Частота вращения шпинделя: определение, ряды и график частот

Частота вращения шпинделя: определение, ряды и график частот

Для обработки различных заготовок и получения конкретных изделия часто применяется фрезеровальное или токарное оборудование. Оно характеризуется просто огромным количество различных особенностей, среди которых отметим наличие шпинделя. Предназначение подобного узла заключается в креплении заготовки или инструмента на момент работы. Выделяют довольно большое количество различных параметров, которые должны учитываться.

Примером можно назвать то, что частота вращения шпинделя варьируется в достаточно большом диапазоне, выбирается в зависимости от области применения оборудования и многих других моментов. Самостоятельно определить частоту вращения шпинделя можно исключительно при проведении теоретических расчетов, фактический показатель указывается производителем оборудования в инструкции по эксплуатации. Рассмотрим подробнее то, как рассчитать скорость вращения шпинделя и какими особенностями обладает устанавливаемый узел на станках.

Определение частоты вращения

Часто определение частоты вращения шпинделя проводится при создании технологической карты получения того или иного изделия. Именно поэтому для определения точного значение нужно уделить внимание исходным данным. В большинстве случаев они выглядят следующим образом:

  1. Тип применяемого материала при создании заготовки. В большинстве случаев эта сталь, которая обладает определенным показателем твердости, а также пределом прочности. В большинстве случаев заготовка представлена углеродистой сталью, которая характеризуется относительно невысокой степенью обрабатываемости. Также могут использоваться различные цветные сплавы, а также чугун. От типа применяемого материала во многом зависит то, какая нагрузка должна оказываться на поверхность для снятия определенного слоя материала. Во многом именно тип материала определяет скорость вращения шпинделя, который выбирается во всех случаях обработки.
  2. Диаметр заготовки может варьироваться в достаточно широком диапазоне. При этом для расчета основных параметров учитывается величина припуска. Она разделяется на несколько проходов в зависимости от того, какой точности размеров и качества поверхности нужно добиться после механической обработки. Чаще всего точение разбивается на несколько основных операций: черновое, чистовое и финишное. При черновом, как правило, выбирается больший показатель снимаемого материала, за счет чего проводится уменьшение частоты вращения шпинделя. При чистовой обработке показатель может быть существенно повышен, так как нагрузка на основные элементы существенно снижается. Финишное резание позволяет получить низкую степень шероховатости, которая свойственна деталям, которые применяются при создании ответственных механизмов.
  3. Длина обрабатываемой детали имеет значение при выборе основных параметров резания. Это связано с тем, что обработка может проводится в несколько этапов. Слишком большая длина изделия определяет существенное повышение нагрузки на шпиндель и крепление режущего инструмента.
  4. Квалитет точности и требуемая шероховатость считаются важными параметрами, которые оказывают влияние на число оборотов шпинделя. Высокую точность можно достигнуть исключительно при выборе высокой скорости вращения шпинделя и применении более современного оборудования. Наиболее высокий показатель квалитета точности можно достигнуть при применении станков с ЧПУ, так как их конструкция характеризуется высокой жесткостью и точностью позиционирования отдельных узлов относительно друг друга.

Для определения рассматриваемого показателя применяется формула, которая выглядит следующим образом: n=1000V/nd. Приведенная выше информация указывает на то, что частота вращения во многом зависит от диаметра и скорости резания, определяется в самых различных случаях.

Измеряется рассматриваемый показатель в единице, которая определяет число сделанных оборотов в минуту. Эта единица считается мировой, применяется в большинстве случаев и может переводится в другие. При расчетах редко получается точный результат, поэтому берется приближенный параметр из таблицы.

Расчет режима резания вызывает довольно много трудностей при отсутствии требующейся информации. Основными параметрами можно назвать следующее:

  1. Для начала уделяется внимание типу подходящего режущего инструмента, его материалу и геометрическим параметрам. В продаже встречается просто огромное количество различных вариантов исполнения инструментов, поэтому выбору следует уделять довольно много внимания. Режущая часть часто изготавливается из быстрорежущей стали, но также есть варианты исполнения, кромка которых представлена твердым износостойким сплавом. На токарном станке устанавливаются резцы, режущая кромка которых может повторять различную форму. Примером можно назвать проходные, отрезные резцы, а также варианты исполнения, предназначенные для получения канавок. Куда более сложная характерна для фрез, которые могут применяться для получения плоской поверхности. При непосредственном выборе инструмента рекомендуется проводить его визуальный осмотр, так как дефекты могут стать причиной повреждения инструмента и его быстрого износа, возникновения многих других проблем.
  2. Следующий шаг заключается в непосредственном выборе подходящего станка для получения детали. В этом случае не стоит забывать о том, что все оборудование может работать при определенном диапазоне вращения шпинделя. Кроме этого, выбор проводится в зависимости от типа проводимой работы. Примером можно назвать то, что токарное оборудование может проводить лишь наружное точение, а также отрезание и расстачивание и некоторые другие работы. Весьма сложной задачей можно назвать нарезание резьбы, для чего также проводится выбор частоты вращения. Для получения корпусных деталей, сверления и других подобных операций часто выбирается фрезеровальное оборудование, работа которого возможна от блока числового программного управления. На сегодняшний день проводится выпуск достаточно большого количества различных моделей станков, некоторые из них могут устанавливаться в домашней мастерской и при этом имеют достаточно широкий диапазон частоты вращения.
  3. Следует провести расчет режимов резания. Наиболее важными параметрами можно назвать скорость резания, величина подачи и многие другие моменты. Технологическая карта, как правило, представлена чертежом с режимами резания, которые выведены в отдельной таблице. В подобном случае также проводится указание показателя частоты вращения шпинделя, который выбирается с рекомендуемого диапазона. Частота вращения шпинделя – параметр, который определяет многое на момент обработки: степень нагрева кромки, ее износа, производительность оборудования и многое другое. Все оборудование может работать при определенной частоте вращения, которая выбирается путем выбора соответствующего режима резания. Основные параметры рассчитываются при применении определенных формул, которые можно встретить в самой различной технической документации.
  4. Рекомендуется также проводить проверку выбранных режимов резания. При этом проводится расчет мощности привода, прочность механизма подач, уделяется внимание прочности державки и пластинки твердого сплава. Не стоит забывать о том, что неправильный выбор основных параметров становится причиной не только получения низкокачественного изделия, но и износу основных узлов. Подобные расчеты проводятся исключительно с учетом технических особенностей оборудования, а также выбранной оснастки.
  5. Наиболее важным параметром принято считать также количество времени, которое требуется для выполнения конкретной операции. Этот показатель применяется для определения производительности и себестоимости изделия. Наименьший параметр характерен для станков с ЧПУ, так как они могут работать при высоких показателях частоты вращения шпинделя, а на перемещение основных узлов уходит минимальное количество времени. Именно поэтому подобное оборудование устанавливается в случае, когда нужно достигнуть высокий параметр производительности.

