РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ КОРОБКИ СКОРОСТЕЙ

Основанием для разработки конструкции коробки скоростей является кинематическая схема и предварительные расчёты основных элементов, из которых определяются их основные габаритные размеры.

Конструирование состоит из двух этапов: эскизной компоновки и конструкторской разработки сборочного чертежа коробки скоростей.

Цели эскизной компоновки:

- выявление относительного расположения деталей привода и заполнение ими корпуса коробки ;

- оценка соотношений размеров деталей (проверка правильности выполнения предыдущих расчётов);

- принятие принципиального решения о конструкции корпусных деталей, деталей передач и подшипников;

- выявление габаритов коробки скоростей.

При разработке эскизной компоновки необходимо учитывать следующие необходимые требования:

- компактность расположения для наиболее полного заполнения корпуса деталями;

- удобство монтажа и демонтажа.

Эскизную компоновку следует вычерчивать на миллиметровке в масштабе 1:1, упрощённо показывая детали привода и конструкцию корпуса:

- у деталей зубчатых передач – начальные (делительные) цилиндры и конусы для конических передач;

- у валов и подшипников – внешние контуры;

- у корпусных деталей (после назначения радиальных и осевых зазоров между подвижными и неподвижными деталями) – внутренний контур.

Последовательность разработки эскизной компоновки развёртки по осям валов:

1. В зависимости от коробки скоростей базовой модели и типа согласующей передачи, намеченной при составлении кинематической схемы, выберите место расположения приводного электродвигателя и способ его крепления (фланцевое или на лапах).

2. Проведите осевую линию входного (первого) вала коробкискоростей. Место его расположения зависит от типа проектируемогостанка.

Рекомендуется входной вал располагать:

- для токарных станков в верхнем левом углу листа;

- для фрезерных станков в нижнем левом углу;

- для сверлильных станков в правом верхнем углу.

Начало вала должно быть расположено в пределах 100–150 мм от края листа. Это необходимо для размещения на входном конце этого вала деталей согласующей передачи (шкива, муфты или зубчатого колеса).

3. Начертите контур первого вала, используя рекомендации по выбору диаметров его ступеней, указанных в п.4.1. На входном конце вала разместите ведомый элемент согласующей передачи и ближайший к нему подшипник. Оставте место для крышки подшипника. т.к. он будет расположен в расточке наружной стенки корпуса.

Для предварительной эскизной компоновки валов следует использовать шарикоподшипники лёгкой серии. Подробнее о выборе подшипников валов см. [3, с.107-126]. Расчёт подшипников на этапе эскизной компоновке не выполняется. Габаритные размеры подшипников лёгкой серии приведены в Приложении 3. Размеры подшипников других серий приведены в [3, с.204-249].

4. На расстоянии, равном межосевому для 1 и 2 валов, проведите ось второго вала и начертите его контур согласно принятых для него диаметров его ступеней, см. п.4.1. Подшипник в наружной стенке расположите под подшипником 1 вала.

5. Начиная от выше намеченного подшипника, разместите колёса первого вала согласно кинематической схемы. Ориентировочно расстояние между внутренним торцом подшипника и торцом венца ближайшего колеса 12…15 мм. Расстояние между торцами венцов двух соседних неподвижных колёс должно быть равной удвоенной ширине венца - 2b. Это необходимо для исключения одновременного сцепления этих колёс с венцами подвижного блока.

Помните, что ширина венцов в группе одинакова. Осевой габарит группы передач с двойным блоком составляет - 4b, а группы с тройным блоком - 7b, если выполняется условие проходимости, и 9b, если оно не выполняется. В последнем случае, для сокращения осевого габарита до - 6b, рекомендуется разъединять тройной блок на двойной и на одиночное подвижное колесо.

6. Аналогично пункту 4 и 5 разработайте конструкцию остальных промежуточных групп, постоянных и согласующих передач, согласно кинематической схемы, а также привод насоса системы смазки.

Если валы получаются длинные (L³ 20d, где d – средний диаметр вала) или они расположены соосно, то между основными стенками корпуса предусмотрите поперечные - для установки промежуточных опор. Они увеличат также жёсткость корпуса.

7. Для опор валов и шпинделя выберите схему расположения подшипников и их тип, используя сведения о конструкции шпиндельного узла базовой модели и рекомендации по выбору шпиндельных опор металлорежущих станков, см. Приложение 7, [3, с. 250-254].

