Коробки скоростей структурно входят в привод ступенчатого регулирования главного движения станка.
Коробки скоростей обеспечивают:
- большой диапазон D регулирования скоростей на выходе: D = пmax/пmin. Здесь пmax и пmin соответственно максимальная и минимальная частота вращения (мин1) шпинделя, при прямолинейном главном движении — максимальное и минимальное число двойных ходов в минуту ползуна или стола;
- отсутствие проскальзывания (постоянное передаточное отношение);
- передачу постоянной мощности;
- достаточно большое число различных скоростей на выходе при относительно небольших размерах самих коробок скоростей;
- передачу больших крутящих моментов;
- высокий КПД.
Коробки скоростей компактны, просты в обслуживании и надежны в работе.
Рисунок 9 - Двухваловые передачи коробок скоростей с передвижным блоком зубчатых колёс (а) и с муфтой (б):
I – ведущий вал, II – ведомый вал, 1 – муфта
По способу переключения скоростей коробки скоростей бывают:
- со сменными зубчатыми колесами, которые применяют чаще всего в специализированных станках, автоматах и полуавтоматах при сравнительно редкой настройке привода главного движения. Они имеют малые габаритные размеры, исключают возможность аварийного включения передач. Вместе с тем увеличивается время на смену колес, когда необходимо изменить величину скорости;
- с передвижными блоками зубчатых колес и муфтами, получившие широкое распространение преимущественно в универсальных станках с ручным управлением. В станках с ЧПУ применяют зубчатые передачи, переключаемые автоматически с помощью индивидуальных электромеханических (реже гидравлических) приводов.
По компоновке различают коробки скоростей с неразделенным и разделенным приводом. В первом случае коробка скоростей расположена в шпиндельной бабке, а во втором — вынесена за ее пределы.
Тема 5. Муфты и тормозные устройства
Муфты.
Для соединения двух соосных валов в станках применяют муфты различных типов.
Нерасцепляемые муфты служат для жесткого соединения валов. Например, соединения с помощью втулки, через упругие элементы или через промежуточный элемент, имеющий на торцовых плоскостях два взаимно перпендикулярных выступаи позволяющий компенсировать несоосность соединяемых валов.
Сцепляемые муфты применяются для периодического соединения валов. В станках используют сцепляемые кулачковые муфты в виде дисков с торцовыми зубьями-кулачкамии зубчатые муфты. Недостаток сцепляемых муфт — трудность включения при большой разнице в угловых скоростях ведущего и ведомого элементов.
Фрикционные муфты лишены указанного недостатка сцепляемых муфт, их можно включать при любых скоростях вращения ведущего и ведомого элементов. Возможность проскальзывания ведомого элемента при перегрузках предотвращает аварии механизмов станка. Фрикционные муфты бывают конусные и дисковые. В приводах главного движения и подачи широко применяют многодисковые муфты, передающие значительные крутящие моменты при сравнительно небольших габаритах.
Рисунок 10 - Муфты для соединения валов:
а – жесткая типа втулки; б – с упругими элементами; в – крестово-продвижная; г – кулачковая; д – многодисковая с механическим приводом; е – электромагнитная; 1 – шайба: 2 – диск; 3- шарик; 4,5,8,12 – втулки; 6 – гайка; - 7 – пружина: 9 – катушка; 10 – диски; 11 – якорь
Предохранительные муфты, соединяющие два вала при нормальных условиях работы, разрывают кинематическую цепь при превышении нагрузки. Это происходит при разрушении специального элемента, при проскальзывании сопрягаемых или трущихся частей (например, дисков) и расцеплении кулачков двух сопрягаемых частей муфты. Разрушаемым элементом обычно является штифт, площадь сечения которого рассчитывают в соответствии с заданным крутящим моментом.
Муфты обгона предназначены для передачи крутящего момента при вращении звеньев кинематической цепи в заданном направлении и для их разъединения при вращении в обратном направлении, а также для передачи валу различных по частоте вращений, например медленного (рабочего) и быстрого (вспомогательного). Муфта обгона позволяет передавать дополнительное (быстрое) вращение без выключения основной цепи.