Условные графические обозначения для кинематических схем. Условные обозначения на кинематических схемах Условные обозначения кинематических схем

Конструкторы, разрабатывающие различные машины и механизмы, часто выполняют кинематические схемы . При этом они руководствуются нормами и требованиями, изложенными в таком основополагающем документе, как ГОСТ 2.770–68 .

Обозначение	Наименование
	Вал, ось, стержень и т. п.
	Радиальные подшипники скольжения и качения на валу
	Упорные подшипники скольжения и качения на валу
	Подшипники скольжения радиальные
	Подшипники качения радиальные
	Подшипники качения радиально-упорные
	Муфта
	Муфта упругая
	Муфта сцепления (управляе-мая)
	Тормоз
	Маховик на валу
	Храповой зубчатый меха-низм с наружным зацеплением
	Передача ремнем
	Передача цепью
	Пружины сжатия цилиндрические
	Пружины растяжения цилиндрические
	Передачи зубчатые цилиндрические с внешним зацеплением
	Передачи зубчатые цилиндрические с внутренним зацеплением
	Передачи зубчатые конические с пересекающимися валами
	Передачи с цилиндрическим червяком
	Передачи зубчатые реечные
	Кулачки барабанные, цилиндрические
	Кулачки вращающиеся

В технике под схемой понимается графическое изображение, на котором показаны составные части изделия, их конструктивные особенности, а также существующие между ними связи с помощью упрощенных обозначений и символов. В составе пакетов конструкторской документации схемы играют достаточно важную роль. Они наличествуют как в общих описаниях изделий, инструкциях по их установке, наладке и эксплуатации. Схематические чертежи оказывают неоценимую помощь персоналу, занимающемуся монтажом, пуско-наладкой, ремонтом машин, механизмов и отдельных агрегатов. Схемы дают возможность быстро разобраться в том, каковы функциональные связи существуют между механическими, гидравлическими, электрическими и другими звеньями и системами технических устройств.

Когда разработка какой-либо машины только начинается, конструкторы от руки вычерчивают общий набросок будущего изделия, то есть составляют его первоначальную схему. На ней условно отображаются все основные узлы, а также показываются взаимосвязи между ними. Только после того, как принципиальная схема устройства отработана, начинается разработка чертежей и прочей конструкторской документации.

В современном машиностроении наибольшее применение находят те машины, в которых передача движения основывается на механическом, гидравлическом или электрическом принципе функционирования.

Предназначением кинематических схем является отражение той связи, в которой состоят рабочий механизм и привод. Следует отметить, что в современных автомобилях, станочном и прочем технологическом оборудовании механические передачи отличаются большой сложностью и содержат множество элементов. Поэтому для того, чтобы правильно создавать схемы таких конструкций, нужно прекрасно знать все условности, которые используются для графического изображения принципа работы машины или механизма без того, чтобы уточнять их конструктивные особенности. К примеру, кинематические схемы станочного оборудования отражают то, каким именно образом вращательное движение вала электродвигателя сообщается шпинделю, причем контур станка показывается (или не показывается) тонкой линией.

Если на схемах используются нестандартизованые условные обозначения, то они требуют пояснений. Что касается внешних очертаний и схематических разрезов, то на схемах они изображаются упрощенно, в соответствии с тем, какую именно конструкцию имеет каждый элемент изделия.

На схематических изображениях от каждой составной их части проводятся линии-выноски. От сплошных линий они начинаются стрелками, а от плоскостей – точками. На полках линий-выносок указываются порядковые номера позиций. При этом для таких элементов, как валы, используются римские цифры, а для остальных – арабские цифры. Под полками линий-выносок указываются параметры и основные характеристики составных частей схем.

Наименование	Обозначение	Наименование	Обозначение
Вал		Зубчатые передачи:
Соединение двух валов:	цилиндрическими колесами
глухое
глухое с предохранением от перегрузок		коническими колесами
эластичное
шарнирное		винтовыми колесами
телескопическое
плавающей муфтой		червячная
зубчатой муфтой
Соединение детали с валом:
свободное при вращении		реечная
подвижное без вращения
при помощи вытяжной шпонки		Передача ходовым винтом с гайкой:
глухое		неразъемной
Подшипники скольжения:	разъемной
радиальный		Муфты:
		кулачковая односторонняя
		кулачковая двухсторонняя
Подшипники качения:	конусная односторонняя
радиальный
радиально-упорный односторонний		дисковая односторонняя
радиально-упорный двухсторонний		дисковая двухсторонняя
Ременные передачи:	электромагнитная односторонняя
плоским ремнем
электромагнитная двухсторонняя
обгонная односторонняя
клиновидным ремнем
обгонная двухсторонняя
Тормоза:
конусный
Передача цепью
колодочный
дисковый

с колесом z 6 необходимо, чтобы блок свободно проходил мимо колеса z 8 , не зацепив его колесом z 9 . Это возможно, если z 7 – z 9 > 5 . В противном случае необходимо применять схему передачи, показанную на рис.2.15,б. На рис. 2.15,в показана передача с перебором. Вал I может получать вращение от колеса z 5 при включении кулачковой муфты колес z 1 и z 4 . При выключенной муфте и зацеплении колеса z 4 с z 3 вращение на вал I передается через зубчатые колеса z 1 /z 2 , вал II и колеса z 3 /z 4 .

Рис. 2.15. Механизмы шестеренчатых коробок: а ─ с двумя

передвижными блоками; б ─ с трехвенцовым блоком;

в ─ с перебором; г ─ с фрикционной двухсторонней муфтой

Передачи с передвижными блоками и кулачковыми муфтами просты по конструкции, надежны в эксплуатации и удобны в управлении, но не допускают переключения при вращении и имеют большие размеры в осевом направлении. На рис. 2.15,г приведена передача, которая лишена этих недостатков. Колеса z 2 и z 4 свободно установлены на валу II и постоянно находятся в зацеплении с колесами z 1 и z 3 , жестко закрепленными на валу I. Передача движения валу II от вала I происходит при включении фрикционной двухсторонней муфты, которая жестко соединяет с валом II колеса z 2 и z 4 . В этом случае частоту вращения можно изменять на ходу.

В современных металлорежущих станках с автоматическими коробками скоростей используются одно и двухсторонние фрикционные электромагнитные муфты.

На рис. 2. 16,а показан механизм миандра с накидным колесом z 0 , позволяющий увеличивать в два раза передаточные отношения при включении соседней пары зубчатых колес. Если принять вал I ведущим, а вал II ведомым, и z = z 2 = z 3 = z 6 = 56, а z 1 = z 4 = z 5 = z 7 = 28, то получим передаточные отношения механизма:

Рис. 2.16. Механизмы миандра коробок подач:

а ─ с накидным колесом; б ─ с подвижным колесом

Механизм миандра еще называют “умножающим механизмом”. Механизм с накидным колесом имеет тот недостаток, что он не обеспечивает постоянного межосевого расстояния между накидным колесом z 0 и z 2 , так как поворотный рычаг 2 фиксируют нежестким подвижным цилиндрическим фиксатором 1.