Заключительный этап связан с проверкой эффективности выбранного режима резания, а также правильности подобранного обрабатывающего оборудования.

При отсутствии основной информации рассчитать частоту вращения шпинделя об/мин практически невозможно. Однако, прибора, который позволит определить значение с высокой точностью, практически нет. Единица измерения определенного шпинделя может переводится в другие значения, к примеру, количество оборотов в течение минуты или часа.

Важно учитывать тот момент, что количеству оборотов будут соответствовать определенные условия обработки заготовки. К примеру, слишком высокое значение становится причиной повреждения инструмента, при слишком малом добиться требуемых параметров будет практически невозможно.

Скорость вращения шпинделя

При рассмотрении формулы, которая применяется для расчетов частоты вращения шпинделя, уделяется внимание скорости. Она также должна выбираться в зависимости от определенных условий эксплуатации оборудования. Для расчета скорости вращения -шпинделя станка может применяться формула: v=пdn/1000.

Скорость вращения токарного станка по металлу используется в качестве показателя скорости резания. От него зависит следующее:

  1. Производительность труда. Стоимость изделия во многом зависит от того, сколько времени было потрачено на его получение. Для повышений производительности труда следует существенно повысить значение скорости резания. Однако это не всегда можно провести, так как слишком высокий показатель может привести к серьезным проблемам, к примеру, нагреву инструмента или износу основной части.
  2. Шероховатость получаемой поверхности также варьирует в большом диапазоне. С увеличением скорости резания можно существенно повысить качество готового изделия. Поэтому высокие значения применяются в большинстве случаев при чистовом точении.

Выбор определенного показателя скорости вращения шпинделя проводится в зависимости от возможностей применяемого оборудования. Слишком высокий показатель нельзя устанавливать по причине того, что подобная эксплуатация оборудования приводит к сильному износу.

В заключение отметим, что неправильный расчет частоты вращения может привести к весьма тяжелым последствиям. Это связано с возможностью износа привода, а также других элементов. Не рекомендуется выбирать максимальные показателе частоты вращения и скорости резания, так как это может привести к повышенному износу и возможности износа применяемого инструмента.

Особенности проектирования главного привода

Для обеспечения вращения шпинделя МРС с частотой от nmax до nmin и передачи мощности для осуществления процесса резания, обусловленных технологическим назначением, предназначена коробка скоростей, т.е.:
nmin=1000 . Vmin/π . dmax; nmax=1000 . Vmax/π . dmin
где Vmax и Vmin — соответственно максимальная и минимальная скорости резания, м/мин; dmax и dmin — соответственно максимальный и минимальный диаметры обрабатываемых заготовок, мм.
Отношение максимальной частоты вращения шпинделя МРС к минимальной частоте вращения называется диапазоном регулирования и выражается следующим образом:
R=nmax / nmin=(Vmax/Vmin) . (dmax/dmin)=Rv . Rd
Диапазон регулирования частоты вращения шпинделя зависит только от отношений предельных диаметров и предельных скоростей резания, применяемых при обработке. Как правило, полученный диапазон увеличивают на 20–25%: чтобы иметь некоторый технологический запас на использование перспективных инструментальных материалов.
Коробки скоростей по регулированию частоты вращения шпинделя бывают двух типов:
с бесступенчатым регулированием;
со ступенчатым регулированием частоты вращения.
В первом случае, в заданном диапазоне частот вращения шпинделя, можно производить обработку заготовки с эффективной скоростью резания; во — втором — с некоторой потерей от оптимального значения скорости резания.
Для второго случая должно соблюдаться условие, при котором:
ni+1/ni
φ — размерный коэффициент геометрического ряда принятого в станкостроении, который принимает одно из значений
φ=1,06; 1,12; 1, 26; 1,41; 1,58; 1,78; 2.
Соблюдение этого условия позволяет утверждать, что неизбежные потери скорости резания при использовании ступенчатого принципа регулирования заранее учитываются при проектировании и остаются постоянными на всем диапазоне регулирования.
Для последовательного ряда частот вращения шпинделя главного движения имеем:
n2=n1 . φ; n3=n2 . φ=n1 . φ 2 ; n4=n3 . φ=n1 . φ 3
Для каждого члена ряда частота оборотов шпинделя определяется по формуле
nz=n1 . φ z-1
где z число различных частот вращения шпинделя.
Таким образом, если наибольшая относительная потеря скорости резания остаются одинаковыми для всех интервалов частот вращения шпинделя, то в этом случае числа образуют ряд по закону геометрической прогрессии.
Коэффициенты размерных геометрических и других рядов в станкостроении стандартизированы и имеют следующие значения:
φ=1,06; 1,12; 1, 26; 1,41; 1,58; 1,78; 2.
Любое значение частоты вращения шпинделя, из перечисленного выше ряда, можно получить из 18 возможных вариантов переключения передвижных блоков, используя при этом выражения уравнения кинематического баланса:
nшп=nдв . iрп . iпост . iблок1 . iблок2 . iблок3

