Виды механических передач в токарном станке

Виды передачи движения

В различных станках, бытовых приборах, транспортных средствах и других механизмах используют разнообразные виды передач.

Обычно различают следующие виды передачи:

• вращательного движения;
• прямолинейного или возвратно-поступательного;
• движения по определенной траектории.

Самым широко применяемым типом механических передач являются вращательные.

Особенности зубчатого механизма

Такие механизмы предназначены для того, чтобы передавать вращение от одного зубчатого колеса к другому, используя зацепление зубцов. У них относительно малые потери на трение по сравнению с фрикционами, поскольку плотный прижим колесной пары друг к другу не нужен.

Пара шестерен преобразует скорость вращения вала обратно пропорционально соотношению числа зубцов. Это соотношение называют передаточным числом. Так, колесо с пятью зубьями будет вращаться в 4 раза быстрее, чем состоящее с ним в зацеплении 20-зубое колесо. Крутящий момент в такой паре уменьшится также в 4 раза. Это свойство используют для создания редукторов, понижающих скорость вращения с возрастанием крутящего момента (или наоборот).

Если необходимо получить большое передаточное число, то одной пары шестерен может быть недостаточно: редуктор получится очень больших размеров. Тогда применяют несколько последовательных пар шестерен, каждую с относительно небольшим передаточным числом. Характерным примером такого вида является автомобильная коробка передач или механические часы.

Зубчатый механизм способен также изменять направление вращения приводного вала. Если оси лежат в одной плоскости — применяют конические шестерни, если в разных- то передачу червячного или планетарного вида.

Для реализации движение с определенным периодом на одной из шестерен оставляют один (или несколько) зубец. Тогда вторичный вал будет перемещаться на заданный угол только каждый полный оборот ведущего вала.

Если развернуть одну из шестерен на плоскость – получится зубчатая рейка. Такая пара может преобразовывать вращательное движение в прямолинейное.

Параметры зубчатой передачи

Для того чтобы шестерни входили в зацепление и эффективно передавали движение, необходимо, чтобы зубья точно совпадали между собой по профилю. Регламентированы основные параметры, используемые при расчете:

• Диаметр начальной окружности.
• Шаг зацепления — расстояние между соседними зубцами, определенное вдоль линии начальной окружности.
• Модуль. – Отношение шага к константе π. Шестерни с равным модулем всегда входят в зацепление, независимо от количества зубцов. Стандартом предписывается допустимый ряд значение модулей. Через модуль выражаются все основные параметры шестерни.
• Высота зуба.

Важными параметрами также являются высота головки и основания зуба, диаметр окружности выступов, угол контура и другие.

Преимущества

Передачи зубчатого вида обладают рядом очевидных достоинств. Это:

• преобразование параметров движения (число оборотов и крутящий момент) в широких пределах;
• высокая отказоустойчивость и ресурс работы;
• компактность;
• малые потери и большой коэффициент полезного действия;
• небольшие нагрузки на оси;
• стабильность передаточного числа;
• несложное обслуживание и ремонт.

Недостатки

Зубчатым механизмам свойственны и определенные минусы:

• При изготовлении и сборке требуется высокая точность и специальная обработка поверхностей.
• Неизбежный шум и вибрация, особенно при высоких оборотах или больших усилиях
• Жесткость конструкции приводит к поломкам при стопорении ведомого вала.

При выборе вида передачи конструктор сопоставляет преимущества и недостатки для каждого конкретного случая.

Механические передачи

Механические передачи служит для того, чтобы передать вращение от ведущего вала к ведомому, от места генерации механической энергии (обычно — двигатель того или иного типа) к месту ее потребления или преобразования.

Как правило, двигатели вращают свой вал с ограниченным пределом изменения числа оборотов и крутящего момента. Потребителям же требуются более широкие диапазоны.

По методу передачи механической энергии среди передач различают следующие виды:

Зубчатые передающие механизмы, в свою очередь, подразделяются на такие виды, как:

• цилиндрические;
• конические;
• профиль Новикова.

По соотношению скорости вращения ведущего и ведомого валов различают редукторы (снижающие обороты) и мультипликаторы (увеличивающие обороты). Современная механическая коробка передач для автомобиля объединяет в себе оба вида, являясь одновременно и редуктором, и мультипликатором.