На рис. 2.16,б показана более совершенная конструкция механизма миандра, из которого исключено накидное колесо с поворотным рычагом.

Соединение с колесами блоков производят подвижным колесом z, благодаря чему обеспечивается постоянство межосевых расстояний.

Механизм Нортона (рис. 2. 17) представляет собой конус, набранный из зубчатых колес, с накидным колесом, смонтированным на поворотном рычаге с цилиндрическим фиксатором. Накидное колесо z 0 может поочередно вступать в зацепление со всеми колесами конуса (z 1 – z 6 ) и передавать движение от вала I на вал II. Таким образом, можно получить шесть различных передаточных отношений. Выбор чисел зубьев колес конуса не связан с постоянством межосевого расстояния между ведущим и ведомым валами. Преимуществом этого механизма является компактность, недостатком – малая жесткость. Основное назначение этого механизма – создание арифметического ряда передаточных отношений. Используется главным образом в универсальных токарно-винторезных станках.

Приведенная на рис. 2.15,а схема шестиступенчатой шестеренчатой коробки является обычной множительной структурой, состоящей из одной кинематической цепи с последовательным соединением передвижных блоков (групп передач), и обеспечивает геометрический ряд круговых частот вращения выходного вала. Такая структура позволяет успешно создавать рациональные приводы главного движения. Однако в ряде случаев, например в универсальных токарно-винторезных станках, при увеличении диапозона регулирования скоростей, создать простой привод, удовлетворяющий требованиям, на базе такой структуры невозможно. Поэтому в станкостроении применяют так называемые сложенные структуры. Сложенной называется структура многоскоростного ступенчатого привода, состоящая из двух, реже из трех кинематических цепей, каждая из которых является обычной множительной структурой. Одна из этих цепей (короткая) предназначена для высших скоростей привода, другие (более длинные) – для низких скоростей. В качестве примера на рис. 2.18 приведена схема шестеренчатой коробки на 12 значений частоты вращения шпинделя (выходного вала), у которой сложенная

Продолжение табл. 3.1

Продолжение табл. 3.1

Окончание табл. 3.1

Среди передач движения от привода к рабочим органам станка наибольшее распространение получили механические передачи (рис. 3.1).

По способу передачи движения от ведущего элемента к ведомому механические передачи подразделяются следующим образом: передачи зацеплением с непосредственным контактом (зубчатые - рис. 3.1, а; червячные - рис. 3.1, б; храповые; кулачковые) или с гибкой связью (цепные); передачи трением с непосредственным касанием (фрикционные) или с гибкой связью (ременные - рис. 3.1, в).

Основным кинематическим параметром, характеризующим все виды механических передач вращательного движения, является передаточное число - отношение числа зубьев большего колеса к числу зубьев меньшего в зубчатой передаче, числа зубьев колеса к числу заходов червяка в червячной передаче, числа зубьев большой звездочки к числу зубьев малой в цепной передаче, а также диаметра большого шкива или катка к диаметру меньшего в ременной или фрикционной передаче. Передаточное число характеризует изменение частоты вращения в передаче

где и - частота вращения ведущего I и ведомого II валов, мин -1 или с -1 (см. рис. 3.1, а, б и в).

Так, для зубчатых (см. рис. 3.1, а ) и цепных передач

где - число зубьев большего зубчатого колеса или звездочки; - число зубьев меньшего зубчатого колеса или звездочки.

Для червячной передачи (см. рис. 3.1, б )

где - число зубьев червячного колеса; - число заходов червяка.

Для ременной передачи (рис. 3.1, в)

где - диаметр ведомого (большего) шкива передачи, мм; - диаметр ведущего (меньшего) шкива передачи, мм.

Для преобразования вращательного движения в поступательное или наоборот используют реечную (рис. 3.1, г ) или винтовую (рис. 3.1, д) передачи. В первом случае ось вращательного движения и направление поступательного движения перпендикулярны, а во втором - параллельны.

Передачи, преобразующие вращательное движение в поступательное, характеризуются расстоянием, на которое поступательно перемещается движущийся элемент за один оборот приводного вала.

В реечной передаче (см. рис. 3.1, г) перемещение рейки за один оборот зубчатого колеса (шестерни)

где - число зубьев колеса; - модуль зацепления.

Рис. 3.1. Передачи в станках: а - зубчатая: I - ведущий вал; - число зубьев шестерни; - частота вращения ведущего вала; II - ведомый вал; - число зубьев колеса; - частота вращения ведомого вала; б - червячная: и - частота вращения и число заходов червяка соответственно; и - частота вращения и число зубьев колеса соответственно; в - ременная: и - частота вращения ведущего ролика и его диаметр соответственно; и - частота вращения ведомого ролика и его диаметр соответственно; г - винтовая: - шаг винта; - направление перемещения гайки; д - реечная: - направление перемещения рейки; - шаг зубьев рейки; - число зубьев колеса; - направление вращения колеса

Пара винт-гайка используется в механизмах подач почти всех станков. При повороте винта на один оборот гайка перемещается вправо или влево (в зависимости от направления резьбы) на один шаг. Существуют конструкции, в которых гайка неподвижна, а винт вращается и перемещается, а также конструкции с вращающейся и перемещающейся гайкой. Для передачи винт-гайка перемещение поступательно движущегося элемента

где - шаг винта, мм; - число заходов винта.

При последовательном расположении нескольких передач их общее передаточное число равно произведению передаточных чисел отдельных передач

где - общее передаточное число кинематической цепи; - передаточные числа всех элементов кинематической цепи.

Частота вращения последнего ведомого вала кинематической цепи равна частоте вращения ведущего вала , деленной на общее передаточное число,

Скорость перемещения (мм/мин) конечного элемента (узла) кинематической цепи

где - частота вращения ведущего вала начального элемента; - перемещение поступательно движущегося элемента на один оборот ведущего вала, мм.

Математическое выражение связи движений ведущего и ведомого элементов (начального и конечного звеньев) кинематической цепи станка называется уравнением кинематического баланса. В него входят составляющие, характеризующие все элементы цепи от начального до конечного звена, в том числе и преобразующие движение, например вращательное в поступательное. В этом случае в уравнение баланса входит единица измерения параметра (шаг ходового винта - при использовании передачи винт-гайка или модуль - при использовании передачи зубчатое колесо-рейка), определяющего условия этого преобразования, миллиметр. Этот параметр позволяет также согласовывать характеристики движения начального и конечного звеньев кинематической цепи. При передаче только вращательного движения в уравнение входят безразмерные составляющие (передаточные числа механизмов и отдельных передач), в связи с чем единицы измерения параметров движения конечного и начального звеньев одинаковы.

Для станков с главным вращательным движением предельные значения частот вращения шпинделя и обеспечивают обработку заготовки с диаметром обрабатываемых поверхностей в диапазоне от до .