рис. 3.6. Кинематическая схема главного привода

Читайте также  Кузнечные наковальни: виды, конструкции, изготовление

При проектировании коробок скоростей со ступенчатым регулированием частот вращения выходного вала необходимо учитывать некоторые рекомендации, которые сформулированы на основе опыта проектирования МРС. Эти рекомендации сводятся к следующему:

  • при ступенчатом регулировании коробок скоростей МРС общего назначения в основном применяют φ=1,26 и φ=1,41;
  • если в кинематической цепи привода предусмотрена настройка кинематики МРС за счет сменных зубчатых колес, то необходимо принимать φ=1,12 или φ=1,26;
  • в МРС небольших размеров, предназначенных для обработки мелких заготовок, рекомендуется применять большие значения знаменателей (φ= 1,58, иногда φ= 1,78), в крупных МРС – меньшие (φ= 1,26; φ=1,12, а иногда φ=1,06);
  • желательно, чтобы количество ступеней передач в коробке скоростей представляло произведение множителей 2 и 3, то есть z=2 E 1 ×3 E 2 (где Е1 и Е2 – целые числа); этому требованию удовлетворяют значения z=2, 3, 4, 6, 8, 9, 12, 16, 18, 24, 27, 32, 36.

При настройке последовательно включенными групповыми передачами с количеством передач в группах, равным соответственно Ра, Рв, Рс… Рz, количество ступеней частот вращения шпинделя определяется по формуле:
z=Ра . Рв . Рс … Рz.
Для передаточных отношений коробок скоростей установлены следующие ограничения:
imin.пред.=1/4 (понижающая передача),
imax.пред.=2 (повышающая передача) для прямозубого зацепления,
imax.пред.=2,5 (повышающая передача) для косозубого зацепления.
При плавном вращении ведущего вала в МРС малых габаритов допускается принимать imax.пред.=4.
Для коробок подач (тихоходные передачи) пределы передаточных отношений имеют следующие значения: 1/5 3 =2,0. Тогда верхний луч, выходящий из точки, соответствующей частоте равной 800 об/мин, должен соединиться с валом V в точке ниже на 3lgφ. Второй луч (понижающая передача) должен соединить точку на V валу с точкой V1 вала, соответствующий частоте вращения 100об/мин (между лучами необходимо выдержать интервал равный 9lgφ). Затем из каждой точки частотного ряда проводят по два луча, параллельных построенным двум. В результате на валу V будет получено 9 точек, соответствующих частотам вращения 400; 315; 250; 200; 160; 125; 100; 80; 63 об/мин. Последующие действия по определению передаточных отношений оставшихся передач производится аналогичным образом.
Необходимая мощность привода главного движения станка изменяется в функции частоты вращения шпинделя ω. При этом номинальная мощность не используется при низких и высоких частотах вращения. Полезная мощность привода, примерно до 1/3 или даже 1/2 диапазона регулирования возрастает пропорционально частоте вращения и регулирование в этой части диапазона необходимо производить с постоянным моментом. Далее мощность привода достигает своего максимума и после этого незначительно снижается при наибольшей частоте вращения. На этом участке привод можно регулировать с постоянной максимально допустимой мощностью. Таким образом, привод главного движения станка нуждается в двух диапазонном регулировании.
Регулирование максимально допустимой мощностью осуществляется путем изменения тока возбуждения при неизменном напряжении на якоре. При этом частота вращения изменяется вверх от номинальной в небольшом диапазоне, который определяется коммутационными возможностями двигателей постоянного тока серии 2П (этот диапазон Rр=1:4 = Const). В том случае, когда по технологическим требованиям диапазон Rр необходимо увеличить, вводят дополнительную коробку скоростей.
Для регулирования частоты вращения шпинделя с постоянным максимально допустимым моментом, необходимо изменять напряжение на якоре при неизменном возбуждении на статоре. Частота вращения при этом регулируется вниз от номинального значения, а диапазон регулирования может быть достаточно большим. Обычно по технологическим требованиям необходимо иметь Rм=const=1:20. Однако в МРС этот диапазон может быть увеличен. Это связано с необходимостью точного позиционирования шпинделя станка при смене инструмента. Привод вращения шпинделя в этом случае переключается на малую «ползучую» скорость, при которой обеспечивается высокая точность остановки шпинделя по углу.