Функции механических передач

Главная функция механических передач — это предать кинетическую энергию от ее источника к потребителям, рабочим органам. Помимо главной, передаточные механизмы выполняют и дополнительные функции:

• Изменение числа оборотов и крутящего момента. При постоянном количестве движения изменения этих величин обратно пропорциональны. Для ступенчатого изменения применяют сменные зубчатые пары, для плавного подходят ременные или торсионные вариаторы.
• Изменение направления вращения. Включает как обычный реверс, так и изменение направления оси вращения с помощью конических, планетарных или карданных механизмов.
• Преобразование видов движения. Вращательного в прямолинейное, непрерывного в циклическое.
• Раздача крутящего момента между несколькими потребителями.

Механические» передачи выполняют и другие вспомогательные функции.

Классификация механических передач

Машиностроителями принято несколько классификаций в зависимости от классифицирующего фактора.

По принципу действия различают следующие виды механических передач:

• зацеплением;
• трением качения;
• гибкими звеньями.

По направлению изменения числа оборотов выделяют редукторы (снижение) и мультипликаторы (повышение). Каждый из них соответственно изменяет и крутящий момент (в обратную сторону).

По числу потребителей передаваемой энергии вращения вид может быть:

• однопотоковый;
• многопотоковый.

По числу этапов преобразования – одноступенчатые и многоступенчатые.

По признаку преобразования видов движения выделяют такие типы механических передач, как

• Вращательно-поступательные. Червячные, реечные и винтовые.
• Вращательно-качательные. Рычажные пары.
• Поступательно-вращательные. Кривошипно-шатунные широко применяются в двигателях внутреннего сгорания и паровых машинах.

Для обеспечения движения по сложным заданным траекториям используют системы рычагов, кулачков и клапанов.

Основные показатели для выбора механических передач

Выбор типа передачи — сложная конструкторская задача. Нужно подобрать вид и спроектировать механизм, наиболее полно удовлетворяющий техническим требованиям, сформулированным для данного узла.

При выборе конструктор сопоставляет следующие основные факторы:

• опыт предшествующих аналогичных конструкций;
• мощность и момент на валу ;
• число оборотов на входе и на выходе;
• требуемый К.П.Д.;
• массогабаритные характеристики;
• доступность регулировок;
• плановый эксплуатационный ресурс;
• себестоимость производства;
• стоимость обслуживания.

При высоких передаваемых мощностях обычно выбирают многопоточный зубчатый вид. При необходимости регулировки числа оборотов в широком диапазоне разумно будет выбрать клиноременной вариатор. Конечное решение остается за конструктором.

Цилиндрические передачи

Механизмы такого вида выполняют с внутренним или с внешним зацеплением. Если зубья расположены под углом к продольной оси, шестерню называют косозубой. По мере увеличения угла наклона зубцов прочность пары повышается. Зацепление косозубого вида также отличается лучшей износостойкостью, плавностью хода и низким уровнем шума и вибраций.

Недостатком этого типа является возникновение паразитной силы, действующей вдоль оси колеса. Это создает лишнюю нагрузку на опорные подшипники.

Коническая передача

Если необходимо изменить направление вращения, а оси валов лежат в одной плоскости, применяют конический тип передачи. Наиболее распространенный угол изменения – 90°.

Такой тип механизма более сложен в изготовлении и монтаже и, также как и косозубый, требует укрепления опорных конструкций.

Конический механизм может передать до 80% мощности по сравнению с цилиндрическим.

Реечная и ременная зубчатая передача

Реечная передача преобразует вращательное движение в поступательное. Одно из зубчатых колес пары как бы развернуто в линию и представляет собой зубчатую рейку. Такой способ используется в рулевом управлений автомобиля, в других исполнительных механизмах.

Ременная передача была изобретена в доисторические времена и с тех пор заметно видоизменилась и усовершенствовалась.

Она состоит из двух закрепленных на входном и выходном валу колес-шкивов, охваченных кольцевым приводным ремнем. Вращение передается за счет сил трения, возникающих на шкивах.

Плоские и круглые ремни используются при небольших нагрузках. Широкое распространение получил ремень в форме клина, шкив при этом выполняется со щечками, и зацепление осуществляется одной нижней и двумя боковыми поверхностями ремня.

Ремни также снабжаются зубчатыми фрагментами. Поликлиновые передачи широко применяются в современных автомобильных и мотоциклетных вариаторах. Они позволяют передавать значительный крутящий момент и плавно регулировать скорость вращения ведомого вала.

