Обоснование и выбор конструкции тягового механизма

 

Тяговый механизм служит для перемещения подвижных узлов станка по направляющим прямолинейного или вращательного движения. Он являются последним звеном кинематической цепи привода подач, вспомогательных движений или главного привода (карусельные, протяжные, строгальные, долбежные станки).

Чтобы обеспечить в проектируемом станке высокие технико-экономические показатели, такие как производительность, точность, надежность, тяговые устройства должны удовлетворять следующим требованиям:

обеспечивать заданный закон перемещения и скорости; в подавляющем большинстве станков скорость должна быть постоянной;

иметь высокий КПД;

обладать высокой жесткостью, которая является одной из главных характеристик тягового устройства и влияет на статические и динамические погрешности исполнительного узла станка;

иметь малый момент инерции, что определяет быстродействие привода и точность обработки;

обладать высокой чувствительностью к малым перемещениям;

зазоры должны отсутствовать;

износ в процессе эксплуатации должен быть минимальным.

В зависимости от назначения станка, его конструкции и габаритных размеров применяют различные виды тяговых устройств.

Передача винт-гайка скольжения:

Для передачи винт-гайка скольжения характерны:

. Возможность использования малого шага и соответственно малое передаточное отношение при однозаходной резьбе и небольшой скорости подачи;

.Самоторможение при использовании одно- и двухзаходных винтов и соответственно возможность применения передачи для вертикальных движений и узлов, совершающих установочные перемещения под нагрузкой;

. Относительно низкая износостойкость;

. Низкий коэффициент полезного действия.

Передача зубчатое колесо - рейка:

К недостаткам передачи можно отнести: сложность обеспечения равномерности медленных движений, особенно в точных станках, отсутствие самоторможения. Однако большое передаточное отношение, простота и высокий КПД делают этот привод высокоэффективным в токарных, револьверных, сверлильных станках, а также в приводе различных вспомогательных перемещений.

Также существует несколько типов тяговых механизмов, имеющих узконаправленную область применения. Так например в приводах подач автоматических и полуавтоматических станков широко применяются кулачковые механизмы. Для поперечно-строгальных станков в основном используется кулисный привод.

Исходя из приведенных характеристик тяговых механизмов для проектируемого привода подач выбираем в качестве тягового механизма передачу зубчатое колесо-рейка.

 

РАСЧЁТ ТЯГОВОГО УСТРОЙСТВА

 

Определяем скорость движения рейки (стола):

 

,

 

где m_к, z_к, n_рк - соответственно модуль, число зубьев и число оборотов в минуту реечного колеса;

 

Требуемое число оборотов реечного колеса:

 

 

Необходимое число оборотов реечн.ого колеса при осуществлении обратного хода:

Скорость обратного хода принимаем исходя из соотношения  и устанавливаем её в пределах 56-75 м/мин.

 

 

При движении во время рабочего хода стол преодолевает составляющую P_z силы резания и силу трения стола в направляющих. Величина тягового усилия:

 

 

где P_y - составляющая силы резания, направленная перпендикулярно плоскости стола, Н;

Q - вес движущихся частей, Н;

f - приведенный коэффициент трения в направляющих.

 

 

При реверсировании стола имеют место два вида сопротивлений: сила инерции движущих масс при разгоне стола и сила трения в направляющих.

Сила инерции массы суппорта:

 

,

 

где m_c - масса суппорта, кг;

V₀ - скорость обратного хода, м/мин;

t - полное время реверсирования (время на остановку в конце рабочего хода и разгон в начале холостого хода), сек.

 

 

Сила инерции вращающихся масс привода:

 

,

 

где I₀ - момент инерции вращающихся во время обратного хода масс привода, приведённых к валу привода, приведённых к валу реечного колеса, кг·м²;

 

 

Полная величина сил инерции:

 

 

Сила трения во время обратного хода:

 

 

Тяговое усилие обратного хода:

 

 

В качестве расчётного для определения несущей способности деталей привода и его мощности следует принимаем большее из тяговых усилий: .

Модуль передачи выбираем из условия:

 

, (см. [2], стр. 47)

 

где Ψ_bm - отношение ширины колеса к модулю, принимаем Ψ_bm = 11 (z₁ = 12 - число зубьев шестерни);

Тогда

 

 

Принимаем стандартный m = 2 мм

 

Таблица 6.1 - Геометрические параметры передачи зубчатое колесо-рейка.

	Число зубьев	m,мм	d,мм	da,мм	df,,мм	b,мм
Зубчатое колесо	12	2	24	28	23	10
Рейка	42	2	-	-	-	-