рис. 3.9. Способ регулирования с использованием двигателя постоянного тока и коробки скоростей

На рис. 3.9 показан один из возможных вариантов конструктивного решения привода главного движения МРС с ЧПУ, сочетающий в себе преимущество регулируемого привода постоянного тока с тиристорным преобразователем и традиционной переборной группы универсальных МРС. Назначение переборной группы сводится к смещению диапазона бесступенчатого регулирования привода главного движения в сторону увеличения в кратное число раз (в 2, 4 или более) за счет подбора передаточного отношения зубчатых колес. Таким образом, получаются как бы два совмещенных диапазона регулирования:
Первый диапазон М1→2→3→4 (включена муфта 5)→9→10→11,
Второй диапазон М1→2→7→8 (включена муфта 6)→9→10→11.
На рис. 3.10 показан график частот вращения привода главного движения с использованием кинематических цепей, показанных на рис. 3.9.

рис. 3.10. График частот вращения привода с бесступенчатым регулированием

Вертикальные прямые графика, обозначенные римскими цифрами, обозначают валы коробки скоростей. Первый вал на графике принадлежит двигателю постоянного тока с диапазоном бесступенчатого регулирования показанного в интервале от сплошной линии до пунктирной линии. Между первым и вторым валами показана понижающая ременная передача. Между 11 и 111 валами показаны передачи, получаемые при соответствующих включениях муфт М5 и М6. С 111 вала на 1V вал происходит снижение частоты вращения выходного вала коробки скоростей за счет постоянного зацепления шестерен 9, 10. Таким образом, общий диапазон регулирования привода с бесступенчатым регулированием двигателя постоянного тока в сочетании с коробкой скоростей позволяет существенно расширить технологические возможности МРС.
В кинематической схеме привода главного движения предусмотрен фотоэлектрический датчик 12, главное назначение которого сводится к контролю количества оборотов шпинделя станка при нарезании резьбы.

Графическое изображение уравнений скорости резания и подачи

Производим и продаем электроприводы ЭТУ, ЭПУ для двигателей постоянного тока, тел./email +38 050 4571330 / rashid@msd.com.ua

Привод ЭПУ 25А с дросселем — 5500грн

Для кинематических расчетов коробок скоростей и подач в метал­лорежущих станках применяют два метода: аналитический и графоа­налитический. Оба метода позволяют находить величины передаточных отношений. Однако, как правило, используют только графоаналитический метод. Достоинством его является то, что он позволяет быстро находить возможные варианты решения, что дает большую наглядность и облегчает сравнение вариантов. При графоа­налитическом методе последовательно строят структурную сетку и график частоты вращения.

Структурная сетка дает ясное представление о структуре привода станка. По структурной сетке легко проследить связи между переда­точными отношениями групповых передач (групповой передачей на­зывают совокупность передач между двумя последовательными валами коробки скоростей или подач). Однако сетка не дает конкретных значений этих величин. Она наглядно характеризует ряд структур в общей форме. Структурная сетка содержит следующие данные о при­воде: число групп передач, число передач в каждой группе, относи­тельный порядок конструктивного расположения групп вдоль цепи передач, порядок кинематического включения групп, диапазон регу­лирования групповых передач, число частот вращения ведущего и ведомого валов групповой передачи.

График частоты вращения позволяет определить конкретные вели­чины передаточных отношений всех передач привода и частоты вра­щения всех его валов. Его строят в соответствии с кинематической схемой привода. При разработке кинематической схемы коробки ско­ростей или подач с вращательным главным движением должны быть известны: число ступеней частоты вращения Zшпиндeля, знаменатель геометрического ряда ср, частоты вращения шпинделя от щ до пг и частота вращения электродвигателя пм.

Число ступеней частоты вращения шпинделя Zпри наладке после­довательно включенными групповыми передачами (в многоваловых коробках) равно произведению числа передач в каждой группе, т. е. Z= PaPbPc. Pk. Например, для привода, показанного на рис. 7, Z= =РаРьРс= 3x2x2= 12.

При заданном или выбранном числе ступеней ряда частоты враще­ния шпинделя число групп передач в каждой группе и порядок расположения групп можно выбирать различными. Этот выбор в основном и определяет конструкцию коробки скоростей и подач.

Для наиболее часто применяемых значений могут быть использо­ваны следующие конструктивные варианты: 22

Z= 8 = 2x2x2 = 4×2 = 2×4;

Z= 12 = 3x2x2 = 2x3x2 = 2x2x3 = 3×4 = 4×3;

Z= 16 = 2x2x2x2 = 4x2x2 = 2x4x2 = 2x2x4 = 4×4;

Z= 18 = 2x3x3 = 3x2x3 = 3x3x2;

Z= 24 = 2x3x2x2 = 2x2x3x2 = 2x2x2x3 = 2x3x4 = = 2x4x3 = 3x2x4 = 3x4x2 = 4x2x3 = 4x3x2.

