Материал: Расчет и конструирование станков. курсовое проектирование. Пачевский В.М., Старов В.Н

где К - наименьшее кратное сумм f +q группы передач;

Е - целое число

тогда

Z = KE и E= , (23)

В станкостроении принято ограничение по минимальному числу зубьев колес Z_min= 17. В таком случае

E_min = (24)

при значениях и q по минимальному передаточному отношению группы передач. Полученное значение E_min округляют до целого числа. Делается проверка и уточнение значения 2Z = KE ([4] П. 6.)

Рассмотрим пример расчета чисел зубьев колес основной группы передач проектируемого привода.

₁ = ₁+q₁ = 4+5 = 9 = 3· 3

₂ = ₂+q₂ = 7+11 = 18 = 3· 3· 2

₃ = ₃+q₃ = 1+2 = 3.

Наименьшее краткое суммы ( +q ) K = 3 ·3 ·2 = 18.

Определяем E_min для минимального i₃.

E_min = .

Сумма чисел зубьев сопряженных колес

2Z₀ = KE = 18 · 3 = 54.

Уточняем по принятым в станкостроении значениям сумм чисел зубьев сопрягаемых колес [4].

Сумма чисел зубьев сопряженных колес 54 возможна при модуле 5.

Для модулей 2; 2,5; 3 и 4 следует принять 2Z₀ = 60.

Числа зубьев сопряженных колес расчетной группы передач определяются по следующим зависимостям (при модуле 5).

Z₁ = 2Z₀ ;

Z₂ = 54 ;

Z₃ = 54 ; .

Остальные группы передач рассчитывают аналогично. Числа зубьев редуцирующих передач с передаточным отношением равным 1 принимают из конструктивных соображений, руководствуясь нормализованными значениями сумм чисел зубьев и межосевых расстояний. (Для косозубых колес рекомендации в [4] П. 7). После расчета чисел зубьев строится кинематическая схема привода (рис. 7).

Рисунок 7 - Кинематическая схема привода (Z = 18)

3.3.2 Проектирование привода с многоскоростным электродвигателем

В курсовом проекте графоаналитический расчет в полном объеме выполняется для модернизируемого привода станка. В соответствии с выбранным направлением модернизации, если в результате ее проведения изменяется кинематика привода, то компоновочная схема привода, структурные построения и аналитические расчеты выполняются в двух вариантах: для базовой модели и модернизированного. Отличие может быть по длине кинематических цепей, в использовании и размещении редуцирующих передач, по типам электродвигателей и др.

Допустим, ранее рассмотренный пример представляет конструкцию ПГД станка базовой модели. Требуется модернизировать ПГД с целью повышения его к.п.д. Одним из путей решения поставленной задачи может быть сокращение механической части привода за счет использования многоскоростного асинхронного электродвигателя.

Исходные данные те же: φ =1,26; Z = 18, и n_max = 2000мин^-1, n_min = 40 мин^-1.

Число ступеней частот вращения электродвигателя считается как группа передач со знаменателем ряда:

φ = ,

где _э- характеристика электрогруппы.

Число скоростей коробки передач должно быть кратно _э, т.е.:

Z = K _э,

где К-целое число.

Общее число частот вращения привода равно

Z = Z_э· Z = Z_{э э} K .

Отсюда следует, что общее число частот вращения должно быть кратно характеристике электродвигателя и числу скоростей электродвигателя, которых может быть 2 или 3 для соблюдения геометрического ряда.

Для рассматриваемого примера _э = KZ_э= возможны два варианта K=2; Z_э = 3 или K = 3; Z_э = 2.

Для двухскоростного электродвигателя и девятискоростной коробки передач структурная формула имеет вид:

Z = 2(3) ·3(1) · 3(6) =18.

Для трехскоростного электродвигателя и шестискоростной коробки передач структурная формула следующая:

Z = 3(3) ·3(1) · 2(9) = 18.

Для знаменателя геометрического ряда φ =1,26 х_max = 9. В первом случае последняя группа передач имеет 3 ступени и характеристику 6, значит х_max = 2 · 6 = 12 - ограничение не соблюдается, следовательно, возможен только вариант с трехскоростным двигателем.

