Построение графика частот вращения.
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

График показывает все частоты при любых комбинациях включенных передач и передаточные величины всех передач. До построения графика должна быть намечена кинематическая схема, поскольку в графике следует учесть одиночные передачи, служащие для связи коробки передач с двигателем (рис. 3.5 ,б) или со шпинделем, для реверсирования, для создания определенной компоновки.

Построим график частот вращения коробки передач при условии n = 63...1000 мин-1 и j = 1,4, выбрав структуру z = 9 = 31 · 32. Структурная сетка представлена на рис. 3.5,а. Кинематическая схема (рис. 3.5,б) содержит две группы передач и две одиночные передачи, введенные для сокращения высоты коробки.

 

 

 

Рис. 3.5. Структурная сетка (а) и кинематическая схема (б)

для z = 9 = 31 · 32 .

 

Для построения надо провести и пронумеровать вертикальные линии, соответствующие валам, и горизонтальные линии, каждая из которых соответствует определенной частоте вращения (рис.3.6,a).

График начинают строить от точки nmin на линии последнего вала, руководствуясь рекомендациями. В частности, пределы для передаточной величины определяют допустимый наклон лучей, т. е. число m перекрываемых лучом интервалов шкалы при выбранном j (табл. 3.2).

Первым проводят луч i5 (это imin в группе p2 = 3). При понижающей передаче и j = 1,4 луч должен перекрывать не более четырех интервалов lgj (при m =4i'5 = 1/jm = 1/1,44 = 1/4). Так как у лучей i'5 и i'7, (i'max в группе р2 = 3) общее начало, а расстояние между концами этих лучей определено структурной сеткой (шесть интервалов), то от выбора i'5 зависит значение i'7. Луч i'7 должен перекрывать не более двух интервалов (при повышающей передаче i'7 = jm= 1,42 = 2). Следовательно, положение точки на вертикали IV

в данном случае не может варьироваться, оно определено единственно возможным образом.

 

 

 

 

Рис. 3.6. Построение графика частот вращения:

а - начало построения; б - полный график.

 

 

Таблица 3.2. Допустимые числа интервалов m на графике для коробок скоростей

Передачи Число интервалов при j
1,06 1,12 1,26 1,41 1,58 1,78
Понижающие
Повышающие

 

 

Далее проводят лучи i'4, i'1, i'0, таким образом, чтобы было i'0³ i'1³i'4. Строят луч i'1 (i'min в группе р1 = 3) надо обратить внимание на наклон луча i'3 (i'max в той же группе). При этом число интервалов между концами лучей i'1 и i'3, соответствующее диапазону регулирования Rp1, в группе р1 = 3, одинаково в графике и в структурной сетке. Линия (i'0- i'1-i'4-i'5 определяет в коробке передач i'общ min = i'0 i'1 i'4 i'5. После этого достраивают график (рис. 3.6, б), пользуясь структурной сеткой (см. рис. 3.5, а) На графике в каждой группе столько же лучей и интервалов шкалы между соседними лучами, сколько и в сетке.

В графике возможны варианты, связанные с выбором другого двигателя (например, вариант, показанный пунктиром на рис. 3.6, б при n = 960 мин-1) или с выбором i'max, i'min в отдельных группах.

При разработке кинематической структуры надо стремиться к наименьшему числу валов, передач, зубчатых колес. Для достижения наименьших радиальных размеров и унификации чисел зубьев колес в группе передач желательно выдерживать соотношение i'min i'max = 1. При этом крайние лучи, выходящие из одной точки, на графике частот вращения располагаются симметрично.

Для коробок подач следует учитывать расширенные пределы i'min и i'max.

Структурная сетка не дает фактических значений частоты вращения и передаточных отношений в группах. Для определения этих величин строят график частот вращения (ГЧВ). Для его построения должны быть известны:

а) знаменатель ряда частот вращения j ;

б) фактические частоты вращения от nmin до nmax ;

в) частота вращения выбранного электродвигателя nэ ;

г) полная кинематическая схема привода, которая кроме групповых передач, может иметь и одиночные передачи.

Порядок построения графика частот вращения следующий:

а) на равных расстояниях проводят столько вертикальных линий, сколько валов в проектируемой коробке;

б) на равных расстояния проводят горизонтальные линии и присваивают им (снизу вверх) порядковые числа оборотов, начиная с n1 ;

в) руководствуясь правилами, изложенными ниже, намечают цель передач для снижения числа оборотов с nэ до n1.

Дальнейшее построение ведут в соответствии с принятым вариантом структурной сетки. Линия соединяющая на графике две точки валов, обозначает передачу с передаточным отношением i=jx , где x - число интервалов lg j , перекрываемых лучом. Если

луч отклоняется вниз, то передача понижающая и x<0 , если вверх - повышающая и x>0 . Для горизонтального луча x=0 .