Читайте также  Как переделать аккумуляторный шуруповерт

В станках с изменением вращения шпинделя по геометрическому ряду передаточное отношение передач в группах образуют геометри­ческий ряд со знаменателем срх, где х — целое число, которое называют характеристикой группы. Характеристика группы равна числу ступеней скорости, кинематически предшествующих данной группе. Общее уравнение наладки групповых передач имеет следующий вид: іх’ h ‘ :/3. /р = 1 : = 1; для первой переборной Группы X] = Ри ДЛЯ второй переборной группы Х2 = РР2 и т. д., где Pi и Р2 — соответственно числа передач основной и первой переборной группы.

Для конструктив­ного варианта привода, показанного на рис. 7 и принятого порядка переключения скоро­стей, можно записать структурную формулу Z= 3(1) х 2(6) х 2(3). В формуле цифрами в скобках обозначены ха­рактеристики груп п. Основной и различны­ми по номеру перебор­ными группами может быть любая группа пе­редач в приводе. Поэто­му наряду с конструк-

Р1=3; х0=1 Р^=2; х0=Р1=3

Тивными вариантами привода возможны также различные его кинема­тические варианты.

Во избежание чрезвычайно больших диаметров зубчатых колес в коробках скоростей, а также для нормальной их работы установлены следующие предельные передаточные отношения между валами при прямозубом зацеплении: 2 >/ > (1/4); отсюда наибольший диапазон регулирования групповой передачи будет (/тахЛтіп)пред = 2/1(1/4) = 8.

Отношение (/тахЛтіп)пред ИМЄЄТ Наибольшую ВЄЛИЧИНу ДЛЯ ПОСЛЄДНЄЙ переборной группы привода, следовательно, для коробок скоростей, где Хтах — наибольший показатель для последней переборной группы, Р— число передач в этой группе.

Для графического изображения частот вращения шпинделя станка обычно используют логарифмическую шкалу чисел. С этой целью геометрический ряд частот вращения п2 = Ліф; щ = пхц2 пА = а^ф3; nz = Ліф2 1 логарифмируют 1gn2 = lgfli + ^ф; 1gn3 = gnx + 2^ф; lg/24 = lg^ + +3^ф; . ; lgnz = lgAij + (Z— 1)^. Откуда lg/i3 — 1gn2 = lg

Таким образом, если откладывать на первой линии последователь­ные значения логарифмов частот вращения ль п2, л3. nz, то интервалы между ними будут постоянными и равными Igy.

Рассмотрим построение структурной сетки и графика частот вра­щения для коробки скоростей, кинематическая схема которой показана на рис. 8, а. Для принятого конструктивного варианта привода воз­можны два варианта структурной формулы: Z= 6 = 3(1)2(3) и Z= 6 = =3(2)2(1). В первом случае основой группы будет первая в конструк­тивном отношении группа передач, а первой переборной — вторая группа передач; для второго случая наоборот.

На рис. 8, б, в показаны структурные сетки приведенных структур­ных формул привода. Они построены следующим образом. На равном расстоянии друг от друга проводят вертикальные линии, число которых должно быть на единицу больше, чем число групповых передач. Также проводят ряд горизонтальных параллельных прямых с интервалом, равным логарифму ^ф (число горизонтальных прямых равно числу Z ступеней частоты вращения шпинделя). На середине первой слева вертикальной линии наносят точку О, из которой симметрично, в соответствии с числом передач в группах, по заданной структурной формуле проводят лучи, соединяющие точки на вертикальных линиях. Расстояние между соседними лучами должны быть равными где Xj — характеристика соответствующей группы.

Оптимальный вариант структурной сетки выбирают из следующих соображений. Выше отмечалось, что независимо от порядка переклю­чений групповых передач диапазон регулирования последней перебор­ной группы является наибольшим. Поэтому следует определить регулирования последовательных переборных групп для всех вариантов структурных сеток (при выбранном значении ф) и исключить из дальнейшего рассмотрения варианты, не удовлетворяющие условию

UUрел = Ф 8 и 2(3

1)2 > 8, на рис. 8, г, д показаны постро­енные для обоих вариантов структурных сеток графики частоты вра­щения при ф = 1,26, П = 160 мин»1, пъ = 500 мин»1 и пэъ = 1000 мин»1.

Графики частоты вращения строят в следующей последовательно­сти: на равном расстоянии друг от друга проводят вертикальные линии, число которых равно числу валов коробки скоростей; на равном расстоянии друг от друга с интервалами ^ф (проводят горизонтальные линии, которым присваивают (снизу вверх) порядковые номера частот вращения, начиная с пх. Луч, проведенный между вертикальными линиями, обозначает передачу между двумя валами с передаточным отношением і = фш, где т — число интервалов lg

1, а при направленном вниз /

  • КИПиА позволяют следить за тем, что оборудование работает исправно
  • Рекомендации по выбору бизнеса
  • Строительное оборудование МСД
  • Тепловые насосы

Технологическое оборудование машиностроительных произ­водств

КИПиА позволяют следить за тем, что оборудование работает исправно

Контрольно-измерительные приборы необходимы, чтобы измерять ту или иную физическую величину.

