Кинематическая структура приводов со сложенной структурой

Сложенную структуру применяют в первую очередь тогда, когда диапазон регулирования в последней переборной группе оказывается больше допустимого. В этом случае какая-то передача (или обе передачи) в этой группе будет иметь недопустимо большое или малое передаточное отношение. Выход из ситуации такой – вместо групповой передачи применить две серии одиночных передач, использующих, как правило, различные валы. Такой прием применяется во многих станках с большим диапазоном регулирования, в частности практически во всех универсальных токарно-винторезных станках со ступенчатым регулированием.

В качестве примера ниже рассмотрена простейшая кинематика привода шпинделя станка на 16 ступеней при =1,41. Если применить в этом случае структурную формулу

,

то в последней переборной группе характеристика будет равна 8, а диапазон регулирования , что вдвое больше допустимого. Тогда вместо последней переборной группы можно использовать две серии одиночных передач, причем понижающие передачи разбить на две-три ступени. Это даст возможность применить везде передаточные отношения, остающиеся в допустимых пределах.

На рис. 2.15 показана кинематическая схема привода на 16 ступеней, в котором последняя переборная группа заменена двумя сериями одиночных передач. Три групповых передачи по два передаточных отношения в каждой передают восемь различных ступеней скорости на вал IV. Далее с вала IV вращение можно передать одной передачей непосредственно на шпиндель, вал VII (8 ступеней). Можно также, переключив двойной блок на шпинделе вправо и соединив его с валом VI, передать вращение с вала IV на вал V, на вал VI и далее на шпиндель уже с помощью трех передач. Три понижающих передачи через два дополнительных вала часто называют перебором. Они могут обеспечить весьма малое общее передаточное отношение.

Структурную формулу такого привода записывают обычно так

Первую часть (перед скобками) называют общей частью привода. В данном случае общая часть привода в обеих слагаемых частях одинакова. В целом же привод состоит из двух приводов, имеющих некоторую общую часть.

В данном случае, поскольку за общей частью привода в обеих слагаемых частях одинаковое количество передач, т. е. следуют только одиночные передачи, то структурная сетка для них будет одинаковой, и ее можно изображать только один раз, как показано на рис. 2.16.

Если же в слагаемых частях будет разное количество передач, например, как в станке мод. 1К62

,

то для каждой части привода следует изобразить отдельную структурную сетку.

Пример варианта графика частот вращения для привода с кинематической схемой по рис.2.15 приведен на рис. 2.17.

Здесь принято, что частота вращения шпинделя изменяется от 11,2 об/мин до 2000 об/мин по ряду со знаменателем =1,41, а двигатель вращается с частотой 2850 об/мин.

От электродвигателя М до IV вала изображена общая часть привода, обеспечивающая ступеней частот вращения. Далее может быть включена прямая передача с вала IV на вал VII, В данном случае – это передача с передаточным отношением 1/ . На изображении передачи показаны две полудуги в том месте, где она пересекает вертикальные линии валов V и VI. Это означает, что она передает движение, минуя промежуточные валы VI и VII. Прямая передача обеспечивает получение верхней части диапазона частот вращения.

Нижняя часть диапазона получается с помощью трех понижающих передач с передаточным отношением 1/ . Они передают вращение последовательно с вала IV на валы V, VI и VII.

Во многих случаях при проектировании привода используют комбинацию двух приемов, т.е. в приводе со сложенной структурой применяют также частичное перекрытие ступеней частот вращения – либо перекрываются ступени двух слагаемых структур, либо перекрытие выполняют в одной из них.

На рис. 2.18 показан пример графика частот вращения для привода со структурой , который обеспечивает не 24, как следует из формулы, а только 22 ступени, за счет того, что две ступени (400 и 500 об/мин) получаются и при включении прямой передачи и при включении перебора.