Вибір структурного варіанта

Для вирішення питання про структурний варіант коробки швидкостей необхідно задане число швидкостей Z розкласти на прості множники і вирішити питання про групи елементарних передач: їх кількості і розташування.

В коробках швидкостей, в більшості випадків, основна редукція від ведучого валу до веденого (шпинделя) іде в сторону зменшення частот обертання. Тому необхідно намагатися, щоб основна і перша множильна групи мали якомога більше число передач, оскільки вони будуть працювати з більш високими частотами обертання (із збільшенням частоти обертання при постійній потужності крутні моменти зменшуються, а значить зменшуються розміри деталей передач).

Крім того, невеликі передатні відношення в області високих частот обертання забезпечують кращі умови для роботи зубчастих передач. Для створення компактних коробок швидкостей потрібно досягти мінімального розкиду діапазону швидкостей на валах, для чого необхідно, щоб характеристика груп збільшувалась від електродвигуна до шпинделя. При структурі: Z = Z_а ∙ Z_b ∙ Z_с ∙... ∙ Z_k, необхідно щоб a < b < c <... < k.

Для того, щоб найбільший діапазон регулювання групової передачі, який обмежує можливість конструктивного здійснення приводу, вийшов найменшим, необхідно за останню перебірну групу брати групу з найменшим числом передач.

Вибравши оптимальний варіант 1 структурної сітки (рис. 3), будується графік частот обертання, який визначить конкретні значення передатних відношень всіх передач приводу і частоти обертання всіх валів.

Графік частот обертання відрізняється від структурної сітки тим, що точка, яка відповідає умовній частоті обертання вала електродвигуна, розташовується відповідно до свого значення на шкалі, а не симетрично, як на структурній сітці.

При побудові графіка частот обертання необхідно передатні відношення витримувати в допустимих межах: ¼ ≤ і ≤ 2.

Спочатку проводимо промені, які відповідають граничним передатним відношенням, за умови забезпечення якомога більших частот обертання проміжних валів. Це досягається застосуванням великих передатних відношень між першими валами від шпинделя і зменшенням їх з наближенням до валу електродвигуна.

При зміні нахилу променів на графіку частот обертання відносно нахилу променів структурної сітки загальна відстань між променями в групах передач повинна залишатись незмінною, що необхідно для збереження правильного геометричного ряду частот обертання.

Нахил променів виражений через знаменник ряду є величиною передатного відношення.

Приклад. Побудувати графік частот обертання за такими даними:

1. Число частот обертання шпинделя – 12.

2. Необхідний ряд частот обертання шпинделя із знаменником ряду

j = 1, 41, хв^-1: n₁ = 31, 5; n₂ = 45; n₃ = 63; n₄ = 90; n₅ = 125; n₆ = 180;

n₇ = 250; n₈ = 355; n₉ = 500; n₁₀ = 710; n₁₁ = 1000; n₁₂ = 1400.

3. Частота обертання вала електродвигуна – 1440 хв^-1.

Для одержання дванадцяти частот обертання шпинделя приймаємо структурний варіант 3_І ∙ 2_ІІ ∙ 2_ІІІ.

Кінематична схема і структурна сітка даного варіанта показані на рис. 2, 3.

Побудову графіка частот обертання починаємо з нанесення півлогарифмічної сітки (аналогічно як і для побудови структурної сітки) з позначенням ряду частот обертання шпинделя і частоти обертання вала електродвигуна на відповідних їм шкалах і у відповідному масштабі.

Користуючись рекомендаціями щодо побудови графіків частот обертання і допустимими передатними відношеннями будуємо даний графік частот обертання (рис. 4). Дійсні передатні відношення мають такі значення:

1. Передатне відношення постійної передачі зручніше виразити через відповідні частоти обертання валів: і₀ = 1000/1440 = 1/1, 144;

2. Для решти передач передатні відношення виражаємо через знаменник геометричного ряду:

і₁ = 1/j² = 1/2; і₂ = 1/j = 1/1, 41; і₃ = 1; і₄ = 1/j⁴ = 1/4; і₅ = 1/j = 1/1, 41;

і₆ = 1/j⁴ = 1/4; і₇ = j² = 2.