Проников А.С. 1995 Т.2 Ч.1 (830965), страница 22
Текст из файла (страница 22)
С повышением прецизионности крутящий момент уменьшается, а точностные требования возрастают. При проектировании ШУ можно пользоваться сравнительными 1~рактеристиками приводов различных типов, приведенными в та~бл. 3.6. Эти характеристики получены на прецизионном ШУ е гидростатическими опорами (которые практически не являются источниками возмущений) для станков средних размеров (диаметр передней шейки шпинделя 1ОО мм). Схема передачи крутящего момента от 3.6. Точностные характеристики элементов приводов Наибольшее значение амплитуды колеба- ний, мкм Отклонение от круглости мкм Параметр шероховатости, мкм Элемент привода радиаль- . ных осевых Ма=0,250...
0,800 1,420 1,220 0,8 — 2,5 Зубчатая передача Ремень: клиновой поликлиновой плоский плоскозубчатый сегментный клиновой' поликлиновой* Муфта: упругопальцевая сильфонная магнитная гидростатическая аэростатическая Мембр анно-торсионный Турбина: масляная воздушная Инерционный 0,480 0,460 0,280 0,320 0,300 0 600 0,680 Да=0,170... 0,420 Ка=0,100... 0,260 Да=0,025... 0,160 Яа=0,035... 0,140 Яа=,0,030... 0,120 .На=0,150... 0,380 Ма=0,100... 0,240 0,580 0,590 0,380 0,400 0,400 0,540 0,570 0,5 — '1,3 ,0,4 — 1,3 О,3 †,8 0,2 — 0,9 0,2 — 0,9 О,3 †,2 О,3 †,0 0,240 0,270 0,220 0 170 0 210 0,120 Ма=О,055... 0,120 Йа=О,045...
0,080 На=0,040... 0,065 Ка=0,045... 0,070 Яа=0,030... 0,055 Ю=О,О60... 0,100 О 230 0,180 0,270 О 200 О 160 0.150 О,3 †,0 О,3 †,8 ,0,2 — 0,9 0,2 — 0,9 0,2 — 0,7 0,1 — 0,6 Юг=0,050... 0,100 я~= 0,020... 0,080 Ю=0,020... 0,080 0 120 0,100 0,060 0 100 0 090 О, 050 0,1 — 0,6 О,2 — 0,6 0,05 — 0,4 ' Для передач с двумя дугами контакта. виброизолированного электродвигателя на шпиндель была во всех .случаях идентичной. Значения приведенных характеристик меняются при изменении типа опор и габаритных размеров ШУ.
Значения характеристик целесообразно уточнить при исследовании опытного образца станка ~или ШУ. Зубчатая передача передает практически неограниченный крутящий момент. В ней возникают большие радиальные силы, ее применяют до скорости 20 м/с в станках классов точности Н и П (редко В), она является весьма сильным источником колебаний и шума. Ременные передачи часто применяют в приводах ШУ, что обусловлено простотой их конструкции, .надежностью, большими передаваемыми крутящими моментами, высокими окружными скоростями (до 40 м/с), а также способностью в определенной степени демпфировать возмущающие воздействия двигателя.
Однако эти возмущения демпфируются не полностью,„особенно на высоких частотах вращения, а в некоторых случаях ременная передача сама является источником возбуждений. Наиболее существенное влияние на точность ШУ оказывает тип ремня. В табл. 3.6 приведены данные для передач клиновым, плоским, поликлиновым, плоскозубчатым ремнями, ремнем с полукруглым профилем зубьев, а также для клиновой и поликлиновой ременных передач с двумя дугами контакта на ведомом шкиве 1 (рис.
3.12, а), разгружающих шпиндель от сил натяжения ветвей ремня. Лучшие результаты по точности формы и параметрам шероховатости обработанной поверхности достигаются при использовании плоскоременной передачи: максимальные значения амплитуд колебаний переднего конца шпинделя (как в радиальном, так и в осевом направлениях) в 1,4— Рис. 3.12. Элементы привода ШУ: М вЂ” ведомый шкив; 2 — приводной вал; 3 — двнгатель; 4 — натяжной ролик; Б — еильфои; 6— муфта; 7 — корпуе, 8 — втулка; У вЂ” палец; 10 — турбина; 11 — мембрана 1,8,раз ниже при частоте 20 — 1000 Гц, чем у передач клиновым и поликлиновым ремнями. В связи с достаточно высокой жесткостью ветвей ременной передачи в продольном направлении высокочастотные колебания от двигателя воздействуют на шпиндель.
Для клиноременной передачи часто-та этих колебаний в радиальном направлении составляет 220 — 300 Гц, .для плоскоременной (из-за большей жесткости вследствие больше:го натяжения) — 300 — 450 Гц. Оптимальное натяжение для плоскоре.менной передачи равно 3 МПа (при снижении или увеличении этого значения возрастает амплитуда соответственно низко- или высокочастотных колебаний) . Хорошими показателями обладают плоскозубчатые и сегментные ремни; при этом передача зубчатым ремнем с полукруглым профилем имеет относительно лучшие динамические характеристики, так как энергия удара, возникающего при вхождении каждого зуба в зацепле~ние со шкивом, у нее меньше.
АЧХ зубчатых ремней схожи с АЧХ плоских ремней, и только в высокочастотной области спектра (при ~~500 Гц) проявляется влияние частоты зацепления зубьев,, увеличи-- вающее среднее значение амплитуды в 1,2 — 1,6 раза. ЛЧХ поликлиновых и,клиновых ремней также схожи между собой,.