Структурная сетка привода представлена на рисунке 7.

Рисунок 8 - Структурная сетка с 3-х скоростным

электродвигателем Z = 3(3) ·3(1) · 2(9)

Компоновочную схему привода оставляем прежнюю и

строим график частот вращения (рис. 9).

Рисунок 9 - График частот вращения привода с 3-х

скоростным электродвигателем

Дальнейший кинематический расчет по ранее изложенной методике.

скоростным электродвигателем

В результате применения 3^х скоростного электродвигателя в коробке скоростей сокращено число валов и групповых зубчатых передач.

3.3.3 Проектирование привода сложенной структуры.

Корректировка структур

Структуры с последовательным включением групповых передач (множительные) имеют ограниченный диапазон регулирования скоростей. Для получения большего числа скоростей в широком диапазоне частот привод компонуется из двух и более определенным образом соединенных множительных структур, одна из которых называется основной, остальные дополнительной. Обычно эти структуры имеют короткую кинематическую цепь с большим числом редуцирующих передач на средних и низких частотах. [5].

Структурную формулу и сетку для основной структуры строят по ранее разобранной методике. Характеристика дополнительной структуры равна числу ступеней частоты вращения основной или ее части. Для каждой структуры строят отдельную структурную сетку и общий график частот вращения.

Рассмотрим пример построения привода сложенной структуры со следующими параметрами:

- источник движения асинхронный односкоростной электродвигатель n_д = 1500мин^-1;

• число частот вращения шпинделя Z = 24;

• максимальная частота вращения n_max = 3150 мин^-1;

• минимальная частота вращения n_min = 16 мин^-1.

Диапазон регулирования привода R = .

Знаменатель ряда частот φ = .

Формула привода множительной структуры:

Z = 2 · 3 · 2 · 2 = 2(1) · 3(2) · 2(6) · 2(12) = 24.

Для коробки передач со знаменателем ряда φ = 1,26 не допускается значение характеристики группы больше 9. В таком случае возможно применение привода сложенной структуры Z = Z₀ · Z_доп = 2(1) ·3(2) · 2(6) , характеристика дополнительной группы х_д=6 обозначает, что она подключена в приводе к третьему валу основной структуры.

Допустим, по условию технологии обрабатываемых деталей достаточно иметь диапазон регулирования частот вращения шпинделя от Z_min= 16_мин^-1 до Z_max = 2000_мин^-1 при знаменателе ряда φ =1,26. В этом случае R = ,

соответственно

Z = 1+

Такие параметры привода можно, получить корректировкой первоначальной структуры занижая характеристику последней группы основной структуры.

В этом случае в последней группе передач создается частичное (две ступени) перекрытие частот вращения и общее число частот вращения уменьшается на

Z = х (р_m-1), (25)

где Z - число совпадающих ступеней частот вращения;

- величина корректировки характеристики;

p_m - число частот вращения в корректируемой группе передач.

В рассмотренном примере Z = 2(2-1) = 2.

Число скоростей скорректированного привода

Z¹= Z - Z = 24-2 =22.

Структурная сетка привода структуры

Z = 2(1) · 3(2) · 2(6-2) = 22 представлена на рисунке 11.

На рисунке 12 график частот вращения привода разработанной структуры.

Рисунок 12 - График частот вращения привода сложенной структуры.

Корректировку структуры можно выполнять и в сторону расширения диапазона передачи, т.е. завышая характеристику группы передач. В этом случае получаем пропуск (выпадение) частот вращения, но диапазон частот увеличивается.

Допустим, поставлена задача модернизировать рассмотренный привод сложенной структуры с сокращением механических кинематических цепей. Параметры привода: n_min=16; n_max = 2000; φ = 1,26.

Одним из путей решения этой задачи может быть использование двухскоростного двигателя, а для сохранения диапазона частот вращения скорректировать характеристики групповых передач привода.

Z = 2(3) ·3(1) · 2(6+1) · 2(12-3) = 24-4 = 20.

На выходе получим 24 скорости с тремя перекрываемыми и двумя пропусками.