СТАНКИ СВЕРЛ ИЛ ЬНО-РАСТОЧНОЙ ГРУППЫ С ЧПУ

Производим и продаем электроприводы ЭТУ, ЭПУ для двигателей постоянного тока, тел./email +38 050 4571330 / rashid@msd.com.ua Назначение, классификация и конструктивные особенности свер­лильных и расточных станков с ЧПУ. Эти станки предназначены …

Повышение эффективности производства

Производим и продаем электроприводы ЭТУ, ЭПУ для двигателей постоянного тока, тел./email +38 050 4571330 / rashid@msd.com.ua Развитие производства во многом определяется техническим про­грессом машиностроения. Увеличение выпуска продукции машино­строения осуществляется за …

Продажа шагающий экскаватор 20/90

Цена договорная
Используются в горнодобывающей промышленности при добыче полезных ископаемых (уголь, сланцы, руды черных и
цветных металлов, золото, сырье для химической промышленности, огнеупоров и др.) открытым способом. Их назначение – вскрышные работы с укладкой породы в выработанное пространство или на борт карьера. Экскаваторы способны
перемещать горную массу на большие расстояния. При разработке пород повышенной прочности требуется частичное или
сплошное рыхление взрыванием.
Вместимость ковша, м3 20
Длина стрелы, м 90
Угол наклона стрелы, град 32
Концевая нагрузка (max.) тс 63
Продолжительность рабочего цикла (грунт первой категории), с 60
Высота выгрузки, м 38,5
Глубина копания, м 42,5
Радиус выгрузки, м 83
Просвет под задней частью платформы, м 1,61
Диаметр опорной базы, м 14,5
Удельное давление на грунт при работе и передвижении, МПа 0,105/0,24
Размеры башмака (длина и ширина), м 13 х 2,5
Рабочая масса, т 1690
Мощность механизма подъема, кВт 2х1120
Мощность механизма поворота, кВт 4х250
Мощность механизма тяги, кВт 2х1120
Мощность механизма хода, кВт 2х400
Мощность сетевого двигателя, кВ 2х1600
Напряжение питающей сети, кВ 6
Более детальную информацию можете получить по телефону (063)0416788

Определение основных параметров коробок скоростей

Основные требования к коробкам скоростей. Правильно разработанная кинематическая схема коробки скоростей должна обеспечить ее работоспособность при минимальных габаритах и наименьшей затрате металла. При правильной схеме коробки скоростей ее зубчатые колеса будут иметь относительно меньшие размеры и меньшие модули, валы будут меньше диаметром, а подшипники более легкими. Для получения таких результатов при разработке кинематической схемы коробки скоростей руководствуются следующими основными положениями.

  • Избегать больших передаточных отношений зубчатых передач. Чем ниже частота вращения, создаваемая зубчатой парой при заданном диапазоне ведущего зубчатого колеса, тем больше диаметр ведомого колеса и больше межцентровое расстояние, а отсюда — и габариты коробки передач. Практически установлено, что для подавляющего большинства случаев ограничиваются замедляющими передачами с передаточным отношением до 1:4, в крайнем случае 1:5. При ускорительных передачах не рекомендуется повышать частоты вращения с передаточными отношениями более чем 2:1.
  • Стремиться к тому, чтобы все промежуточные валы коробки были по возможности более быстроходными, с максимальной редукцией на последней паре валов. Действительно, при передаче заданной мощности от электродвигателя к шпинделю станка выгоднее сообщать промежуточным валам возможно большие частоты вращения. При этом крутящие моменты на валах и окружные силы на зубчатых колесах будут меньше, а, следовательно, меньше силы при изгибе и нагрузки на опоры. В результате вся конструкция будет более компактной и легкой.

В приводе главного движения металлорежущих станков с ЧПУ широко распространен регулируемый электропривод с двигателем постоянного тока и тиристорным управлением. Регулирование частоты вращения электропривода осуществляют в двух областях: от nДВMIN до nДВНОМ в области с постоянным моментом (изменением напряжения в цепи якоря), а от nДВНОМ и выше — в области с постоянной мощностью (изменением поля возбуждения).

Преимуществом этого электропривода является возможность изменять частоту вращения бесступенчато (или с любым заданным знаменателем ϕ ряда частот вращения) и в автоматическом режиме, а также управлять характеристиками (в определенных пределах) пусковых и тормозных процессов, подбирая оптимальные режимы. Поэтому главный привод с электродвигателем постоянного тока применяют преимущественно в станках с ЧПУ, где требуется обеспечить широкий диапазон регулирования частоты вращения шпинделя (ДШП = 50 ÷ 2500) с малым знаменателем (ϕ ≤ 1,12), в тяжелых и других станках с большими вращающими массами, а также в станках, предназначенных для торцового точения с постоянной скоростью резания.

Кинематика главного привода большинства типов станков должна обеспечивать обработку с постоянной мощностью в определенной части общего диапазона частоты вращения шпинделя.

При выборе схемы коробки скоростей определяют число поддиапазонов (ступеней регулирования). При этом необходимо проверить возможность использования схемы двухступенчатой коробки и, лишь убедившись в неприемлемости ее, переходить к более сложным схемам трех-, четырехступенчатой коробки передач.

Кинематический расчет коробок скоростей. Используются аналитический и графоаналитический методы расчета коробок скоростей, последний позволяет быстрее находить и сравнивать возможные варианты решения. При графоаналитическом методе расчета строят структурную сетку, а затем график частоты вращения.

В структурной сетке содержатся данные, характеризующие привод: число групп передач, число передач в каждой группе, относительный порядок конструктивного расположения групп вдоль цепи передач, порядок кинематического включения групп, диапазон регулирования групповых передач и всего привода, число ступеней частот вращения ведущего и ведомого вала.

