Коробки скоростей со сложенной структурой

Обычная множительная структура, состоящая из одной кинематической цепи, с последовательным соединением групп передач является наиболее простой. Она позволяет успешно решать задачи по созданию рациональных приводов главного движения. Однако, во многих случаях, особенно при увеличении диапазона регулирования скоростей, создать простой привод, удовлетворяющий требованиям, на базе обычной структуры невозможно. Поэтому в практике станкостроения применяют так называемые сложенные структуры. Они состоят чаще всего из двух кинематических цепей, каждая из которых представляет собой обычную множительную структуру. Общее число скоростей привода z = z_м ^′ + z_м ^′′. Здесь z_м ^′ и z_м ^′′–

число ступеней скорости первой и второй кинематических цепей.

Если последние имеют одинаковые группы передач (по количеству и характеристике), то их можно объединить в общую цепь.

Пусть z ₀ – число скоростей общих передач и пусть – z_м ^′ = z_о, а z_м ^′′ = z_о z_д. Тогда z = z_м ^′ + z_м ^′′ = z_о + z_о z_д = z_о (1 + z_д). Общую часть структуры z_о, используемую для получения всех скоростей, называют основной, z_д – дополнительной.

Для объединения составляющих структур в одну – сложенную – в схему привода вводят специальные передачи. Наиболее распространенные принципиальные схемы соединения двух структур представлены на рисунке 9. Верхнюю область регулирования скоростей вращения шпинделя получают при помощи основной структуры z_о и передают движение на шпиндель I через зубчатую передачу 1 – 2 (рисунок 9,а) или через муфту М (рисунок 9,б).

Рисунок 9.

Нижнюю область регулирования обеспечивают последовательным соединением основной z_о и дополнительной z_д структур соединительной передачей.

На рисунке 10 показана простая схема коробки скоростей со сложенной структурой.

Рисунок 10.

Здесь сложены две кинематические цепи структуры которых z_м ^′ = р_а р_b и z_м ^′′ = р_а р_b р_c р_d. Группы колес р_а и р_b являются общими и поэтому образуют основную структуру z_о = р_а р_b. Они сообщают вращение полому валу III. Дальнейшая передача движения шпинделя V от первой цепи происходит с помощью муфты М, а от второй цепи – через звено возврата (перебор) с колесами 11 – 12, 13 – 14, которые играют роль соединительных передач.

Общее число скоростей привода

Для нашего случая (рисунок 10) р_а = 3₁; р_b = 2₃; р_c = р_d = 1. Поэтому z = 3₁ ∙ 2₃ (1+ 1 ∙ 1) = 12

На рисунке 11 показано графическое сложение структур для рассматриваемой коробки скоростей. Слева (рисунок 11,в) представлены отдельно структурные сетки для каждой структуры. Первая обеспечивает ряд n ₇ – n ₁₂, вторая – n ₁ – n ₆. Условимся муфты изображать пунктирной линией (на структурной сетке она может занимать любое положение; на графике чисел оборотов – только горизонтальное).

Тогда все точки, изображающие числа оборотов вала III, соединим горизонтальными пунктирными линиями с точками вала V. Первые две группы передач (3₁ и 2₃) у обеих структур одинаковы. Принимаем их как общие и придаем первой структуре (z_о = z_м ^′). Наносим последнюю на сложенную сетку (рисунок 11,б). Точки, изображающие числа оборотов вала III, располагаются в верхней части графика. Соединяем их пунктиром с точками n ₇ – n ₁₂. Из них же проводим линии, изображающие соединительную передачу 11 – 12 и далее 13 – 14.