Диапазон регулирования частот вращения шпинделя характеризует эксплуатационные возможности станка и определяется отношением наибольшей частоты вращения шпинделя станка к наименьшей:

Значения частот вращения от до образуют ряд. В станкостроении, как правило, применяют геометрический ряд, в котором смежные значения различаются в раз ( - знаменатель ряда: ). Приняты и нормализованы следующие значения знаменателя 1,06; 1,12; 1,26; 1,41; 1,58; 1,78; 2,00. Эти значения положены в основу табличных рядов частот вращения шпинделя.

3.2. Типовые детали и механизмы станков

Станины и направляющие. Несущую систему станка образует совокупность его элементов, через которые замыкаются силы, возникающие между инструментом и заготовкой в процессе резания. Основными элементами несущей системы станка являются станина и корпусные детали (поперечины, хоботы, ползуны, плиты, столы, суппорты и т.д.).

Станина 1 (рис. 3.2) служит для монтажа деталей и узлов станка, относительно нее ориентируются и перемещаются подвижные детали и узлы. Станина так же, как и другие элементы несущей системы, должна обладать стабильностью свойств и обеспечивать в течение срока службы станка возможность обработки заготовок с заданными режимами и точностью. Это достигается правильным выбором материала станины и технологией ее изготовления, износостойкостью направляющих.

Рис. 3.2. Станины станков: а - токарно-винторезного; б - токарного с программным управлением; в - плоскошлифовального; 1 - станина, 2 - направляющие.

Для изготовления станин используют следующие основные материалы: для литых станин - чугун; для сварных - сталь, для станин тяжелых станков - железобетон (иногда), для станков высокой точности - искусственный материал синтегран, изготовляемый на основе крошки минеральных материалов и смолы и характеризующийся незначительными температурными деформациями.

Направляющие 2 обеспечивают требуемое взаимное расположение и возможность относительного перемещения узлов, несущих инструмент и заготовку. Конструкции направляющих для перемещения узла допускает только одну степень свободы движения.

В зависимости от назначения и конструктивного исполнения существует следующая классификация направляющих:

По виду движения - главного движения и движения подачи; направляющие для перестановки сопряженных и вспомогательных узлов, неподвижных в процессе обработки;

По траектории движения - прямолинейного и кругового движения;

По направлению траектории перемещения узла в пространстве - горизонтальные, вертикальные и наклонные;

По геометрической форме - призматические, плоские, цилиндрические, конические (только для кругового движения) и их сочетания.

Рис. 3.3. Примеры направляющих скольжения: а - плоская; 6 - призматическая; в - в виде «ласточкина хвоста»

Наибольшее распространение получили направляющие скольжения и направляющие качения (в последних используют шарики или ролики в качестве промежуточных тел качения).

Для изготовления направляющих скольжения (рис. 3.3) (когда направляющие выполнены как одно целое со станиной) используют серый чугун. Износостойкость направляющих повышают поверхностной закалкой, твердость HRC 42…56.

Стальные направляющие выполняют накладными, обычно за- каленными, твердостью HRC 58…63. Чаще всего используют сталь 40Х с закалкой ТВЧ 1 , стали 15Х и 20Х - с последующей цементацией и закалкой.

Надежная работа направляющих зависит от защитных устройств, предохраняющих рабочие поверхности от попадания на них пыли, стружки, грязи (рис. 3.4). Защитные устройства изготовляют из различных материалов, в том числе полимерных.

Шпиндели и их опоры. Шпиндель - разновидность вала - служит для закрепления и вращения режущего инструмента или приспособления, несущего заготовку.

Для сохранения точности обработки в течение заданного срока службы станка шпиндель обеспечивает стабильность положения оси при вращении и поступательном движении, износостойкость опорных, посадочных и базирующих поверхностей.

Шпиндели, как правило, изготовляют из стали (40Х, 20Х, 18ХГТ, 40ХФА и др.) и подвергают термической обработке (цементации, азотированию, объемной или поверхностной закалке, отпуску).

Для закрепления инструмента или приспособления передние концы шпинделей стандартизованы. Основные типы концов шпинделей станков показаны в табл. 3.2.

Рис. 3.4. Основные типы защитных устройств для направляющих: а - щитки; б - телескопические щитки; в, г и д - лента; е - гармоникообразные меха

В качестве опор шпинделей применяют подшипники скольжения и качения. Конструктивная схема регулируемых подшипников скольжения, выполняемых в виде бронзовых втулок-вкладышей, одна из поверхностей которых имеет коническую форму, приведена на рис. 3.5.

В опорах скольжения шпинделей используют смазочный материал в виде жидкости (в гидростатических и гидродинамических подшипниках) или газа (в аэродинамических и аэростатических подшипниках).

Существуют одно- и многоклиновые гидродинамические подшипники. Одноклиновые наиболее просты по конструкции (втулка), но не обеспечивают стабильного положения шпинделя при больших скоростях скольжения и малых нагрузках. Этот недостаток отсутствует в многоклиновых подшипниках, имеющих несколько несущих масляных слоев, охватывающих шейку шпинделя равномерно со всех сторон (рис. 3.6).

Таблица 3.2

Основные типы концов шпинделей станков

Рис. 3.5. Регулируемые подшипники скольжения: а - с цилиндрической шейкой шпинделя: 1 - шейка шпинделя; 2 - разрезная втулка; 3 - корпус; б - с конической шейкой шпинделя: 1 - шпиндель; 2 - цельная втулка

Рис. 3.6. Опора шпинделя шлифовального круга с гидродинамическим пятивкладышным подшипником: 1 - самоустанавливающиеся вкладыши; 2 - шпиндель; 3 - обойма; 4 - гайка; 5 - подшипники качения; 6 - винты со сферическим опорным торцом; 7 - манжеты

Гидростатические подшипники - подшипники скольжения, в которых масляный слой между трущимися поверхностями создается путем подвода к ним масла под давлением от насоса, - обеспечивают высокую точность положения оси шпинделя при вращении, имеют большую жесткость и обеспечивают режим жидкостного трения при малых скоростях скольжения (рис. 3.7).

Подшипники с газовой смазкой (аэродинамические и аэростатические) по конструкции подобны подшипникам гидравлическим, но обеспечивают меньшие потери при трении, что позволяет применять их в опорах быстроходных шпинделей.

Подшипники качения в качестве опор шпинделей широко применяют в станках разных типов. К точности вращения шпинделей предъявляют повышенные требования, поэтому в их опорах применяют подшипники высоких классов точности, устанавливаемые с предварительным натягом, который позволяет устранить вредное влияние зазоров. Натяг в радиально-упорных шариковых и конических роликовых подшипниках создается при их парной установке в результате осевого смещения внутренних колец относительно наружных.

Это смещение осуществляется с помощью специальных элементов конструкции шпиндельного узла: проставочных колец определенного размера; пружин, обеспечивающих постоянство силы предварительного натяга; резьбовых соединений. В роликоподшипниках с цилиндрическими роликами предварительный натяг создается за счет деформирования внутреннего кольца 6 (рис. 3.8) при затяжке его на коническую шейку шпинделя 8 с помощью втулки 5 , перемещаемой гайками 1. Подшипники шпиндельных опор надежно защищены от загрязнения и вытекания смазочного материала манжетными и лабиринтными уплотнениями 7 .

