3. Розробка кінематичної схеми верстата

Кінематична схема верстата – це сукупність конкретних схематичних зображень механізмів, з’єднаних послідовно між собою та забезпечующих, необхідні рухи виконавчих ланок.

Основою для розробки кінематичної схеми верстата є отримана структурна схема. Умовні кінематичні зв’язки, виконані пунктирними лініями, на схемі необхідно замінити реальними механізмами, послідовно з’єднаними у кінематичні ланцюги, при цьому всі вузлові точки зберігаються.

Привод головного руху згідно виду структурної схеми повинен містити двигун Д, який забезпечує механізм реверсу та орган настраювання i_v. Орган настраювання i_v – це коробка швидкостей, яка має структурну формулу

9 = 3 х 3, містить дві групи передач, забезпечує дев`ять ступенів частот обертання шпинделя.

Передбачаючи можливість автоматичного керування циклом роботи верстата, розробляємо автоматичну коробку швидкостей, обертання шпинделя в якій зубчасті передачі переключаються електромагнітними муфтами.

В якості джерела руху приймаємо електродвигун Д. Для передання обертання від двигуна до коробки швидкостей використовується постійна зубчата передача .

Таким чином, отримана кінематична схема привода головного руху, яка забезпечує отримання восьми ступенів частот обертання шпинделя (Рис.3.1).

Рис.3.1 Кінематична схема верстата

4. Кінематичний розрахунок приводу головного руху

Привод головного руху – це сукупність механізмів, які забезпечують кінематичний зв’язок (передавання руху) від джерела руху до виконавчої ланки, яка виконує головний рух. Привод головного руху складається з джерела руху, органів настройки та виконавчої ланки. Привод повинен бути максимально простим, містити мінімальну кількість механізмів, і при цьому всі вали повинні бути паралельними один до одного.

У верстатобудуванні існує два методи розрахунку передаточних відношень коробки швидкостей: аналітичний та графоаналітичний. На практиці використовується графоаналітичний метод, тому що він простий та має більшу наглядність, але його розуміння витікає із аналітичного методу.

1. Графоаналітичний метод розрахунку привода головного руху

Коробка швидкостей має структурну формулу і таким чином забезпечує дев’ять різних частот обертання.

Позначимо передаточні відношення усіх передач:

Постійної ;

Першої групи ;;

Другої групи ; ; ;

Визначимо кількість можливих варіантів порядку переключання передач

як факторіал від числа груп передач, де В – кількість варіантів; m – кількість груп передач;

В=m!=2!=1·2=2;

Для коробки швидкостей, яка має дві групи передач, можливі два варіанта переключення передач, які забезпечують послідовність отримання заданого ряду частот. Розглянемо обидва варіанта.

Їх розгорнуті структурні формули:

1 Варіант: 9=3[1] 3[3];

2 Варіант: 9=3[3] 3[1].

Будуємо структурні сітки для кожного варіанту (Рис. 4.1):

а)

б)

Рис. 4.1. Структурні сітки коробки швидкостей

а) для першого варіанта;

б) для другого варіанта;

Визначаємо діапазон зміни передаточного відношення і перевіряємо на виконання двох умов:

1) конструктивного здійснення, тобто

2) можливість отримання мінімальних габаритів за можливістю конструктивного здійснення: .

Діапазон змінювання передаточного відношення для кожного варіанта:

1 варіант:

2 варіант:

Перевіряємо на виконання двох умов:

1 варіант

а) умова виконується

б) умова виконується

2 варіант

а) умова виконується

б) умова не виконується

Аналіз отриманих даних показує, що перший варіант краще, тому що він повністю задовольняє обидві вищевказані умовам.

Для першого варіанта будуємо графік частот обертання шпинделя .

При будуванні за початкову точку беремо у границях вищих ступенів

з метою отримання мінімальних габаритів та забезпечення швидкості проміжних валів, а також визначаємо загальне мінімальне передаточне відношення коробки швидкостей й отриману степінь при поділяємо таким чином, щоб задовольнити двом вимогам:

1. , ; 2. _.

Рис. 4.2 Графік частот обертання шпинделя для першого варіанту

Обираємо

Згідно графіка частот записуємо передаточні відношення усіх передач по групам:

Знаходимо число зубів в коробці швидкостей

1 група: ; ; ;

2 група: ; ; .

Отримані передаточні відношення задовольняють вищезазначеним вимогам.