Достоинства и недостатки ременных передач

• передача вращения на большие дистанции (до 20 метров);
• низкий уровень шума и вибраций;
• демпфирование динамических нагрузок упругим материалом ремня;
• простое устройство и эксплуатация, смазка ремня не требуется).

• большие размеры (при равной мощности шестерня в 5-6 раз меньше шкива);
• переменное передаточное число из-за проскальзывания;
• малая долговечность по сравнению с зубчатыми колесами.

Чтобы обеспечить тяговую способность, ремень приходится подвергать большому предварительному натяжению. Это ускоряет износ подшипников и валов шкивов.

Применение

Из всех типов передач наиболее широко применяются зубчатые. Практически любой механизм, бытовой прибор, станок, механические часы, транспортное средство включает в себя зубчатые пары.

В последнее время, с прогрессом электротехники, разработкой новых материалов и отходом двигателей внутреннего сгорания на второй план, использование зубчатых механизмов приобрело тенденцию к сокращению.

Все чаще вместо редуктора используют электронную схему регулировки момента и числа оборотов электродвигателя. В электромобиле из нескольких тысяч движущихся частей, 30% из которых составляли разного вида шестерни, осталось несколько сотен.

Тяговые электродвигатели размещены непосредственно в колесе, необходимость в сложной трансмиссии отпадает.

Похожие тенденции намечаются и в бытовой технике.

Свои позиции зубчатые редукторы и трансмиссии сохраняют там, где требуется передача очень больших мощностей и крутящих моментов. Это промышленные установки, горная техника, некоторые виды транспортных систем.

Обслуживание

Своевременное обслуживание любой техники в соответствии с рекомендациями ее производителя обеспечит ее нормальное функционирование, паспортную производительность и выработку планового ресурса.

Обслуживание разбивается на несколько видов

• текущее обслуживание;
• диагностика;
• планово-предупредительный ремонт;
• внеплановый ремонт;
• аварийный ремонт.

При условии проведения текущего обслуживания и планово-предупредительных ремонтов в соответствии с графиками удается значительно снизить риски выхода оборудования из строя.

Диагностика проводится с заданной периодичностью и призвана выявить негативные изменения в работе оборудования на ранней стадии и минимизировать потери времени и средств на внеплановые ремонты.

Обслуживание зубчатых передач заключается в их своевременной смазке.

Для ременных необходимо периодическое восстановление силы натяжения ремня.

Диагностика проводится как методом визуального осмотра, таки измерением температуры, уровня шума и вибрации, ультразвуковым и рентгеновским просвечиванием механизма без его разборки.

Стандарты

Основные параметры различных видов передач нормируются соответствующими ГОСТами:

• Зубчатые цилиндрические: 16531-83.
• Червячные 2144-76.
• Эвольвентные 19274-73.

Дополнительные параметры, методы расчета и особенности эксплуатации описаны в других государственных стандартах.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

В школьных мастерских в учебных целях применяют токарно-винторезные станки, которые предназначены для обработки тел вращения (валов, колец, дисков и др.), нарезания резьбы и сверления осевых отверстий.

В токарно-винторезном станке, как в любой другой технологической машине (сверлильном станке, токарном станке для точения древесины и др.), есть электродвигатель, передаточный механизм, рабочий орган (шпиндель) и система управления.

В передаточных механизмах станка применяются механические передачи: ременная (рис. 63, а), зубчатая (рис. 63, б), реечная (рис. 63, в). Детали передач, которые передают движение, называются ведущими (на рис. 63 — шкив диаметром D₁ и зубчатое колесо с числом зубьев z₁). Детали, которые воспринимают это движение, называются ведомыми (на рис. 63 — шкив диаметром D₂ и шестерня с числом зубьев z₂).

Рис. 63. Виды механических передач, применяемых в токарном станке, и их условные обозначения: а — ременная; б — зубчатая; в — реечная

Важной характеристикой механических передач является передаточное отношение u. Оно показывает отношение частоты вращения ведущей детали n₁ к частоте вращения ведомой n₂, или отношение диаметра ведомого колеса к диаметру ведущего, или отношение количества зубьев z₁ и z₂. Для ременной передачи оно может быть вычислено по формуле: u =»» D₂ : D₁ для зубчатой передачи: u =»» z₂ : z₁. Например, при числе зубьев ведущего колеса z₁ =»» 20 и числе зубьев ведомого колеса z₂ =»» 40 получаем: u =»» 40 : 20 =»» 2.