График частот вращения дает возможность определить конкретные величины передаточных отношений всех передач привода и частоты вращения его валов. Чтобы разработать кинематическую схему коробки скоростей с вращательным главным движением, нужно располагать исходными данными: числом ступеней частот вращения шпинделя и их значениями от nMIN до nMAX, частотой вращения электродвигателя и знаменателем геометрического ряда. При известном числе ступеней частот вращения шпинделя число групп передач и число передач в каждой группе может быть различным.

Передачи в коробках скоростей обычно проектируют в виде ряда двухваловых механизмов с переключаемыми муфтами и блоками из двух или трех зубчатых колес. Поэтому число передач S проектируемой коробки должно состоять из произведения множителей 2 и 3, что позволяет составить структурную формулу числа частот передач:

Читайте также  Оборудование для производства мебели из массива

где Е1 — число переключаемых муфт и двойных блоков; Е2 — число тройных блоков.

По этой формуле можно получить следующие значения частот вращения шпинделя: z = 2; 3; 4; 6; 8; 9; 12; 16; 18; 24; 27; 32 и т. д.

В общем виде число частот вращения:

где p1и p2 и т. д. — числа передач между соседними валами; q — число переключаемых муфт и блоков зубчатых колес.

Число валов коробки передач можно определить по формуле:

Для передач между соседними валами необходимо выбирать оптимальные условия работы. Так, для некорригированных колес числа зубьев zMIN ≥ 20, а zMAX ≤ 120. Передаточные отношения зубчатых пар должны лежать в пределах ¼ ≤ i ≤ 2, отсюда можно определить максимально допустимое отношение iMAX/iMIN = 2/0,25 = 8, определяющее максимальный перепад частот вращения какого-либо вала. Следовательно, в каждой группе передач между валами необходимо соблюдать условие iMAX/iMIN ≤ 8.

Так как частоты вращения шпинделя должны иметь геометрический ряд со знаменателем ϕ, то частоты вращения промежуточных валов должны составлять геометрические ряды со знаменателем ϕ X , где x — целое число.

Пример. Рассчитать коробку скоростей, если задано число частот S = 12, nMIN = 11,2 об/мин, ϕ = 1,41.

Напишем структурную формулу S = р1р2р3 = 2*3*2 = 3*2*2 = 2*2*3 = 12, в которой произведена перестановка множителей, показывающая, что расположение переключаемых зубчатых блоков в коробке скоростей на частоту вращения не влияет (рис. 52, а, б, в).

Предположим, что выбран вариант (рис. 52, а)

Структурные сетки (рис. 53) служат графическим выражением структурной формулы коробки скоростей. Ее строят для выявления числа валов коробки скоростей последовательности переключений зубчатых блоков или муфт, распределения величин передаточных отношений в передачах между валами и других конструктивных особенностей механизмов коробки скоростей. В структурной сетке (рис. 53, а) вертикали I, II, III, IV условно обозначают валы механизма коробки передач, точки 1—9 и n1 — n12 на них частоты вращения этих валов, отложенные на логарифмической шкале. Поэтому расстояния по вертикали между точками равны lg ϕ X , где х — целое число. Линии, соединяющие точки между валами, обозначают передаточные отношения г кинематических пар — зубчатых, цепных, ременных. Так, например, линия 1—2, направленная вверх, обозначает передаточное отношение i > 1, линия 1—3, идущая вниз — передаточное отношение i Метки: варианты структурных сетокГрафик частот вращенияГрафик частот вращения шпинделязубчатое колесокинематическая схема коробки скоростейКинематический расчет коробок скоростеймуфтыОпределение основных параметров коробок скоростейосновные требования к коробкам скоростейпривод главного движенияструктурная формула коробки скоростей

РЯДЫ ЧАСТОТ ВРАЩЕНИЯ ШПИНДЕЛЕЙ, ДВОЙНЫХ ХОДОВ И РЯДЫ ПОДАЧ В СТАНКАХ.

У станков с вращательным главным движением частоту вращения шпинделя в минуту определяют по форму

где v — скорость резания, м/мин; d — диаметр ле обрабатываемой заготовки или инст­румента, мм.

С целью получения наивыгоднейших условий при обработке заготовок из раз­личных материалов инструментами с различными режущими свойствами станки должны обеспечивать изменение скоростей резания от vmin до vmax.

Так как обрабатываемые заготовки или устанавливаемые на станке инстру­менты могут иметь диаметры от dmin до dmax, необходимо иметь возможность уста­навливать различную частоту вращения шпинделя от nmin до nmax:

Отношение максимальной частоты вращения шпинделя станка к минимальной называется диапазоном регулирования частоты вращения шпинделя:

которая меньше расчетной на величину у-уд. Тогда относительная потеря скорости резания при переходе с одной частоты вращения к ближайшей меньшей

Диапазон регулирования шпинделя характеризует эксплуатационные возмож­ности станка. В указанных пределах можно получить любое значение п, если иметь механизм бесступенчатого регулирования скорости главного движения. В этом случае можно установить частоту вращения, соответствующую выбранной наивы­годнейшей скорости резания при заданном диаметре. Однако, бесступенчатые при­воды, несмотря на их довольно значительное распространение в современных станках, применяют не так широко, как приводы со ступенчатым рядом частоты вращения шпинделя. Подавляющее большинство станков имеет ступенчатые ряды частот вращения; в этом случае вместо частоты вращения, точно соответствующей наивыгоднейшей скорости резания при данном диаметре, приходится брать бли­жайшую меньшую частоту. Этой действительной частоте пд будет соответствовать действительная скорость резания

Следовательно, относительная потеря скорости резания будет тем меньше, чем меньше разность п-пд.