Разрабатывая конструкцию шпинделя, обязательно предусмотрите регулировку подшипников передней и задней опоры. Удобнее всего эту регулировку осуществлять (без разборки узла) круглыми гайками, которые должны иметь стопорение для предотвращения от самооткручивания. Помните, что диаметры ступеней шпинделя должны возрастать от задней опоры к переднему концу для увеличения его жёсткости.

Предусмотрите место для крышек подшипников и продумайте вопросы о способе закрепления наружных колец подшипников, о смазке опор и типе их уплотнения. Необходимо наметить место подвода смазки, поскольку радиально-упорные подшипники производят насосные действия. Смазку следует подавать в зону всасывания: для шариковых подшипников – к центрам вращения шариков, для роликовых – со стороны меньших диаметров роликов. Особое внимание обратите на свободный слив масла из подшипника. Для вертикального шпинделя необходимо надёжно уплотнить его выход из коробки скоростей, используя маслоотбойные кольца.

После выполнения развёртки, а иногда и одновременно с ней, разрабатывайте поперечный разрез коробки – свёртку. Основная цель свёртки – выявление положения осей валов и поперечных габаритов корпуса коробки скоростей с учётом расположения механизмов системы управления и удобства сборки и обслуживание при ремонте. Последовательность выполнения свёртки:

1. Выберите положение оси шпинделя, которое определяется типом станка. В токарных станках шпиндель расположен от основания коробки на высоте центров (например, у станка модели 16К20 -200мм). При этом учитываются габариты наибольшего приводного колеса, см. п.4.2. Для остальных станков желательно что бы положение шпинделя соответствовало положению шпинделя базового станка. Относительно боковых наружных стенок шпиндель для всех типов станков располагается симметрично (посредине). В токарных станках шпиндель может располагаться несколько ближе к передней стенке, где размещены органы управления. Поэтому на листе, обычно формата А1 , центр шпинделя можно брать по середине листа и несколько ниже для токарных и сверлильных станков. Для фрезерных станков ось симметрии листа следует располагать вдоль длинной стороны, а положение шпинделя повыше, т.к. остальные элементы привода желательно опустить ниже для понижения центра тяжести станка.

Следует иметь в виду, что свёртка – это поперечный разрез коробки с видом со стороны переднего конца шпинделя для всех типов станков, кроме сверлильных. Для этих станков – это поперечный разрез с видом сверху.

2. Из центра шпинделя проведите окружность радиусом, равным межосевому расстоянию передачи, которая связывает шпиндель с предпоследним валом . Любая точка на этой окружности может быть центром этого вала и будет удовлетворять условию зацепляемости колес этой передачи. Центр выберите с учетом возможности рационального расположения других валов.

Аналогично определите центры остальных валов.

Наиболее нагруженные валы следует, по возможности, располагать ближе к основанию коробки, особенно в тех случаях, когда они имеют высокие частоты вращения. Это снижает уровень вибрации, центр тяжести самой коробки и делает ее более устойчивой.

4. Оси валов желательно располагать так, чтобы получить наименьшие размеры поперечного сечения.

5. При расположении валов необходимо обеспечить простую форму корпуса, удобство его обработки. Эта форма должна соответствовать традиционным формам аналогичных узлов и должна предусматривать необходимые элементы, приливы и поверхности для крепления данного узла к остальным узлам станка. Предусмотрете на свертке крышку или люки для сборки, контроля и ремонта элементов привода.

При эскизной компоновке прорабатываются вопросы расположения механизма управления одним из подвижных блоков зубчатых колес, а в случае размещения электродвигателя на коробке – удобство его установки. Эти вопросы должны быть отражены если не в полном объеме, то в объеме тех элементов, которые могут быть видны на развертке и поперечном разрезе.

В курсовом проекте, ввиду ограниченного его объема, следует использовать однорукояточную (кулачковую) систему управления.

Для надёжной работы системы управления необходимо выполнять условие переключения зубчатых колес без заклинивания. В коробках скоростей с вертикальными валами следует использовать жесткую фиксацию положения подвижных элементов. Для подвижных элементов расположенных на горизонтальных валах допускается мягкая фиксация при отсутствии осевого усилия, действующего на подвижный элемент во время его работы. В случае возможности включения двух несовместимых движений необходимо применять блокирующие устройства.