицы показывает, что наиболее предпочтительным вариантом является вариант 1 (z =12; j = 1,41). Другие варианты недопустимы из-за чрезмерного увеличения n'_min или чрезмерного уменьшения n'_max или нежелательны из-за значительного увеличения n'_max.

ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ РАСЧЕТА