При построении графика частот вращения необходимо учитывать следующее:

а) необходимо следить за тем, чтобы передаточные отношения пар шестерён не выходили за рамки рекомендуемых величин 1/4£ i £2, т.е. чтобы при выбранном значении j между крайними точками линии, соединяющей соседние валы и условно означающей передачу, число интервалов не превышало указанное в табл.3.2.

б) для уменьшения крутящих моментов, а следовательно, веса деталей и всего привода необходимо сообщать возможно более высокие числа оборотов промежуточным валам, что достигается применением больших передаточных отношений между первыми валами привода и меньших в последних передачах перед шпинделем. При этом надо проверять, чтобы окружные скорости зубчатых колес не были больше допустимых (прямозубые - 9 м/сек, косозубые - 14 м/сек).

в) не рекомендуется устанавливать на шпинделе станка три и более колеса, так как это вызывает излишний прогиб шпинделя, увеличивает вибрации и отражается на качестве обрабатываемой поверхности. Располагать колеса следует по возможности ближе к передней опоре шпинделя;

г) с целью улучшения динамических характеристик не рекомендуется устанавливать повышающие передачи на шпиндель. Одиночные понижающие передачи желательно располагать ближе к шпинделю;

д) для уменьшения радиальных размеров коробки скоростей рекомендуется, по возможности, применять симметричное расположение лучей в поле одной группы imin × imax ® 1 . Это позволяет, кроме того, сократить номенклатуру применяемых в коробке колес;

е) для уменьшения осевых размеров привода рекомендуется применять связанные колеса, а также располагать одиночные передачи среди групповых передач;

ж) построение ГЧВ рекомендуется начинать с линий, обеспечивающих nmin.

Сначала выбирается по каталогу электродвигатель для универсальных станков обычно с синхронной частотой вращения 1500 об/мин (фактическая частота вращения 1420...1470 об/мин). На левой вертикальной линии графика делается отметка фактической частоты вращения электродвигателя nэ. Она не совпадает со стандартными частотами ГЧВ. При этом передаточное отношение между валом электродвигателя и входным валом коробки скоростей будет иметь дробную степень у знаменателя прогрессии, не определяемую графически, поэтому первое передаточное отношение определяется расчетом. Например, nэ = 1450 об/мин., а частота вращения входного вала 630 об/мин. Тогда искомое передаточное отношение будет 630/1450 = 1/2,3 . Остальные передаточные отношения выражаются через j и определяются из ГЧВ по количеству интервалов, пересекаемых лучами, обозначающими передачу.

На рис. 3.7, 3.8, 3.9 показаны примеры построения различных вариантов ГЧВ привода главного движения, состоящего из одиночной ременной передачи и шестерённой коробки скоростей на 12 ступеней по структурной формуле z = 3[1] · 2[3] · 2[6] .

У варианта ГЧВ по рис.3.7 передаточные отношения нижней ветви примерно одинаковы по величине (общее передаточное отношение равномерно распределяется по группам передач). Это приведет к тому, что колеса и шестерни в различных групповых передачах не будут иметь большой разницы в диаметрах. К недостаткам этого варианта ГЧВ следует отнести наличие повышающей передачи на шпиндель.

К недостаткам ГЧВ, изображенного на рис.3.8, следует отнести очень малое передаточное отношение i1 ременной передачи, низкие частоты вращения промежуточных валов , что повлечет увеличение размеров ведомого шкива и металлоемкости шестеренной коробки вследствие передачи больших крутящих моментов промежуточными валами и установленными на них зубчатыми колесами.

Вариант ГЧВ по рис.3.9 свободен от указанных выше недостатков. Передаточные отношения передач нижней ветви постепенно уменьшаются от двигателя к шпинделю. Частота вращения промежуточных валов выше, чем в других вариантах. По сравнению с вариантами ГЧВ по рис. 3.7, 3.8 вариант привода, построенный по рис.3.9, будет иметь самые малые размеры и вес.

 

 

Рис.3.7. График чисел оборотов для Z=12.

 

 

Рис.3.8. График чисел оборотов для Z=12.

 

 

 

Рис.3.9. График чисел оборотов для Z=12.

4. ОСОБЫЕ ВИДЫ КИНЕМАТИЧЕСКИХ СТРУКТУР

 

В коробке передач общее число ступеней

z = p1 p2 ... pr-1 pr,

где р1...рr - числа передач, составляющих отдельные группы, которые связывают соседние валы. Если рr - последняя переборная группа в кинематическом порядке, а хr - ее характеристика, то, по общему правилу, величина хr равна произведению числа передач по всех кинематически предшествующих группах:

xr = p1 p2 ... pr-1 = z : pr

Наиболее целесообразно принимать рr = 2; тогда хr = z/2. Подставив эти значения в формулу (4), получим:

Rr = j(pr-1)xr = jz/2

 

 

Рис 4.1. Сетка для структуры с совпадением скоростей (а) и для структуры с “выпадением” скоростей (б)

 

Исходя из известного ограничения Rp < 8, должно быть

 

jz/2 < 8; jz < 64; jz/j < 64/j; jz-1 < 64/j. (4.2)

 

Последнее неравенство является условием, которое показывает, можно ли обеспечить данный диапазон регулирования при обычной множительной структуре. Например, при j = 1,25 должно быть Rn < 50. Если условие не соблюдается, использует особые виды структур, позволяющие реализовать большие значения Rn. В частности, в токарных станках требуется Rn = 100, а иногда и более. Особыми являются структуры с совпадением или "выпадением" (пропуском) скоростей и сложенные структуры.

