2. Выбор и описание кинематической структуры привода

Для заданного варианта структура коробки скоростей выражена формулой z_K = 3×2.

Данная формула коробки скоростей и другие исходные данные для кинематического расчета дают возможность составить структурную схему привода, определяющую основные функциональные элементы, их количество, назначение и взаимосвязи, но не раскрывающую конструктивное исполнение.

Структурная схема привода станка показана на рис. 2 и содержит следующие условные, буквенные и цифровые обозначения: ромбовидными условными значками показаны механические передачи; передаточные отношения зубчатых передач - i₁, i₂, ...,i₇; групповые передачи - Pa = 3, Pb = 2; валы коробки скоростей, включая шпиндель - I, II.

Вал электродвигателя M соединен с входным валом I коробки скоростей посредством упругой муфты. Все валы привода, включая шпиндель станка, расположены горизонтально.

Рис. 2. Структурная схема разделенного привода главного движения токарного станка с первой и последней клиноременной передачей

При графоаналитическом методе расчета для графического изображения кинематической структуры коробки скоростей привода станка пользуемся структурной сеткой.

Структурная сетка коробки скоростей показана на рис. 3 и содержит следующие данные о конструктивном варианте коробки скоростей: число валов - четыре; число групповых передач - две; число передач в первой группе - 3; число передач во второй группе - две; относительный порядок расположения групповых передач вдоль кинематической цепи, связывающих вход с выходом коробки, - первая групповая передача Pa = 3, вторая - Pb = 2; число частот вращения (ступеней регулирования) ведущего и ведомого валов каждой групповой передачи и коробки в целом - валы I и II вращаются с одной постоянной частотой, вал III имеет две частоты вращения, шпиндель IV станка - четыре различные частоты вращения.

Рис. 3. Структурная сетка коробки скоростей токарного станка

3. Проектирование кинематической схемы привода станка

Кинематическая схема привода представляет собой его условное изображение и наглядно показывает тип, количество и взаимосвязи основных элементов, участвующих в передаче движения и усилия от приводного электродвигателя шпинделю станка.

Приводной электродвигатель M передает вращение входному валу I коробки скоростей через упругую нерасцепляемую муфту.

Схема коробки скоростей выполнена в соответствии со структурной формулой z_K = 3×2 и содержит две групповые передачи Pa = 3 и Pb = 2. Первая передача Pa имеет состоит из двух подвижных блоков с колесами z₃, z₅, z₇, а также неподвижных колес z₄, z₆ и z₈. Вторая группа Pb состоит из подвижного блока с колесами z₉ и z₁₁, а также двух неподвижных зубчатых колес z₁₀ и z₁₂.

Шпиндель IV является выходным звеном привода главного движения станка, сообщающим инструменту вращательное движение резания.

Рис. 4. Кинематическая схема электромеханического привода главного

движения токарного станка

4. Построение графика частот вращения шпинделя станка

При ступенчатом регулировании скорости движения в интервале между предельными значениями частоты вращения n_min и n_max шпинделя станка промежуточные частоты можно разместить по различным рядам. Наиболее рациональным для применения в станкостроении является геометрический ряд, в котором каждая последующая частота вращения отличается от предыдущей в  раз, где  - знаменатель ряда.

Для геометрического ряда справедлива зависимость

Отношение наибольшей частоты n_max вращения шпинделя станка к наименьшей частоте n_min называют диапазоном регулирования и определяем по формуле

где z – число частот вращения шпинделя (число ступеней ряда).

Для исходных данных z = 6, n_min = 250 мин^-1 и n_max = 1400 мин^-1, знаменатель геометрического ряда тогда стандартный ряд будет содержать частоты вращения: 250, 355, 500, 710, 1000, 1400.

График частот вращения отражает структуру привода, показывает комбинации зубчатых передач, включаемых в коробке скоростей для образования всех частот вращения шпинделя, содержит передаточные отношения всех передач и другие элементы структуры. График характеризует привод в комплексной и удобной для анализа форме.

Рис. 5. График частот вращения шпинделя токарного станка