Подшипники качения 4 широко используют в качестве упорных, фиксирующих положение шпинделя в осевом направлении и воспринимающих возникающие в этом направлении нагрузки. Предварительный натяг шариковых упорных подшипников 4 создается пружинами 3. Регулирование пружин осуществляют гайками 2.

Рис. 3.7. Гидростатический подшипник: 1 - корпус подшипника; 2 - шейка шпинделя; 3 - карман, создающий несущую поверхность подшипника (стрелками показано направление подвода смазочного материала под давлением и его отвод)

Рис. 3.8. Передняя опора шпинделя токарного станка на подшипниках качения: 1 - гайки; 2 - регулировочные гайки; 3 - пружины; 4 - подшипники качения упорные; 5 - втулки; 6 - внутреннее кольцо роликоподшипника; 7 - уплотнения; 8 - шпиндель

Пример использования радиально-упорных шариковых подшипников для восприятия осевых нагрузок приведен на рис. 3.6. Предварительный натяг создается регулировкой положения наружных
колец подшипников 5 с помощью гайки 4.

Типовые механизмы для осуществления поступательного движения. Поступательное движение в рассматриваемых станках обеспечивают следующие механизмы и устройства:

Механизмы, преобразующие вращательное движение в поступательное: зубчатое колесо или червяк с рейкой, ходовой винт - гайка и другие механизмы;

Гидравлические устройства с парой цилиндр - поршень;

Электромагнитные устройства типа соленоидов, используемые в основном в приводах систем управления. Приведем примеры некоторых из указанных механизмов (условные обозначения см. в табл. 3.1).

Пара зубчатое колесо-рейка имеет высокий КПД, что обусловливает ее применение в большом диапазоне скоростей движения рейки, в том числе в приводах главного движения, передающих значительную мощность, и приводах вспомогательных перемещений.

Червячно-реечная передача отличается от пары зубчатое колесо - рейка повышенной плавностью движения. Однако эта передача сложнее в изготовлении и имеет более низкий КПД.

Механизм ходовой винт - гайка широко применяется в приводах подач, вспомогательных и установочных движений и обеспечивает: малое расстояние, на которое перемещается движущийся элемент за один оборот привода; высокую плавность и точность перемещения, определяемую главным образом точностью изготовления элементов пары; самоторможение (в парах винт-гайка скольжения).

В станкостроении для ходовых винтов и гаек скольжения установлено шесть классов точности: 0 - наиболее точный; 1, 2, 3, 4 и 5-й классы, с помощью которых регулируют допустимые отклонения по шагу, профилю, диаметрам и по параметру шероховатости поверхности. Конструкция гаек зависит от назначения
механизма.

Пары ходовой винт - гайка скольжения из-за низкого КПД заменяют винтовыми парами качения (рис. 3.9). В этих парах устранен износ, уменьшены потери при трении и могут быть устранены зазоры за счет создания предварительного натяга.

Недостатки, присущие парам винт-гайка скольжения и винт - гайка качения, обусловленные особенностями их эксплуатации и изготовления, исключены в гидростатической передаче винт - гайка. Эта пара работает в условиях трения со смазочным материалом; КПД передачи достигает 0,99; масло подается в карманы, выполненные на боковых сторонах резьбы гайки.

Типовые механизмы для осуществления периодических движений. В процессе работы в некоторых станках требуется периодическое перемещение (изменение положения) отдельных узлов или элементов. Периодические движения могут осуществляться храповыми и мальтийскими механизмами, механизмами кулачковыми и с муфтами обгона, электро-, пневмо- и гидромеханизмами.

Храповые механизмы (рис. 3.10) наиболее часто используют в механизмах подачи станков, в которых периодическое перемещение заготовки, режущего (резца, шлифовального круга) или вспомогательного (алмаз для правки шлифовального круга) инструмента производится во время перебега или обратного (вспомогательного) хода (в шлифовальных и других станках).

В большинстве случаев храповые механизмы используют для прямолинейного перемещения соответствующего узла (стола, суппорта, пиноли). С помощью храповой передачи осуществляют также и круговые периодические перемещения.

Муфты служат для соединения двух соосных валов. В зависимости от назначения различают муфты нерасцепляемые, сцепляемые и предохранительные.

Нерасцепляемые муфты (рис. 3.11, а, б, в) служат для жесткого (глухого) соединения валов, например соединения с помощью втулки, через упругие элементы или через промежуточный элемент, имеющий на торцовых плоскостях два взаимно перпендикулярных выступа и позволяющий компенсировать несоосность соединяемых валов.

Рис. 3.9. Пара винт-гайка качения: 1, 2 - гайка, состоящая из двух частей; 3 - винт; 4 - шарики (или ролики)

Рис. 3.10. Схема храпового механизма: 1 - храповик; 2 - собачка; 3 - щиток; 4 - тяга

Сцепляемые муфты (рис. 3.11, г, д, е) применяют для периодического соединения валов. В станках используют сцепляемые кулачковые муфты в виде дисков с торцовыми зубьями-кулачками и зубчатые муфты. Недостатком таких сцепляемых муфт является трудность их включения при большой разнице угловых скоростей ведущего и ведомого элементов. Фрикционные муфты не имеют недостатка, присущего кулачковым муфтам, и позволяют включить их при любых скоростях вращения ведущего и ведомого элементов. Фрикционные муфты бывают конусные и дисковые. В приводах главного движения и подачи широко применяют многодисковые муфты, передающие значительные крутящие моменты при сравнительно небольших габаритных размерах. Сжатие ведущих дисков с ведомыми осуществляется с помощью механического, электромагнитного и гидравлического приводов.

Рис. 3.11. Муфты для соединения валов: а - жесткая типа втулки; б - с упругими элементами; в - крестово-подвижная; г - кулачковая; д - многодисковая с механическим приводом: 1 - шайба; 2 - нажимной диск; 3 - шарики; 4 - неподвижная втулка; 5 - втулка; 6 - гайка; 7 - пружины; е - электромагнитная: 1 - шлицевая втулка; 2 - электромагнитная катушка; 3 и 4 - магнитопроводящие диски; 5 - якорь; 6 - втулка

Предохранительные муфты (рис. 3.12) соединяют два вала при нормальных условиях работы и разрывают кинематическую цепь при повышении нагрузки. Разрыв цепи может происходить при разрушении специального элемента, а также в результате проскальзывания сопрягаемых и трущихся частей (например, дисков) или расцепления кулачков двух сопрягаемых частей муфты.

В качестве разрушаемого элемента обычно используют штифт, площадь сечения которого рассчитывают для передачи заданного крутящего момента. Расцепление сопрягаемых элементов муфты происходит при условии, что осевая сила, возникающая на зубьях, кулачках 1 или шариках 5 , при перегрузках превышает силу, создаваемую пружинами 3 и регулируемую гайкой 4. При смещении подвижный элемент 2 муфты воздействует на концевой выключатель, разрывающий электрическую цепь питания двигателя
привода.

