Основные механизмы

Передвижной блок зубчатых колес. Передачи с передвижны-ми блоками колес могут передавать большие крутящие моменты при сравнительно небольших размерах зубчатых колес. Кроме того, в такой передаче в зацеплении находятся только те зубчатые колеса, которые передают вращение следующему элементу привода. Значит, остальные колеса в это время не изнашиваются. Указанные преиму-щества позволяют широко применять для изменения частоты враще-ния рабочего органа станка передвижные блоки зубчатых колес в коробках скоростей и подач универсальных станков. В передвижных блоках используют прямозубые колеса. Недостатки этих механизмов: 1) невозможность переключения передач на ходу; 2) необходимость блокировки, предотвращающей одновременное включение в работу блоков зубчатых колес, совместная работа которых не предусмо-трена; 3) относительно большие размеры по длине. На рис. 1.7. пока-зана схема тройного блока зубчатых колёс, которая применяется для передачи крутящего момента между двумя смежными валами. На валу I жёстко закреплены три зубчатых колеса (имеется крестик по середине колёс) с числами зубьев z₁, z₃ и z₅, а на валу II сидит тройной блок с числами зубьев z₂, z₄, z₆, который может перемещаться по валу по шпоночному соединению (имеется чёрточка параллельно валу II). Этот механизм обеспечивает ступенчатое изме-нение скорости вращения путем перемещения блока зубчатых колес по валу и последовательного соединения одного из колес блока с одним из зубчатых колес. При соединении каждого из этих колес вала I с одним из колес блока получается зубчатая передача с определенным передаточным отношением, благодаря чему обеспечи-вается изменение скорости вращения ведомого вала.

В зависимости от варианта зацеплений зубчатых колёс передача движения между валами может осуществляться следующими тремя способами:

Конус зубчатых колес с накидным зубчатым колесом (механизм Нортона, рис. 1.8). Механизм включает конус зубчатых колёс 1…5, жёстко сидящих на ведущем валу I и накидное устрой-ство с промежуточным валом и ведомым валом II.

На промежуточном валу свободно сидит накидное колесо с числом зубьев z _н, а на валу II имеется подвижное колесо колесо с числом зубьев z _с. Зубчатое колесо z _с вместе с накидным колесом z _н радиальным движением ручки может расцепляться или зацепляться с колесами конуса, а осевое перемещение накидного устройства позволяет поочерёдно колесу z _н войти любое в зацепление с колёсами конуса.

Таким образом, вал II получает пять разных частот вращения с различными передаточными отношениями:

Преимуществом данного механизма является возможность получения многоступенчатого регулирования скоростей вращения между соседними валами при небольших габаритах малых осевых геометрических размерах (компактности) конструкции и небольшом количестве зубчатых колес. Недостаток – недостаточные жёсткость конструкции и прочность, обусловленные наличием передвижной каретки с накид­ным колесом. Отметим, что в настоящее время существуют механизмы Нортона без накидного колеса.

Конус зубчатых колес с вытяжной шпонкой (рис. 1.9). Вращение с вала I на вал II может передаваться лишь тем зубчатым колесом, которое жестко соединено с валом I короткой вытяжной шпонкой (в данном случае колесо 1).

В этот момент остальные зубчатые колеса (3 и 5) будут свободно проворачиваться на валу I и они крутящий момент передавать не смогут. Если ведущим является вал I, то передаточные отношения будут равны:

Механизм перебора (рис. 1.10). Этот механизм, в зависимости от положения кулачковой муфты М, может передавать вращение шпинделю двумя путями:

1) при включённой влево кулачковой муфте М движение со шкива передается непосредственно на шпиндель;

2) при выключенной муфте (как на рис. 1.10) – через зацепления зубчатых колес перебора z ₁/ z ₂ и z ₄/ z ₃.

Механизм перебора предназначен для резкого снижения частоты вращения шпинделя.

Реверсивный ^[2] механизм из конических зубчатых колес (рис. 1.11). На валу I жёстко закреплено колесо 1. На валу II свободно проворачиваются два конических зубчатых колеса 2 и 3, изготовленные за одно целое с кулачковыми полумуфтами. Между ними по шпонке перемещается двусторонняя кулачковая муфта М, которая может поочерёдно войти с зацепления с полумуфтами, а, следовательно, и с колёсами 2 и 3.

