1.5. Назначение и типы приводов. Передачи, применяемые в приводах, и их передаточные отношения
Приводом станка называется совокупность механизмов, передающих движение от источника движения до органа, выполняющего заданное движение в станке. В привод входят двигатель, механизм изменения передаточного отношения, механизм включения, выключения и реверсирования движений. В станках применяют приводы вращательного (наиболее распространенный тип привода) и прямолинейного движения, а также приводы периодического движения рабочих органов на точно фиксируемую величину (храповый механизм, мальтийский механизм, шаговый двигатель и т. д.).
Приводы станков подразделяются на ступенчатые и бесступенчатые. Ступенчатое изменение скоростей движения обеспечивается коробками скоростей и подач, ступенчатыми шкивами либо электроприводом в виде многоскоростных асинхронных электродвигателей; бесступенчатое – электроприводом постоянного тока, гидроприводом, механическим вариатором или комбинированным приводом (регулируемый электродвигатель постоянного тока с коробкой скоростей или механический вариатор с многоскоростным асинхронным электродвигателем переменного тока).
Передача от двигателя на ведущий вал механизма осуществляется ременной или зубчатой передачей, а также непосредственным соединением валов электродвигателя и механической передачи (встроенные электродвигатели).
В механизмах изменения скоростей движения, включения, выключения и реверсирования передача движения производится через ременные, цепные, зубчатые, винтовые, червячные, фрикционные или гидравлические связи.
В механизмах подачи – через шариковые винтовые пары или пары винт-гайка скольжения и безлюфтовые редукторы, электромеханические и гидромеханические связи.
Основной задачей при выборе параметров и характеристик привода является обеспечение технологических режимов обработки детали с допустимыми геометрическими погрешностями и шероховатостью поверхности при максимальной производительности и минимальной себестоимости обработки.
Условные обозначения элементов различных механических передач стандартизованы и приведены на рис. 1.1.
Рис. 1.1. Передачи:
а – плоскоременная, б – ременная со ступенчатыми шкивами, в – цепная, г – зубчатая, д – зубчатая коническая, е – червячная, ж – реечная, з – червячно-реечная, и – передача винт-гайка
Каждая передача содержит ведущее и ведомое звенья. Ведущее звено сообщает движение ведомому звену. Основным кинематическим параметром, определяющим соотношение движений между звеньями, является передаточное отношение, которое для вращательных передач равно отношению частоты вращения ведущего вала n1 к частоте вращения ведомого n2, i = n1 / n2.
Для понижающих передач i < 1, для повышающих i > 1. Передаточные отношения можно записать также в виде отношения диаметров шкивов для ременных передач (см. рис. 1.1, а, б) или чисел зубьев цепных и зубчатых передач (см. рис. 1.1, в, г, д, е).
Регулирование скоростей рабочих органов станков достигается изменением передаточных отношений в кинематических цепях. Для этих целей используют передачи с подвижными блоками зубчатых колес, передачи с неподвижными, с кулачковыми и фрикционными муфтами. В последнем случае частоту вращения можно менять на ходу.
Подробно механизмы для ступенчатого и бесступенчатого регулирования скоростей в приводах главного движения и подач, а также механизмы для преобразования вращательного движения в поступательное рассмотрены в [3], там же приведено описание типовых механизмов и систем металлорежущих станков.
Стандартизованные условные обозначения элементов кинематических цепей приведены в таблицах [15, с. 19; 18, с. 8; 9, с. 18].