Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Металлорежущие станки Краткий курс

..pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
13.11.2023
Размер:
25.04 Mб
Скачать

Двухскоростной электродвигатель можно условно рассматривать как «электрическую группу», состоящую из двух передач. Харак­ теристика хэ группы может быть найдена исходя из следующих рассуждений. Так как число оборотов шпинделя при переключении

двигателя с меньшего числа оборотов вала

 

 

II

 

Ш

на большее

увеличивается вдвое, то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

------------ J ' ••

 

фл = 2 = ф*»;

 

 

 

 

 

 

У

отсюда величина характеристики

 

 

 

 

 

 

 

 

F

F

k 4 i

 

 

lg 2

 

 

 

* 5

А

/

i 1/

 

 

х 9 = -

 

 

 

 

[ /

 

 

lg<P'

 

 

 

 

 

 

 

Для стандартных значений ср:

 

 

 

 

 

 

Ф

 

1,12

1,26

1,41

 

Z j / J N

 

 

 

 

I I L

 

 

 

X*

 

6

3

2

 

____ 2 г ,

 

 

 

Пример.

Дано: z=12; <р=1,26; в

качестве

►(

1

 

 

 

электропривода

двухскоростной

электродвига­

 

 

 

 

 

 

 

 

тель трехфазного

переменного тока (гэ

= 2).

 

 

 

 

 

1.Для ср = 1,26 характеристика хэ = 3, сле­ довательно, в структурной формуле ее изобра­ жает множитель 23.

2.Известную нам структурную формулу z =

== 12 =

31-23‘ 2в можно

для

рассматриваемого

 

 

 

£

i \ \

 

случая

переписать

следующим

образом:

z =

 

 

 

2 8

V

*

= zazK=

 

23*31'2 0.

Отсюда следует,

что коробка

 

 

 

 

 

 

скоростей

должна

иметь

структуру

zK= 3 1*2e.

 

Хэ~3

Xf=1 Xi~6

3. Строим

структурпую

сетку

(рис.

33).

 

Первая

группа — «электрическая»,

хэ = 3.

На­

Рис.

33.

Структурная

носим на линии I две точки 1 и 2 на расстоянии

сетка коробки скоростей

трех интервалов. От каждой точки строим обыч­

с

двухскоростным

элек­

ным способом структурные сетки для струк­

 

 

троприводом

 

туры zH— 6 =

3j •20 (на

рис.

33

они

выделены

 

 

 

линиями

разной толщины).

н7,

п8,

п9 получаются

при

пэд mln,

а п4, пь

Числа

оборотов

п1У

п3,

«6. п10»

 

п12 иРи п,ад max

^‘ Пд0 min’

 

 

 

 

 

 

 

§ 9. ДИНАМИКА ПРИВОДА ГЛАВНОГО ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ

Несущая способность деталей привода определяется величиной действующих нагрузок. В процессе работы станка крутящий мо­ мент привода уравновешивается крутящим моментом от сил по­ лезного сопротивления и сил трения в кинематических цепях привода.

Крутящий момент на любом ведомом звене привода при уста­ новившемся движении и статическом характере действия нагрузки

ММэ Ч,

где Мэ — крутящий момент на валу электродвигателя;

i — передаточное отношение от вала электродвигателя до ведомого вала;

т] — к. п. д. кинематической цепи.

При постоянном значении Мд шпиндель станка в состоянии преодолеть z различных значений крутящих моментов в зависи­ мости от ступени скорости:

М l]Jaп •

т и\— | 'll» М Л/я

м

Здесь MhV Мк2,

М,с2 — крутящие моменты на

шпиндели.

 

 

 

соответствующие

ряду

чисел обо­

iXj

i2,

iz

ротов пх, п2,

 

п2;

 

передаточные

отношения от вали

 

 

 

электродвигателя

до

шпинделя

 

 

 

при пъ

п21

, пг оборотах в ми­

Лг» ^2»

Лг

нуту;

к. п. д. кинематической

значение

 

 

 

цепи при различных ступенях ско­

Так как /ь i2l

 

 

рости вращения шпинделя.

... , izизменяются по

законам

геометрической

прогрессии и ix <

iz, то Mhl >

Mh2, т. е. наибольший крутящим

момент на шпинделе будет при наименьшем числе оборотов ею (пг = /гШ1П). Если Мэ соответствует полной мощности электро двигателя, то крутящий момент на шпинделе, особенно на низких ступенях скорости, может иметь большое значение. Например, для токарно-винторезного станка с высотой центров 200 мм Л;г> = Ю кет, щ = 12,5 об/мин; при г| = 0,75 привод по мощности может преодолеть силу резания порядка 120 кн. Такие большие силы резания практически не нужны для обработки деталей па станках данного размера.