Такая конструкция позволяет при одностороннем вращении вала I с колесом 1 получить противоположное вращение колёс 2 и 3, а при включении муфты М влево или вправо вал II также будет вращаться в разные стороны.

Реверсивный механизм с промежуточным зубчатым колесом (рис. 1.12). Этот механизм применяется для изменения направления вращения ведомого вала II относительно направления вращения ведущего вала I. Валы I и II имеют противоположные направления вращения в случае включения муфты М вправо при зацеплении колёс с передаточным отношением z ₁/ z ₂.

Для совпадения направления вращения валов необходимо муфту М включить влево. В этом случае вал II получит вращение от вала I через промежуточный вал с зубчатым колесом 4 через зацепления колёс 3 и 4, 4 и 5. Зубчатое колесо 4 не влияет на передаточное отношение передачи и служит только для изменения направления вращения, поэтому иногда его называют «паразитное» зубчатое колесо. Для реверсирования движения валов также могут использоваться реверсивные электродвигатели.

Храповой механизм (рис. 1.13). Механизм служит для периодического (прерывистого) поворота вала II на определенный угол при зацеплении зубьев храпового колеса 5 с зубом собачки 3, получающей возвратно-вращательное или возвратно-поступательное движение. Механизм часто используется для осуществления прерывистой подачи стола с заготовкой строгального станка.

Передаточное отношение храпового механизма определяется из соотношения

где а — число зубьев, захватываемых собачкой; z _х.к. — число зубьев храпового колеса 5.

Угол поворота (число зацепляемых зубьев) храпового колеса регулируется положением кожуха 4, который перекрывает часть зубьев.

Механизм мальтийского креста (рис. 1.14) применяется для преобразования непрерывного вращательного движения водила 8 в прерывистое вращательное движение мальтийского креста 6 и свя-занного с ним рабочего органа станка. На ведущем валу закреплено водило 8, палец 7 которого описывает окружность радиуса R (мм). Палец входит в паз мальтийского креста и поворачивает его до тех пор, пока палец не выйдет из зацепления с пазом.

Передаточное отношение мальтийского креста i _м.к.=1/ z, где z — число пазов мальтийского креста (z = 4). Приводы с мальтийским крестом находят широкое применение для периодического поворота многопозиционных столов, барабанов и револьверных головок. Водило 8 приводится во вращение отдельным приводом.

Кулисный механизм (рис. 1.15). Механизм преобразует враща-тельное движение кулисного зубчатого колеса 10 в возвратно-поступательное движение ползуна 9. Такой механизм применяется для осуществления движения резания резца строгальных станков с электромеханическим приводом.

В конструкцию механизма входят зацепления зубчатых колёс z _вщ/ z ₁₀, кулиса 12, в пазу которого перемещается кулисный камень 11. Причём камень связан с кулисным зубчатым колесом 10 при помощи пальца (стержня) и может располагаться на разном расстоянии от оси вращения колеса. Такая возможность смещения кулисного камня относительно центра колеса 10 позволяет регулировать ход движения ползуна.

Камень 11 при вращении кулисного колеса совершает скользя-щее движение по продольному пазу кулисы 12, что заставляет ее качаться относительно центра качания 0. Такое движе-ние кулисы вызывает поступательное перемещение ползуна 9 влево или вправо по направляющим станка.

Механизм бесступенчатого регулирования чисел оборотов (рис. 1.16). Для бесступенчатого регулирования частоты вращения шпинделя часто применяется механический вариатор конструкции В. А. Светозарова.

Механизм состоит из двух шкивов 13 и 14, имеющих криволинейную образующую. Шкивы закреплены на ведущем I и ведомом II валах. К поверхностям шкивов прижаты ролики 15. Оси роликов можно устанавливать под разными углами относительно оси валов, чем и достигается изменение передаточного отношения передачи. Плавное изменение угла поворота роликов обеспечивает регулирование частот вращения в пределах отношений 3…6, 5.