Рассмотрим пример, когда Rn = 120 и j = 1,4. По этим данным получается z = 14, содержащее обычно неудобный множитель 7. Структура с совпадением скоростей обеспечивает заданный диапазон и вычисленное z. Предварительно примем формулу структуры z = 16 = 41 · 21 · 23. Но построим сетку для z = 14. Сжатие 16 ступеней в пределы 14 интервалов шкалы приводит к совпадению (повторению) скоростей на двух ступенях (рис. 4.1, а) Построение ведут, как обычно, от точки 0. По достижении точки М определяют, насколько должна быть уменьшена характеристика последней переборной группы.

Тот же большой диапазон Rn можно обеспечить, уменьшив число ступеней до z = 12 = 31 · 22 · 23, но заготовив сетку с 14 интервалами шкалы. Растягивание 12 ступеней на 14 интервалов приводит к "выпадению" двух скоростей (рис. 4.1, б) Построение ведут сначала от точки 1, проводя крайние левые лучи, как для графика частот вращения, но учитывая симметрию и руководствуясь значениями р и х . Дойдя до точки М, определяют, насколько должна быть увеличена характеристика основной группы, чтобы попасть в точку 0. Затем достраивают сетку в обычном порядке. Структуру с "выпадением" скоростей называют также структурой с ломаным (неравномерным) рядом. Большая, средняя, часть ряда, которая используется наиболее часто, построена со знаменателем j. По концам ряда знаменатель больше (на рис. 4.1, б - j2 так как 2lgj=lgj2)

 

 

Рис. 4.2. Варианты структурных схем сложенной структуры.

 

4.1. Сложенные структуры. Обозначим через z0 число ступеней скорости, создаваемых рядом последовательно соединенных групп передач (рис. 4.2, а), через z' и z" - числа ступеней, которые обеспечиваются другими частями структуры. Каждая из этих частей также представляет собой одну или несколько групп передач, соединенных последовательно.

Рассмотрим совместно части z0 и z' , соединенные между собой также последовательно. Вместе они составляют множительную структуру, не отличающуюся принципиально от структуры каждой части в отдельности, и обеспечивают z0 z' ступеней скорости (при этом часть структуры с z" не используется, выключена). При включении z" (часть структуры с z' должна быть выключена) таким же образом может быть получено z0 z'' ступеней скорости. Структура, состоящая из последовательно и параллельно соединенных групп передач, называется сложенной (рис. 4.2). Общее число скоростей при такой структуре z = z0 z' + z0 z'' = z0 (z' + z'').

 

 

Рис. 4.3. Коробка скоростей со сложенной структурой :

а - кинематическая схема; б - структурная схема; в - график частот вращения.

 

 

В частном случае (рис. 4.2,б) может быть z' = 1; тогда z = z0 (1 + z"). При z' = z" = 1 (рис. 4.2, в) сложенная структура оказывается структурой с одинарным перебором, которая обеспечивает z0 (1 + 1) =2z0 скоростей .

Как и все особые виды структур, сложенные структуры позволяют охватить большие диапазоны регулирования скоростей и получить число ступеней, кратное не только двум и трем, на и пяти или семи (z' +z"). Кроме того, важнейшее достоинство сложенной структуры состоит в том, что исключаются из работы при высоких скоростях передачи одной из ·параллельных ветвей. Это снижает потери на трение, увеличивает точность обработки, позволяет изменять тип шпиндельной передачи (ременная передача при высоких частотах вращения и зубчатая передача при низких частотах - рис. 4.3, а).

На рис. 4.3,а представлена сложенная структура, отвечающая формуле z = 18 = 31 - 22 (1 + 23). На выходе коробки скоростей (вал III) получают шесть ступеней. Нижние 2/3 диапазона регулирования частоты вращения шпинделя обеспечиваются через двойной перебор при выключенной муфте МФ. Верхняя треть частот вращения шпинделя VII получается от шкива на валу IV напрямую через муфту МФ (блок колес на валу VI должен быть выключена.

Структурную сетку и график частот вращения строят по обычным правилам (рис. 4.3 , б, в). В сетке общую часть структуры z0 = 31 - 22 показывают дважды или второе изображение подразумевают (на рис. 4.3,б показано пунктиром). Характеристику x3 группы передач перебора получают, рассматривая эту группу как продолжение множительной структуры общей части z0.

 

 

Дата: 2016-10-02, просмотров: 254.