Эксплуатационные наблюдения показывают, что нижняя частм диапазона чисел оборотов шпинделя используется преимущест­ венно для операций, не требующих полной мощности привода. ЭНИМС [40] рекомендует в качестве расчетного числа оборотом шпинделя принимать не winin, а следующие значения: для широко универсальных токарных станков средних размеров — числи оборотов, соответствующее нижней ступени второй трети диапа­ зона; для универсальных револьверных, карусельных, консольнофрезерных, расточных и токарных станков, вертикальных много шпиндельных автоматов — число оборотов верхней ступени ниж­ ней трети диапазона; для универсальных сверлильных станков —

число оборотов верхней ступени нижней четверти диапазона. Крутящий момент на шпинделе, соответствующий этой скорости, принимается в качестве наибольшего, расчетного:

Мкр = ^ % ;

(20)

здесь jp, г\р — передаточное отношение и к. п. д. кинематической цепи от вала электродвигателя до шпинделя, соот­ ветствующие расчетному числу оборотов.

Пример. Даны кинематическая схема и график чисел оборотов коробки скоростей фрезерного станка (рис. 34). Определить расчетные числа обо­ ротов, крутящие моменты шпинделя и промежуточных валов, если мощность

электродвигателя N Эд = 7 к е т ,

1. За расчетное число оборотов для фрезерных станков принимают верх­ нюю ступень нижней трети ряда. Так как ъ = 18, то пр = пв = 95 об/мин. На этой ступени скорости работают передачи, отмеченные на графике жир­

ной линией. Искомым

числам оборотов валов / — V соответствуют точки

7,

2, 3,

4 и пь,

 

 

 

 

 

 

2.

Расчетный крутящий момент на валу электродвигателя без учета к. п. д.

 

 

 

 

Лаа_

7 •Юз . go

 

 

 

 

 

 

Мэд = 2зт

 

2 •3,14 •1440 = 46,44 нм.

 

 

3.

 

Расчетный крутящий

момент согласно

уравнениям (10), (20), габл.

5

и рис.

34:

/

 

 

 

 

 

 

на

 

валу

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м а д

г\1 =

46,44 •0,9952 = 45,98 ^ 4 6 нм;

 

на

валу

II

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M-Мад* = —А40,99 •0,9954 = 93,55 =» 94

нм;

 

 

 

 

26

26

 

 

 

 

 

 

 

54

 

54

 

 

 

 

на валу

III

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. Мзд- Tion® =

46’4А . 0,992,0,995» = 137,5

нм;

 

 

 

 

26 22

13 'п

26

22

 

 

 

на валу

54'33

 

54'33

 

 

 

IV

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М зд

_3 8

264 22V s ' ° ’"

8 ' 0,9958 = 178,1 и-” '

 

 

 

 

26 22 28

'3 '»

 

 

 

 

54 ‘ 33'37

 

54'33'37

 

 

 

на валу

V

 

 

 

 

 

 

 

 

26

Мэд

4 ю

26

46,44

0,994 •0,9951» = 652,1 н м .

 

 

 

22 28 19 Лз11п

22 28 19

 

 

 

 

 

54 ‘ 33 ’ 37 ‘ 71

 

54'33 ‘ 37 ‘ 71

 

 

 

3 Металлорежущие стан

65

Выражение (20) для определения величины действующего кру­ тящего момента справедливо при статическом характере действия сил и установившемся режиме работы станка. В период пуска и тор­ можения при изменении сил резания, особенно при врезании ин­ струмента в материал заготовки, имеют место переходные режимы. Изменяющиеся в этот период силы резания, влияние массы дета­ лей привода и особенно жесткости системы вызывают динамичес­ кие явления, приводящие к повышению напряжений в звеньях кинематической цепи.

Влияние переходных режимов может быть оценено величиной

коэффициента динамичности

 

 

h

_ м кд

(21)

 

Мы'

 

представляющего собой отношение наибольшей величины крутя­ щего момента, возникающего при динамическом характере дей­ ствующей нагрузки Мпв* к величине крутящего момента при ее статическом действии Мкс.