В интервале между предельными значениями частоты вращения nmin и п

промежуточные частоты можно разместить по различным рядам. Однако не все возможные ряды будут равноценными. Наиболее рациональным для применения в станкостроении является геометрический ряд, в котором каждая последующая час­тота отличается от предыдущей в ф раз (ф — знаменатель ряда).

Целесообразность распределения частот вращения шпинделей в станках по геометрическому ряду была впервые доказана в 1976г. академиком А.В. Гадоли-ным. Главным преимуществом геометрического ряда является то, что максималь­ная относительная потеря скорости резания остается одинаковой для всех интерва­лов ряда частоты вращения. Это позволяет обеспечить постоянство максимальной относительной потери производительности формообразования станка, т.е. дает экономические преимущества по сравнению с другими рядами. Производитель­ность формообразования определяется площадью поверхности, обрабатываемой на станке за единицу времени.

Геометрический ряд частоты вращения со знаменателем ф будет иметь вид:

где z — число ступеней ряда.

Значения знаменателей рядов ф нормализованы, что позволяет нормализовать ряды частот вращения и подач, а также облегчать кинематический расчет станков. Значение знаменателей ф нормальных рядов частот вращения шпинделей станков установлены с учетом ряда соображений.

1. В приводе главного движения станков часто применяют многоскорост­
ные электродвигатели трехфазного тока с отношением частот вращения равным 2.
Для того чтобы частоты вращения шпинделя, получаемые при разных частотах та­
ких электродвигателей, были членами геометрического, необходимо иметь

где Е] — целое число.

2. Обязательно должен быть учтен ГОСТ 8032-56 «Предпочтительные числа и
ряда предпочтительных чисел». Ряды предпочтительных чисел построены в виде
геометрических прогрессий, знаменатели которых должны удовлетворять требова­
нию

где Е2 — целое число.

Таким образом, стандартные значения знаменателя ф рядов частоты враще­ния шпинделей могут быть найдены из условия

где Е’ — произвольное целое число.

Для предусмотренных ГОСТ 8032-56 четырех значений Е2=40; 20; 10 и 5, ко­торым соответствуют Е’=Е2/10=4; 2; 1 и 0,5 и Ei=3E’=12; 6; 3 и 1,5, получают сле­дующие значения ф

Для практики станкостроения указанных четырех значений оказалось недос­таточно, поэтому добавлены

Вследствие того, что знаменатель ф связан с числом 2 через определенное число членов ряда, каждое число увеличивается в 2 раза. Если, например, в ряде имеется число 2, то будут числа 4, 8, 16 и т.д. Этой закономерности не подчиняют­ся ряды с ф=1,58 и ф=,78.

В связи с тем, что ф связан с числом 10, каждое число ряда увеличивается че­рез определенное число членов ряда в 10 раз. Например, при наличии в ряде числа 2,8 встретятся также числа 28, 280, 2800 и т.д. Эта закономерность десятичного по­вторения чисел не распространяется на ряды с ф=1,41 и ф=2.

Ниже приведены значения максимальной относительной потери скорости ре­зания Атах между двумя соседними частотами вращения для соответствующих зна­чений ф=1,06; 1,12; 1,26; 1,41; 1,58; 1,78; 2 Атах=5; 10; 20; 30; 40; 45; 50%.

В таблице 3 приведены нормальные ряды частот вращения в станкостроении ( нормаль станкостроения HI 1-1).

У станков с возвратно-поступательным главным движением (строгальных, долбежных, протяжных и др.) вместо частоты вращения шпинделя определяют числа двойных ходов в минуту. Для этих станков используют те же нормализован­ные значения знаменателя ф и рядов чисел двойных ходов, что и для станков с главным поступательным движением.

Станки с возвратно-поступательным главным движением можно разделить на две группы. Для первой группы характерно постоянство скоростей рабочего (v, м/мин) и холостого ходов (уо,м/мин); обычно v>v. Станки второй группы (с кри-вошипно-шатунным и кулисным приводами) не обеспечивают постоянство скоро­стей v и v. Если обозначить через L длину хода стола (салазок, ползуна) в метрах, то время одного двойного хода для станков первой группы можно определить по формуле

где vmax и vmin — предельные скорости рабочего хода, м/мин;

vq max И V mm

ПреДбЛЬНЫб СКОрОСТИ ХОЛОСТОГО ХОДа,М/МИЩ

Lmax и Lmin — предельные длины хода стола (салазок, ползуна), м.

Предельные числа двойных ходов в минуту для станков второй группы могут быть подсчитаны по тем же формулам, если в них подставить средние значения v и v. У продольно-строгальных станков скорость рабочего хода постоянна, поэтому для них целесообразно устанавливать геометрическую структуру ряда скоростей рабочего хода. У станков с кулисными или кривошипно-шатунным приводом по­стоянным является число двойных ходов, которое строиться по геометрической прогрессии.

Величины подач в металлорежущих станках обычно располагаются по гео­метрическому ряду. Значения знаменателя ряда подач берут из нормали станко­строения HI 1-1. Отношение максимальной величины подачи smax к минимальной smjn называется диапазоном регулирования подач.