На рисунке 64 показан общий вид школьного токарно-винторезного станка ТВ-6.

Рис. 64. Токарно-винторезный станок ТВ-6: 1, 2 — рукоятки переключения величины подачи; 3 — рукоятка переключения гитарного механизма; 4, 5 — рукоятки переключения частоты вращения шпинделя; 6 — рукоятка поперечной подачи суппорта; 7 — рукоятка закрепления резцедержателя; 8 — рукоятка перемещения верхних салазок; 9 — рукоятка крепления пиноли; 10 — рукоятка крепления задней бабки; 11 — маховик подачи пиноли; 12, 13 — рукоятки управления механической подачей; 14 — кнопка включения реечной передачи; 15 — маховик перемещения суппорта; 16 — кнопки включения и отключения электродвигателя; 17 — рукоятка реверса

Основанием станка является станина, установленная на двух тумбах. В левой тумбе находится электродвигатель. На станине крепятся передняя бабка, задняя бабка и суппорт.

В передней бабке размещена коробка скоростей, которая осуществляет изменение частоты вращения шпинделя. На шпинделе устанавливается приспособление для крепления заготовки (например, токарный патрон).

Коробка подач — это механизм, позволяющий изменять скорость перемещения суппорта.

Суппорт предназначен для закрепления и перемещения режущего инструмента. Суппорт перемещается как вручную, так и механически по направляющим станины вдоль оси шпинделя (детали). Для закрепления инструмента на суппорте установлен резцедержатель, который может перемещаться вручную перпендикулярно оси шпинделя на поперечных салазках и под некоторым углом к ней — на верхних салазках. Это нужно для точения конических поверхностей и достигается за счет того, что верхние салазки закреплены на поворотной плите и могут поворачиваться на угол до 40°. Перемещаются верхние салазки вручную рукояткой 8 (см. рис. 64). Для отсчета перемещений предусмотрены круговые шкалы — лимбы.

В корпусе задней бабки находится пиноль, которую можно перемещать маховиком 11 и фиксировать рукояткой 9. В пиноль устанавливают центр для поддержания незакрепленного конца длинных заготовок, а также сверла и зенковки. Она может перемещаться по направляющим станины и закрепляться неподвижно рукояткой 10.

Точение деталей осуществляется за счет срезания резцом стружки с вращающейся заготовки. Вращательное движение заготовки называют главным. Главное движение обеспечивается передачей движения по цепочке: двигатель — ременная передача — коробка скоростей — шпиндель с патроном и заготовкой.

Поступательное движение резца, за счет которого происходит непрерывное снятие слоя металла, называют движением подачи. Движение подачи резца обеспечивается цепочкой: двигатель — ременная передача — коробка скоростей — коробка подач — фартук суппорта — салазки с резцом.

На предприятиях, где необходимо изготовлять большое количество одинаковых деталей, применяют токарные станки-автоматы, которые без участия человека по заданной программе выполняют подачу и закрепление заготовок, смену и закрепление инструмента, обработку на необходимых режимах и т. п.

Токарные работы на предприятиях выполняют токари. Токарь — одна из наиболее распространенных рабочих профессий по обработке металла. Токарь должен знать устройство станков, уметь читать чертежи, знать назначение и способы применения различных инструментов и приспособлений, уметь пользоваться контрольно-измерительными приборами, разбираться в свойствах металлов и сплавов и др.

Новые слова и понятия

Токарно-винторезный станок, механические передачи (ременная, зубчатая, реечная), ведущее и ведомое звенья передачи, передаточное отношение, станина, передняя бабка, коробка скоростей, коробка подач, суппорт, лимб, задняя бабка, пиноль, главное движение, движение подачи, токарь.

Назначение любой передачи состоит в том, чтобы передавать вращательное движение от двигателя к рабочим органам. В приводах металлорежущих станков находят применение ременные, цепные, зубчатые, червячные, реечные и винтовые передачи. Передаточным отношением называется отношение чисел оборотов ведомого вала к числу оборотов ведущего вала.

Ременная передача состоит из двух шкивов, закрепленных на валах, и охватывающей их гибкой ленты-ремня (см. табл. 7, п. 7, 8). Передача движения осуществляется за счет сил трения, возникающих между шкивами и ремнем. Для того чтобы сила трения была достаточной для передачи движения без проскальзывания, ремень должен охватывать шкивы с определенным начальным натяжением. На тяговую способность ременной передачи влияет величина угла охвата шкива ремнем. Ременные передачи применяют в станках, сельскохозяйственных машинах, транспортерах и других изделиях.