Муфты обгона (рис. 3.13) предназначены для передачи вращающего момента при вращении звеньев кинематической цепи в заданном направлении и для разъединения звеньев при вращении в обратном направлении, а также для передачи валу различных по частоте вращений (например, медленного - рабочего вращения и быстрого - вспомогательного). Муфта обгона позволяет передавать дополнительное (быстрое) вращение без выключения основной цепи. В станках наиболее широко применяют муфты роликового типа, которые могут передавать вращающий момент в двух направлениях.

В качестве муфт обгона используют также храповые механизмы.

Рис. 3.12. Схемы предохранительных муфт: а - шариковая; б - кулачковая; 1 - кулачки; 2 - подвижный элемент муфты; 3 - пружины; 4 - гайка; 5 - шарики

Рис. 3.13. Муфта обгона роликовая: 1 - обойма; 2 - ступица; 3 - ролики; 4 - поводковая вилка; 5 - пружины

3.3. Приводы главного движения и движения подачи

Комплекс механизмов с источником движения, служащий для приведения в действие исполнительного органа станка с заданными характеристиками скорости и точности, называют приводом.

Металлорежущие станки оснащают индивидуальным приводом; на многих станках главное движение, движение подачи, вспомогательные движения осуществляются от отдельных источников - электродвигателей и гидравлических устройств. Изменение скорости может быть бесступенчатым и ступенчатым.

В качестве приводов металлорежущих станков используют электродвигатели постоянного и переменного тока, гидродвигатели и пневмодвигатели. Наибольшее распространение в качестве приводов станков получили электродвигатели. Там, где не требуется бесступенчатое регулирование частоты вращения вала, применяют асинхронные двигатели переменного тока (как наиболее дешевые и простые). Для бесступенчатого регулирования частоты вращения, особенно в механизмах подач, все большее применение находят электродвигатели постоянного тока с тиристорным регулированием.

К преимуществам применения электродвигателя в качестве привода относят: высокую скорость вращения, возможность автоматического и дистанционного управления, а также то, что их работа не зависит от температуры окружающей среды.

Среди передач движения от двигателя к рабочим органам станка наибольшее распространение получили механические передачи. По способу передачи движения от ведущего элемента к ведомому механические передачи подразделяются следующим образом:

Передачи трением с непосредственным касанием (фрикционные) или с гибкой связью (ременные);

Передачи зацеплением с непосредственным контактом (зубчатые, червячные, храповые, кулачковые) или с гибкой связью (цепные).

К передачам трением с гибкой связью относятся ременные передачи (рис. 3.14). В этих передачах шкивы ведущего и ведомого валов охватывает ремень с определенной силой натяжения , обеспечивающей появление силы трения между ремнем и шкивами, необходимой для передачи усилия. Натяжение, ограничиваемое прочностью ремня, регулируется раздвиганием валов или специальным натяжным устройством.

Ремни изготовляют из кожи, прорезиненной ткани, пластмассы, они имеют различную форму сечения. Ремни с плоским сечением (рис. 3.14, б ) используют при передаче большой скорости (50 м/с и выше) с относительно небольшими усилиями. Большие мощности передаются несколькими клиновыми ремнями (рис. 3.14, в) или поликлиновым ремнем (рис. 3.14, г). Передачи ремнями с круглым сечением (рис. 3.14, д) используют при небольших относительных усилиях и в передачах между перекрестными валами. Широко применяют ремни с поликлиновым сечением (см. рис. 3.14, г) для увеличения силы трения (при том же натяжении, что и для плоских ремней).

В фрикционных и ременных передачах всегда происходит проскальзывание между трущимися поверхностями, поэтому реальное передаточное отношение для них:

где - теоретическое передаточное отношение; - коэффициент проскальзывания.

Для исключения проскальзывания используют зубчатые ремни (рис. 3.14, е).

Рис. 3.14. Схема ременной передачи (а) и передачи плоским ремнем (б), клиновым ремнем (в), поликлиновым ремнем (г ), круглым ремнем (д), зубчатым ремнем (е ): 1 - тянущий металлический трос зубчатого ремня; 2 - основа зубчатого ремня из пластмассы или резины; 3 - шкив; - ведущий ролик; и - центр вращения и диаметр ведущего ролика соответственно; - ведомый ролик; и - центр вращения и диаметр ведомого ролика соответственно; - сила натяжения ремня; - расстояние между центрами вращения ведущего и ведомого роликов

Цепные передачи (рис. 3.15) (для систем смазки и охлаждения), как и передача зубчатыми ремнями, более стабильно передают скорость вращения на ведомый вал и могут передавать большие мощности.

Рис. 3.15. Цепная передача: - ведущая звездочка; - ведомая звездочка

Зубчатая передача (рис. 3.16) - самая распространенная передача, так как обеспечивает высокую стабильность скоростей вращения, способна передавать большие мощности и имеет относительно малые габаритные размеры. Зубчатые передачи применяют для передачи вращения между валами (параллельными, пересекающимися, перекрещивающимися), а также для преобразования вращательного движения в поступательное (или наоборот). Движение от одного вала к другому передается в результате взаимного зацепления зубчатых колес, образующих кинематическую пару. Зубья этих колес имеют особую форму. Чаще всего встречается зубчатое зацепление, в котором профиль зубьев очерчен по кривой, называемой эвольвентой окружности или просто эвольвентой, а само зацепление называется эвольвентным.

Привод с коробками зубчатых колес является наиболее распространенным приводом главного движения и движения подач в металлорежущих станках и называется соответственно коробкой скоростей и коробкой подач.

Коробки скоростей (рис. 3.17) различают по компоновке и по способу переключения скоростей. Компоновку коробки скоростей определяет назначение станка и его типоразмер.

Коробки скоростей со сменными колесами используют в станках при сравнительно редкой настройке привода. Коробку характеризует простота конструкции, малые габаритные размеры.

Коробки скоростей с передвижными колесами (рис. 3.17, а) получили широкое применение преимущественно в универсальных станках с ручным управлением.

Рис. 3.16. Типы зубчатых передач для вращательных движений: а и б - прямозубая цилиндрическая передача наружного и внутреннего зацепления соответственно; в - косозубая цилиндрическая передача наружного зацепления; г - прямозубая коническая передача; д - шевронное колесо; е - червячная передача

Рис. 3.17. Кинематические схемы коробок скоростей: а- с передвижными колесами: - зубчатые колеса; б- с кулачковыми муфтами: 0, I, II, III, IV - валы коробки скоростей; - зубчатые колеса; - электродвигатель; Мф1, Мф2, МфЗ, Мф4 - фрикционные муфты; - кулачковая муфта

Недостатками этих коробок являются: необходимость выключения привода перед переключением передач; возможность аварии при нарушении блокировки и одновременном включении между смежными валами двух передач одной группы; относительно большие размеры в осевом направлении.

Коробки скоростей с кулачковыми муфтами (рис. 3.17, б) характеризуются малыми осевыми перемещениями муфт при переключениях, возможностью применения косозубых и шевронных колес, малыми усилиями переключения. К недостаткам относят необходимость выключения и притормаживания привода при переключении скоростей.