но в зоне ~)200 Гц в первом случае амплитуды колебаний больше (особенно при осевых колебаниях), что обусловлено неточностями изготовления поликлинового ремня. При использовании ременной передачи с двумя дугами контакта амплитуды радиальных колебаний на частоте вращения шпинделя благодаря его,разгрузке меньше, чем при использовании клиновой передачи. В области высоких частот амплитуды (особенно осевых колебаний) увеличиваются, что обусловлено высокочастотными возму-- щениями, вызванными подшипниками натяжного ролика и неточностью взаимной установки дорожек ведущего и ведомого шкивов.
На амплитуды колебаний, переднего конца шпинделя влияют качество ремней (разнотолщинность, неоднородность структуры, ошибки по шагу для зубчатых ремней и т. д.), а также точность изготовления шкивов и натяжных роликов. Капроновые ремни, имеющие более высокую точность, чем прорезиненные, лучше обеспечивают точностные характеристики шпинделя. При конструировании привода ШУ следует учитывать, что применение разгруженных шкивов не только не способствует уменьшению амплитуд колебаний, но, наоборот,, ухудшает выходные параметры точности.
Рост амплитуд, особенно заметно проявляющийся для всех типов ремней на высоких частотах, вызван тем, что шпиндель получает дополнительные возмущения через корпус шпиндельной бабки от подшипников, качения, применяемых в разгруженных шкивах. Для привода прецизионных ШУ следует применять шкивы, закрепленные непосредственно на шпинделе. Муфты различной ко~нструкции, применяемые в приводах, передают на шпиндель крутящий момент, не создавая при этом поперечных сил, что улучшает выходные параметры точности ШУ. К таким муфтам относятся упругопальцевая, сильфонная (рис. 3.12, б), магнитные одно- и двусторонняя (рис. 3.12, в), гидростатическая крестовая с подвижным промежуточным элементом (рис.
3.12,, г) и аэростатическая пальцевая (рис. 3.12, д). Почти все муфты (кроме гидроста= тических) передают ограниченный, крутящий момент (не более 10— 20 Н м). Ограничены и частоты их вращения (не более 2000— 3000 мин '). Упругопальцевая муфта, применяемая в приводами прецизионных ШУ, отличается от стандартной тем, что в ней имеется только один палец. Резиновые кольца могут входить в отверстие ведомой полу- муфты с натягом, с зазором или по переходной посадке, последний вариант имеет лучшие результаты. Недостатком упругапальцевой муфты является ее несбалансированность, преимуществом — отсутствие радиальных сил на ведомой полумуфте, что типично практически для всех типов муф~т.- Применение в приводе сильфонной муфты (рис. 3.12, б), выполняемой обычно из фторопласта, приводит к уменьшению амплитуд как осевых, так и радиальных колебаний. Магнитная муфта (рис.
3.12, в), применяемая в приводе шпинде- 101 ля, снижает амплитуды колебаний в 1,,3 — 1,6 раза во всем диапазоне частот по сравнению с амплитудой колебаний плоскоременной передачи. В такой муфте постоянные магниты создают вращающееся поле, которое обеспечивает синхронное вращение ведущей и ведомой полу- муфт.,В зависимости от радиуса расположения магнитов, числа пар полюсов и рабочего зазора муфты могут передавать крутящий момент до 0,5 Н.м. Однако некоторые недостатки магнитных муфт (вращающееся магнитное поле, раскачивающее шпиндельную бабку, падение передаваемого момента вследствие старения магнитов, значительные осевые силы, возникающие в односторонней магнитной муфте) сдерживают их применение в приводах прецизионных станков.
Гидростатическая крестовая муфта с подвижным промежуточным элементом (рис. 3.12, г) отличается высокими демпф~ирующими свойствами и большим передаваемым моментом. Однако перемещения промежуточного элемента, обусловленные даже незначительными неточностями монтажа привода, являются источи~иком колебаний на частоте, кратной частоте вращения шпинделя. При использовании такой муфты амплитуды колебаний на низких частотах (~< 150 Гц) выпье, чем амплитуды колебаний у плоскоременного привода, а на высоких частотах несколько ниже.
Аэростатическая муфта (рис. 3.12,, О), в которой создается воздушный несущий слой в зазоре между пальцем ведущей полумуф~ты и втулкой ведомой муфты, хорошо изолирует шпиндель станка от возмущающих воздействий привода. Уровень колебаний привода с аэростатической муфтой меньше, чем уровень колебаний приводов всех рассматриваемых выше типов, особенно в высокочастотной области спектра колебаний. Наименьшие амплитуды возникают при диаметральном зазоре 0,15 — 0,2 мм, давлении воздуха О,З вЂ” 0,6 МПа, диаметре отверстия поддува 0,4 мм, диаметре пальца 40 — 60 мм.
Привод масляной турбиной (рис. 3.12, е) позволяет получить высокую точность (см. табл. 3.6). Особенностью таких турбин является то, что число лопаток турбин должно быть простым (например, 17 или 19). В противном случае возникают резонансные явления при работе на высоких частотах, кратных частоте вращения, приводящие к снижению качества обработанной, поверхности. Воздушная турбина обеспечи.вает хорошую точность, однако ее применение затруднено вследствие высокого уровня шума. Мембранно-торсионный привод (рис. 3.12, ж),имеет характеристики, промежуточные между характеристиками- муфт и инерционного привода. Крутящий момент ограничен (не более 10 Н.м), частота вращения не более ЗООО мин '.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