На рис. 35 показан характер изменения момента Мкс в зависи­

мости от сил резания при

 

 

 

 

 

врезании инструмента и дина­

м.

 

 

 

 

мического момента МК(Ъвоз­

 

 

 

 

никающего в упругой системе

 

 

 

 

 

привода, для некоторых част­

 

 

У/

 

 

ных случаев. При внезапном

 

 

ги Х

 

возникновении

момента Л/кс,

 

 

 

 

 

как у станков

строгальной

 

 

Г

f

.

группы (рис. 35, а), коэффи­

 

 

а)

 

1

циент динамичности уя == 2 .

 

 

 

 

 

На рис. 35, б показан

часто

 

 

 

 

 

встречающийся

случай при

 

 

L У

 

 

врезании инструмента,

когда

 

 

J

 

 

момент MUf нарастает

посте­

 

 

1___________1_____________

пенно от 0 до

какого-то по­

 

 

Г —

6)

 

t

стоянного значения. При ли­

 

 

 

 

 

 

нейном

нарастании момента

 

К - 7 . 4

 

 

 

за период времени т коэф­

 

 

 

 

фициент динамичности

 

 

 

 

 

fca= i

sin 0,5f%

( 22)

 

 

 

 

 

0,5/т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При

очень

малом

значе­

 

 

в)

 

 

нии т,

близком к 0 ,

второй

Рис.

35. Законы

изменения моментов

член правой части уравнения

в зависимости от

сил

полезного

сопро­

стремится к 1 , а /с0

2 .

 

тивления

 

Для нагрузок, действующих в виде периодически повторяю­ щихся кратковременных импульсов с частотой / (рис. 35, в), можно принять в порядке грубого приближения

Ав= 1

(23)

Это выражение справедливо,

если отношение частот^ колеб-

лется в пределах 0,5—1, а время действия импульса т = Г Если

у ^ 0 ,5 , то величина

^ 2 .

При динамическом характере действия нагрузки за расчетную следует принимать нагрузку, соответствующую крутящему момен­ ту М,(0 , определяемому на основании уравнения (2 1 ):

Глава V

ПРИВОД ГЛАВНОГО ПРЯМОЛИНЕЙНО-ВОЗВРАТНОГО ДВИЖЕНИЯ

Наибольшее распространение в приводах главного движения станков получили кривошипно-шатунные, кулисные и реечные механизмы. Первые обычно применяют в сочетании с рычагами, коромыслами или дисками для осуществления коротких ходов рабочих органов. Кулисные механизмы используют в поперечнострогальных, долбежных и реже в продольно-строгальных станках с длиной хода до 1200 мм. Реечный привод является типичным для продольно-строгальных станков.

§ 1. КУЛИСНЫП ПРИВОД

На рис. 36 дана кинематическая схема привода главного движе­ ния поперечно-строгального станка. Составной частью привода является кулисная шестерня 2 , несущая палец 2 с надетым на него

Рис. 36. Кинематическая схема кулисного привода

кулисным камнем 3. Камень вставлен в прорезь кулисьт 4 и может скользить вдоль ее оси. Верхний конец кулисы яерез серьгу 5 связан с ползуном 6. При вращении шестерни 1 ку­ лиса 4 получает качательное движение и сообщает ползуну прямолипейно-возвратное перемещение. Число двойных ходов ползуна равно числу оборотов кулисной шестерни, скорость вращения которой регулируют < помощью коробки скоростей,

Длина хода ползуна зависит от амплитуды качания кулисы. Ее можно устанавливать изме­ нением величины радиуса R вращения пальца 2.

Рис. 37. Схема для расчета скорости

Рис. 38. Изменение скорости пол

ползуна кулисного привода

зуна кулисного привода

Из

рис.

36

следует:

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5L _ R

 

 

 

 

 

 

I

~~а’

 

 

отсюда

R = ^ ^ -a .

 

 

 

(25)

Обычно

длина кулисы

l= ^ L , а расстояние между

центром

вращения

кулисной шестерни

и центром качания

кулисы

 

 

 

а = (0,45 -т- 0,55) L.

 

 

Пусть

кулиса занимает

некоторое положение,

определяемое

углами

а и р

(рис. 37).

Палец, находящийся в точке

А , вра­

щается с окружной скоростью и0. Разлагаем ее на две соста­

вляющие: tfj, направленную

перпендикулярно,

и v2 — вдоль

оси кулисы.

имеем

 

Из треугольника скоростей

 

их= v0cos a;

vz= vQsin а.

(26)