Коробки скоростей с фрикционными муфтами в отличие от коробок с кулачковыми муфтами обеспечивают плавное переключение передач на ходу. Кроме недостатков, присущих коробкам с кулачковыми муфтами, они характеризуются также ограниченным передаваемым крутящим моментом, большими габаритными размерами, пониженным КПД и др. Несмотря на это, коробки применяют в станках токарной, сверлильной и фрезерной групп.

Коробки скоростей с электромагнитными и другими муфтами, позволяющими применять дистанционное управление, используют в различных автоматах и полуавтоматах, в том числе в станках с ЧПУ. Для унификации привода главного движения таких станков отечественное станкостроение выпускает унифицированные автоматические коробки скоростей (АКС) семи габаритных размеров, рассчитанные на мощность 1,5…55 кВт; число ступеней скорости - 4... 18.

В зависимости от вида используемых механизмов с зубчатыми передачами, служащих для настройки подач, различают следующие коробки подач:

Со сменными колесами при постоянном расстоянии между осями валов;

С передвижными блоками колес;

Со встроенными ступенчатыми конусами (наборами) колес и вытяжными шпонками;

Нортоновские (с накидной шестерней);

С гитарами сменных колес.

Для получения коробок подач с заданными характеристиками их часто конструируют, используя одновременно несколько перечисленных механизмов.

Нортоновские коробки применяют в приводах подач винторезных станков благодаря возможности точного осуществления заданных передаточных отношений Преимущества коробок этого типа - малое число зубчатых колес (число колес - на два больше числа передач), недостатки - низкие жесткость и точность сопряжения включенных колес, возможность засорения передач при наличии выреза в корпусе коробки.

Коробки подач с гитарами сменных колес (рис. 3.18) дают возможность производить настройку подачи с любой степенью точности. Особенности гитар со сменными колесами делают их удобными для применения в станках различных типов, особенно в станках для серийного и массового производства. Такие станки комплектуются соответствующими наборами сменных колес.

Рис. 3.18. Кинематическая схема (а) и конструкция (б и в) гитары сменных зубчатых колес: 1 - кулиса; 2 - гайка; 3 - винт; K, L, M, N - шестерни

3.4. Общие сведения о технологическом процессе
механической обработки

Процесс создания материальных благ называется производством.

Часть процесса производства, содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда, называют технологическим процессом. Технологический процесс может быть отнесен к изделию, его составной части или к методам обработки, формообразования и сборки. К предметам труда относятся заготовки и изделия. В зависимости от метода выполнения различают следующие элементы технологических процессов:

Формообразование (литье, формование, гальванопластика);

Обработку (резанием, давлением, термическую, электрофизическую, электрохимическую, нанесение покрытия);

Сборку (сварку, пайку, склеивание, узловую и общую сборку);

Технический контроль.

Законченную часть технологического процесса, выполненную на одном рабочем месте, называют технологической операцией. Определение этих терминов дано в ГОСТ 3.1109-82.

На производстве рабочему чаще всего приходится сталкиваться со следующими видами описания технологических процессов по степени их детализации:

Маршрутное описание технологического процесса - это сокращенное описание всех технологических операций в маршрутной карте в последовательности их выполнения, без указания переходов и технологических режимов;

Операционное описание технологического процесса, полное описание всех технологических операций в последовательности их выполнения, с указанием переходов и технологических режимов;

Сокращенное описание технологических операций в маршрутной карте в последовательности их выполнения, с полным описанием отдельных операций в других технологических документах называется маршрутно-операционным описанием процесса.

Описание операций изготовления в их технологической последовательности приводят с соблюдением правил записи этих операций и их кодирования. Например, операции обработки резанием, выполняемые на металлорежущих станках, разбиты на группы. Каждой группе присвоены определенные номера: 08 - программная (операции на станках с программным управлением); 12 - сверлильная; 14 - токарная; 16 - шлифовальная и т.д.

При записи содержания операций используют установленные названия технологических переходов и их условные коды, например: 05 - довести; 08 - заточить; 18 - полировать; 19 - притирать; 30 - точить; 33 - шлифовать; 36 - фрезеровать; 81 - закрепить; 82 - настроить; 83 - переустановить; 90 - снять; 91 - установить.

Часть технологической операции, осуществляемую при неизменном закреплении обрабатываемых заготовок, называют у становом. Фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной в приспособлении заготовкой относительно инструмента или неподвижной части оборудования для выполнения определенной части операции, называют позицией.

К основным элементам технологической операции относят переходы. Технологическим переходом называют законченную часть технологической операции, выполняемую одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянных технологических режимах и установке. Вспомогательным переходом называют законченную часть технологической операции, состоящую из действий человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением свойств предмета труда, но необходимы для выполнения технологического перехода.

При оформлении технологических процессов создается комплект технологической документации - совокупность комплектов документов технологических процессов и отдельных документов, необходимых и достаточных для выполнения технологических процессов при изготовлении изделия или его составных частей.

Единой системой технологической документации (ЕСТД) предусмотрены следующие документы: маршрутная карта, карта эскизов, операционная карта, ведомость оснастки, ведомость материалов и т.д. Описание содержания технологических операций, т.е. описание маршрутного технологического процесса, приводят в маршрутной карте - основном технологическом документе в условиях единичного и опытного производства, с помощью которого технологический процесс доводится до рабочего места. В маршрутной карте в соответствии с установленными формами указывают данные об оборудовании, оснастке, о материальных и трудовых затратах. Изложение операционного технологического процесса приводят в операционных картах, составляемых совместно с картами эскизов.

Технологический документ бывает графическим или текстовым. Он отдельно или в совокупности с другими документами определяет технологический процесс или операцию изготовления изделия. Графический документ, который по своему назначению и содержанию заменяет на данной операции рабочий чертеж детали, называют операционным эскизом. Главная проекция на операционном эскизе изображает вид заготовки со стороны рабочего места у станка после выполнения операции. Обрабатываемые поверхности заготовки на операционном эскизе показывают сплошной линией, толщина которой в два-три раза больше толщины основных линий на эскизе. На операционном эскизе указывают размеры обрабатываемых на данной операции поверхностей и их положение относительно баз. Можно приводить также справочные данные с указанием «размеры для справок». На операционном эскизе указывают предельные отклонения в виде чисел или условных обозначений полей допусков и посадок согласно стандартам, а также шероховатость обрабатываемых поверхностей которая должна быть обеспечена данной операцией.

Правила записи операций и переходов, их кодирования и заполнения карт данными определены стандартами и методическими материалами головной организации по разработке ЕСТД.

Контрольные вопросы

1. Приведите формулы для определения скорости резания при главном вращательном движении.

2. Как находят передаточные числа кинематических пар станков?

3. Что такое диапазон регулирования?

4. Какие требования предъявляют к станинам и направляющим станков?

5. Расскажите о назначении и конструкциях шпиндельных узлов и подшипников.

6. Какие муфты применяют в станках?

7. Дайте определение привода и расскажите о приводах, применяемых в станках.

8. Какие основные элементы приводов станков вы знаете?