Цепная передача состоит из двух звездочек, закрепленных на валах и гибкой цепи (см. табл. 7, п. 9). Зацепление происходит между зубьями звездочки и звеньями цепи. Цепные передачи применяют чаще всего при больших межосевых расстояниях между валами, а также для передачи значительных крутящих моментов.

Зубчатая передача применяется для передачи вращательного движения с одного вала на другой через зацепления зубчатых колес (см. табл. 7, п. 10). Цилиндрические зубчатые передачи с прямыми, винтовыми (косыми) или шевронными зубьями применяют для передачи движения при параллельно расположенных валах.

Конические зубчатые колеса с прямым или винтовым зубом применяют для передачи вращения между валами,

оси которых пересекаются под каким-либо углом. Зубчатые колеса с винтовым зубом устанавливают на скрещивающихся валах (см. табл. 7, п. 12).

Разберем передачу, состоящую из нескольких зубчатых колес, между валами and (рис. 157).

Кинематическая цепь главного движения и движения подач фрезерных станков начинается от электродвигателя с числом оборотов п. Рассмотрим теперь передачу, составленную из трех зубчатых колес, по схеме рис. 158.

В данном случае промежуточное колесо не влияет на число оборотов вала с. Такие промежуточные зубчатые колеса называются паразитными. Тот же результат получится и при любом другом числе паразитных зубчатых колес. Разберем теперь вопрос о направлении вращения зубчатых колес и валов в зубчатых передачах. В передаче, состоящей из двух зубчатых колес Z1 и Z2, колеса вращаются в противоположных направлениях. Условимся обозначать направление вращения по часовой стрелке знаком « + », против часовой стрелки — знаком « -». Если в передаче, показанной на рис. 158, придать зубчатому колесу Z1 вращение со знаком « + », то паразитное зубчатое колесо Z2 будет вращаться в противоположном направлении (знак «-»), а зубчатое колесо Z3 — в направлении, обозначенном знаком « + ». Таким образом, паразитное зубчатое колесо Z2 не влияет на число оборотов зубчатого колеса Z3, но изменяет направление его вращения.

Так и должно быть, так как в этом случае валы вращаются в противоположных направлениях.

Червячная передача состоит из червяка и червячного колеса. Червяк представляет собой одно — или многозаходный винт. Червячное колесо имеет изогнутые по дуге окружности зубья. Оси вращения червяка и червячной шестерни в пространстве расположены под углом 90°.

Реечная передача предназначена для преобразования вращательного движения в поступательное или наоборот.

Расстояние S, на которое переместится рейка за один оборот реечного зубчатого колеса, определяют по формуле S =»» 1rmz.

где m — модуль реечного зубчатого колеса и рейки, мм;

z — число зубьев реечного колеса.

Передача ходовой винт-гайка служит для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот. Винтовая передача осуществляется двумя элементами — винтом и гайкой, работающими в паре. Ходовыми называют винты, предназначенные для осуществления перемещений в узлах металлорежущих станков или измерительных приборов. За один оборот ходового винта гайка переместится на величину шага винта t. За п оборотов винта гайка, движущаяся только поступательно, пройдет расстояние п • t.

Привод подач фрезерных станков осуществляется от отдельных электродвигателей.

7. Кинематические схемы. Условное обозначение на схемах.

Кинематической цепью называется совокупность кинематических пар, связывающих источник движения с исполнительным механизмом или два исполнительных органа станка между собой. Кинематические пары (ременные, зубчатые, червячные и другие передачи) располагаются в определенной последовательности.

Кинематической схемой называется условное изображение совокупности кинематических цепей станка в одной плоскости. Для вычерчивания элементов кинематических схем пользуются условными обозначениями, установленными ГОСТ 2.770-68*. Кинематическую схему можно изобразить в произвольном масштабе, но, как правило, она должна быть вписана в контуры основной проекции станка.

На кинематической схеме указывают числа зубьев колес, числа заходов червяков, шаги ходовых винтов, диаметры шкивов, мощность и частоту вращения двигателей. Валы обозначают римскими цифрами.

Дата добавления: 2016-12-06 ; просмотров: 3928 | Нарушение авторских прав

>