Розробка кінематичної схеми коробки швидкостей

Після визначення розрахункових переміщень кінцевих ланок кінематичного ланцюга головного руху (частоти обертання вала електродвигуна і ряду частот обертання шпинделя), необхідно вирішити питання про вибір такої кількості зубчастих передач з такими передатними відношеннями, які б забезпечили виконання поставлених вимог. Для вирішення питання про варіант кінематичної схеми коробки швидкостей необхідно задане число швидкостей Z розкласти на прості множники і вирішити питання про групи елементарних передач: їх кількості і розташування.

Оскільки ряд частот обертання шпинделя є геометричною прогресією, то загальну кількість різних частот обертання шпинделя Z можна отримати як добуток послідовно ввімкнених елементарних групових двовалових передач:

Z = Z_a ∙ Z_b ∙ Z_с ∙... Z_k,

де Z_a; Z_b; Z_c;... Z_k – кількість різних передач в кожній груповій передачі.

Порядок розташування групових передач:

Z_a; Z_b; Z_c;... Z_k в кінематичній схемі коробки швидкостей може бути різним і кількість можливих варіантів кінематичної схеми коробки швидкостей дорівнює кількості перестановок із числа групових передач.

Так, для випадку Z = Z_a ∙ Z_b ∙ Z_c кількість різних варіантів буде дорів-нювати шести:

Якщо частоти обертання шпинделя змінюються за геометричним рядом, то передатні відношення в групах утворюють геометричний ряд із знаменником j ^х, де х – ціле число яке називається характеристикою групи.

Для послідовного отримання ряду частот обертання шпинделя спочатку переключають передачі однієї групи, потім другої і т.д. Залежно від характеристики групи і прийнятого порядку переключення група може мати такі значення:

1. Основна, яка, зазвичай, є першою в кінематичному порядку включення і переключення її передач, дає ряд послідовних частот обертання шпинделя з характеристикою групи х _І = 1 (характеристика основного ряду);

2. Першої множильної, для якої характеристика групи дорівнює числу передач в основній групі х _II = Z_I. Передачі першої множильної групи утворюють геометричний ряд із знаменником j ^ZІ;

3. Друга множильна, для якої характеристика групи дорівнює добутку чисел передач попередніх даній групі х _IІI = Z_I Z_IІ;

Передачі другої множильної групи утворюють геометричний ряд із знаменником j _{ZI ZIІ} і т.д.

Будь-яка групова передача в приводі може мати різне призначення.

Таким чином при обраному порядку розташування передач в кінематичній схемі привода можна мати ще й різні структурні варіанти, що визначаються різним призначенням передач, причому їх кількість також дорівнює числу перестановок із числа груп передач.

Так, для кінематичної схеми Z = Z_a ∙ Z_b ∙ Z_c можна отримати такі структурні варіанти:

 

1. Z_a(I) ∙ Z_b(II) ∙ Z_c(III); 2. Z_a(I) ∙ Z_b(III) ∙ Z_c(II);

3. Z_a(II) ∙ Z_b(I) ∙ Z_c(III); 4. Z_a(II) ∙ Z_b(III) ∙ Z_c(I);

5. Z_a(III) ∙ Z_b(I) ∙ Z_c(II); 6. Z_a(III) ∙ Z_b(II) ∙ Z_c(I),

 

де І – умовне позначення основної групи;

ІІ – першої множильної;

ІІІ – другої множильної і т.д.

Розв’язавши питання про кількість і послідовність розташування групових передач і побудувавши кінематичну схему коробки швидкостей, необхідно перейти до визначення передатних відношень кожної групи. Передатні відношення можуть бути визначені аналітичним і графоаналітичним методом.