9. Расскажите о разновидностях и конструкциях коробок скоростей.

10.Какие конструкции коробок подач применяют в станках?

11.Что называют технологическим процессом? Назовите составные части технологических процессов.

Наименование	Обозначение
Вал, валик, ось, стержень и т. п.
Неподвижное закрепление оси стержня
Опора для стержня: а) неподвижная;	а)
б) подвижная	б)
Подшипники скольжения: а) радиальный;	а)
б) радиально-упорный односторонний;	б)
в) радиально-упорный двусторонний	в)
Подшипники качения: а) радиальный шариковый;	а)
б) радиальный роликовый;	б)
в) радиально-упорные односторонний и двусторонний;	в)
г) радиально-упорный роликовый;	г)
д) упорный шариковый;	д)
е) упорный роликовый	е)
Муфта сцепления кулачковая
Муфты сцепления фрикционные: а) общего назначения (без уточнения типа);	а)
б) односторонние общего назначения;	б)
в) односторонние электромагнитные;	в)
г) односторонние гидравлические;	г)
Наименование	Обозначение
д) дисковые односторонние;	д)
е) двусторонние общего назначения	е)
Ползун в неподвижных направляющих
Соединение кривошипа с шатуном: а) с постоянным радиусом;	а)
б) с переменным радиусом
Кривошипно-кулисные механизмы а) с поступательно движущейся кулисой;	а)
6) с вращающейся кулисой; в) с качающейся кулисой	в) б)
Соединение детали с валом: а) свободное при вращении;	а)
б) подвижное без вращения;	б)
в) глухое	в)
Соединение двух валов: а) глухое;	а)
б) эластичное;	б)
в) шарнирное;	в)
г) телескопическое;	г)
д) плавающей муфтой;	д)
е) зубчатой муфтой	е)
Наименование	Обозначение
Храповой зубчатый механизм с наружным зацеплением односторонний
Маховик, на валу Шкив ступенчатый, закрепленный на валу
Передачи плоским ремнем: а) открытые;
б) перекрестные;
в) полуперекрестные
Передачи клиновым ремнем
Передачи цепью
Передачи зубчатые цилиндрические: а) внешнего зацепления;
б) внутреннего зацепления
Передачи зубчатые с пересекающимися валами (конические)
Передачи зубчатые со скрещивающимися валами а) гипоидные;
б) червячные;
Наименование	Обозначение
в) винтовые
Передачи зубчатые реечные
Винт, передающий движение
Гайка на винте, передающем движение а) неразъемная; б) неразъемная с шариками
Передачи круглым ремнем и шнуром
Передачи зубчатым ремнем
Пружины: а) цилиндрические сжатия; б) цилиндрические растяжения
Конец вала под съемную рукоятку Маховичок
Передвижные упоры
Рукоятка

В кинематических схемах приводятся данные привода и передач станка: мощность, частота вращения двигателя, диаметры шкивов ременной передачи, числа зубьев зубчатых колес, шаги ходовых винтов и др. В основу методики настройки кинематических цепей положено установление связей относительных перемещений инструмента и заготовки при обработке путем составления уравнений баланса движений.

Например, для главного привода токарного станка (см. рис. 1):

Конструкция лобового токарного станка 16К20 представлена на рис. 2.

Рис. 2. Внешний вид токарного станка 16К20.

Лобовой токарный станок 16К20 предназначен для наружного и внутреннего точения, нарезания резьбы резцом в единичном и мелкосерийном производстве. Он состоит из станины поз. 1 (рис. 2). Слева размещается передняя бабка поз. 3 и коробка подач поз. 2. На направляющих станины поз. 9 установлена каретка поз. 6 с фартуком поз. 7 и поперечным суппортом поз. 4 с резцедержателем. Справа размещается задняя бабка поз.5.

В передней бабке размещается коробка скоростей со шпинделем, а на ее панели размещены органы управления. Продольная и поперечная подачи каретки и суппорта осуществляются от механизмов, расположенных в фартуке и получающих движение от ходового вала поз. 10 при точении или от ходового винта поз. 8 при нарезании резьбы резцом. В нижней части станина снабжена корытом для сбора стружки и охлаждающей жидкости.

Техническая характеристика станка 16К20. Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки над станиной станка составляет 400 мм, а над суппортом – 200 мм. Наибольший диаметр прутка, проходящий через отверстие шпинделя, 50 мм. Число вариантов частот вращения шпинделя равно 22. Пределы частот вращения шпинделя от 12,5 до 1600 мин –1 . Пределы величин продольных подач от 0,05 до 2,8 мм/об, поперечных подач от 0,025 до 1,4 мм/об. Шаг нарезаемой резьбы: метрической от 0,5 до 112 мм; дюймовой от 56 до 0,5 нитки на 1², модульной от 0,5 до 112 мм, питчевой от 56 до 95 питча.

Кинематическая схема токарного станка модели 16К20 представлена на рис. 3. Вращение шпинделя осуществляется от электродвигателя через ременную передачу со шкивами и коробку скоростей. На валу I коробки скоростей установлена фрикционная двухсторонняя муфта М 1 . Для получения прямого вращения шпинделя муфту М 1 включают влево, тогда вращение от вала I через зубчатые колеса 56/34 или 51/39 блока Б 1 передается на вал II. С вала II вращение передается на вал III через три варианта зацепления зубчатых колес передвижного блока Б 2: 29/47, 21/55 или 38/38. Полученные т.о. шесть вариантов частот передаются на шпиндель IV при выключенном блоке Б 3 перебора двумя вариантами зацепления зубчатых колес 60/48 или 30/60.

При зацеплении зубчатых колес 45/45 или 15/60 вала III передвижного блока Б 3 , установленного на валу IV, и зубчатых колес 18/72 шпинделя вал IV получает 12 частот вращения. Через зубчатые колеса 30/60 вала V и блока Б 4 вращение передается на шпиндель. Следовательно, шпиндель получает 24 варианта частот вращения, но т.к. значения частот 500 и 630 мин –1 повторяются дважды, то шпиндель имеет только 22 частоты вращения.

Уравнение кинематического баланса цепи главного движения станка для максимальной частоты вращения шпинделя имеет вид:

Для минимальной частоты вращения в соответствии с рис. 3 уравнение принимает следующий вид:

Изменение направления вращения шпинделя осуществляется переключением муфты М 1 вправо. При этом вращение с вала I на вал II передается через зубчатые колеса 50/24 и 36/38. колеса 24 и 36 свободно установлены на валу VII. За счет этого промежуточного вала обеспечивается реверсирование шпинделя.

Привод подач содержит звено увеличения шага, механизм реверса, гитару сменных колес a, b, c, d, коробку подач и механизм фартука. Движение подачи осуществляется от шпинделя через колеса 60/60. При нарезании резьбы с шагом 16…112 мм через звено увеличения шага, которое расположено в коробке скоростей и имеет два передаточных отношения:

Это соответственно увеличивает шаг нарезаемой резьбы во столько же раз.

Для изменения направления подачи при нарезании резьбы резцом служит реверсивный механизм, состоящий из зубчатых колес.

N=10 кВА n=1460 мин -1 М

При зацеплении зубчатых колес 30/45 валов VIII и X нарезается правая резьба, а при зацеплении колес 30/25 и 25/45 валов VIII, IX и X – левая. В случае нарезания метрических и дюймовых резьб, а также для подачи от ходового вала XIX гитару составляют из сменных колес:

.

В коробке подач при нарезании резьбы муфту М 2 отключают, а муфты М 3 , М 4 , М 5 включают. При точении муфту М 5 выключают, т.к. движение на ходовой вал XIX передается через обгонную муфту М 6 и колеса 28/35.

При нарезании модульных и питчевых резьб гитару составляют из колес:

.

В коробке подач муфты М 2 , М 3 , М 4 выключают, а муфту М 5 включают.

Продольную и поперечную подачу суппорта осуществляют от ходового вала XIX через механизм фартука. По валу XIX вдоль шпоночного паза скользит зубчатое колесо Z=30 и передает вращение через зубчатые колеса 30/32, 32/32, 32/30 (при включенной муфте М 7) и червячную передачу 4/21 валу XXII. Для получения продольной подачи суппорта и его реверсирования включают одну из муфт М 8 или М 9 . Тогда вращение от вала XXII передается через зубчатые колеса 36/41 (включена муфта М 9) или 36/41, 41/41 (включена муфта М 8) и 17/66 валу XXIII и реечной шестерне Z=10, которая, перекатываясь по зубчатой рейке с модулем m=3 мм, осуществляет продольное перемещение суппорта. Поперечная подача суппорта и ее реверсирование осуществляется включением муфт М 10 или М 11 . От вала XXII через зубчатые колеса 36/36 (при включении М 10) или 36/36, 36/36 (при включении М 11) и 34/29, 29/16 вращение передается ходовому винту XXIII с шагом 5 мм, который перемещает поперечный суппорт.

Уравнение кинематического баланса цепей подач станка имеет следующий вид:

а) для цепи нарезания метрической резьбы со стандартным шагом Рр без включения звена увеличения шага

б) для цепей нарезания дюймовых резьб с шагом Рр (шаг дюймовой резьбы Рр=25,4/k мм, где k – число ниток резьбы на 1²)

Когда на чертежах не требуется показывать конструкцию изделия и отдельных деталей, а достаточно показать лишь принцип работы, передачу движения (кинематику машины или механизма), пользуются схемами.

Схемой называют конструкторский документ, на котором составные части изделия, их взаимное расположение и связи между ними показаны в виде условных обозначений.

Схема, как и чертеж, – графическое изображение. Разница заключается в том, что на схемах детали изображаются с помощью условных графических обозначений. Эти обозначения представляют собой значительно упрощенные изображения, напоминающие детали лишь в общих чертах. Кроме того, на схемах изображаются не все детали, из которых состоит изделие. Показывают лишь те элементы, которые участвуют в передаче движения жидкости, газа и т.п.

Кинематические схемы

Условные обозначения для кинематических схем установлены ГОСТ 2.770–68, наиболее часто встречающиеся из них приведены в табл. 10.1.

Таблица 10.1

Условные графические обозначения для кинематических схем

Как видно из таблицы, вал, ось, стержень, шатун обозначаются сплошной утолщенной прямой линией. Винт, передающий движение, обозначается волнистой линией. Зубчатые колеса обозначают окружностью, проведенной штрихпунктирной линией на одной проекции, и в виде прямоугольника, обведенного сплошной линией, – на другой. При этом, как и в некоторых других случаях (передача цепью, передачи реечные, муфты фрикционные и др.), применяются общие обозначения (без уточнения типа) и частные обозначения (с указанием типа). На общем обозначении, например, типа зубьев зубчатых колес не показывают вовсе, а на частных обозначениях показывают тонкими линиями. Пружины сжатия и растяжения обозначаются зигзагообразной линией. Для изображения соединения детали с валом также имеются условные обозначения.

Условные знаки, применяемые в схемах, вычерчивают, не придерживаясь масштаба изображения. Однако соотношение размеров условных графических обозначений взаимодействующих элементов должно примерно соответствовать действительному их соотношению.

При повторении одних и тех же знаков нужно выполнять их одинакового размера.

При изображении валов, осей, стержней, шатунов и других деталей применяют сплошные линии толщиной s. Подшипники, зубчатые колеса, шкивы, муфты, двигатели обводят линиями примерно в два раза тоньше. Тонкой линией вычерчивают оси, окружности зубчатых колес, шпонки, цепи.

При выполнении кинематических схем делают надписи. Для зубчатых колес указывают модуль и число зубьев. Для шкивов записывают их диаметры и ширину. Мощность электродвигателя и его частоту вращения также указывают надписью типа N= 3,7 кВт, п = 1440 об/мин.

Каждому кинематическому элементу, изображенному на схеме, присваивают порядковый номер, начиная от двигателя. Валы нумеруют римскими цифрами, остальные элементы – арабскими.

Порядковый номер элемента проставляют на полке линии-выноски. Под полкой указывают основные характеристики и параметры кинематического элемента.

Если схема сложная, то для зубчатых колес указывают номер позиции, а к схеме прикладывают спецификацию колес.

При чтении и составлении схем изделий с зубчатыми передачами следует учитывать особенности изображения таких передач. Все зубчатые колеса, когда их изображают в виде окружностей, условно считают как бы прозрачными, предполагая, что они не закрывают находящиеся за ними предметы. Пример подобного изображения приведен на рис. 10.1, где на главном виде окружностями изображено зацепление из двух пар зубчатых колес. По этому виду нельзя определить, какие из зубчатых колес находятся впереди и какие сзади. Определить это можно с помощью вида слева, на котором видно, что пара колес 1 – 2 находится спереди, а пара 3 – 4 расположена за ней.

Рис. 10.1.

Другой особенностью изображения зубчатых колес является применение так называемых развернутых изображений. На рис. 10.2 выполнены два вида схемы зубчатого зацепления: неразвернутого (а) и развернутого (б ).

Рис. 10.2.

Расположение колес таково, что на виде слева колесо 2 перекрывает часть колеса 1, в результате чего может возникнуть неясность при чтении схемы. Чтобы не возникло ошибок, допускается поступать так, как на рис. 10 .2 , б, где главный вид сохранен, как и на рис. 10.2, а, а вид слева показан в развернутом положении. При этом валы, на которых расположены зубчатые колеса, располагают друг от друга на расстоянии суммы радиусов колес.

На рис. 10.3, б приведен пример кинематической схемы коробки скоростей токарного станка, а на рис. 10.3, а дано ее наглядное изображение.

Чтение кинематических схем рекомендуется начинать с изучения технического паспорта, по которому знакомятся с устройством механизма. Затем переходят к чтению схемы, отыскивая основные детали, пользуясь при этом их условными обозначениями, часть из которых приведена в табл. 10.1. Чтение кинематической схемы следует начинать от двигателя, дающего движение всем основным деталям механизма, и идти последовательно по ходу передачи движения.