– силовая цепь 380 В;

– цепь управления 110 В;

– цепь местного освещения 24 В;

б) постоянного тока – цепь питания и управления электромагнитными муфтами 24 В.

3. Конструкторская часть

3.1 Обоснование модернизации станка

В настоящее время в российской промышленности имеется большой парк морально и физически устаревших поперечно-строгальных станков моделей, 7305, 7305Т, 7307, 7307ГТ, 7В35, 7В36, 7Б35 и т.д. Возраст этих станков достигает 30–40 лет, поэтому их конструкционные решения не отвечают современным требованиям, предъявляемым к станкам. Кроме того, высокий износ узлов и потеря точностных параметров вызывают проблемы с их эксплуатацией. Всё это требует обновления станочного оборудования, но большинство предприятий в современной экономической обстановке не имеют для этого достаточных средств. Поэтому в данных условиях экономически целесообразно производить модернизацию имеющегося оборудования, в результате чего потребитель получает современный станок, в конструкции которого воплощён наш многолетний опыт производства станков, соответствующий всем требованиям к точности (для данного станка), оснащённый современными комплектующими и системами управления. При этом заказчик, сдав станок на модернизацию, может не ждать когда пройдёт весь производственный цикл модернизации станка, а получить модернизированный станок данной модели (или станок другой модели) из имеющегося на заводе задела по станкам. При этом из цены приобретенного станка вычитается оценочная стоимость сданного станка.

Относительная невысокая производительность строгальных станков объясняется потерей времени на холостой ход, а также трудностями повышения скоростей главного движения из-за возрастания инерционных усилий при реверсировании.

В целях повышения производительности станков этой группы многие предприятия прибегает к их модернизации, которая осуществляется по трем основным направлениям:

– упрощение управления станками;

– использование обратного хода для строгания;

– расширение технологических возможностей станков.

3.2 Разработка кинематической схемы и кинематический расчет коробки скоростей

Выбор приводного электродвигателя

При заданной мощности электродвигателя, его выбор осуществляется методом подбора по частоте вращения, а в нашем случае по числу двойных ходов ползуна.

При малом числе двойных ходов ползуна нецелесообразно применять электродвигатель с пониженной номинальной частотой вращения, так как возрастают масса, размеры и стоимость электродвигателя /2/.

В то же время для приводов главного движения не следует применять электродвигатели со скоростью вращения 3000 мин^–1, так как при этом возрастает уровень шума станка. В таких случаях целесообразно применять электродвигатель с относительно высокой частотой вращения и механические передачи для последующего ее понижения. Поэтому в качестве приводного электродвигателя принимается двигатель RAM132S4 со следующими характеристиками /3/:

P_эд.= 5,5 кВт

n_эд.= 1450 мин^–1

Определение общего диапазона регулирования привода

Общий диапазон регулирования привода R_n, определяется по формуле:

, (3.1)

где n_max – наибольшее число двойных ходов ползуна в минуту;

n_min – наименьшее число двойных ходов ползуна в минуту.

Подставив известные значения n_max и n_min, получим:

Определение общего числа ступеней скорости

Для геометрического ряда частот вращения число ступеней скорости z, может быть определено из соотношения:

(3.2)

Вычисленная по этой формуле величина z округляется до целого числа, что приводит к некоторому изменению действительного диапазона регулирования R_n_.

Выбор конструктивных вариантов привода

При настройке последовательно включенными групповыми передачами число ступеней скорости z может быть представлено в виде:

(3.3)

где p_k – число отдельных передач в каждой группе;

m – число групп передач.

При выбранном числе ступеней частот вращения шпинделяz количество групп передач, количество передач в каждой группе и порядок расположения групп может быть различным.

Число конструктивных вариантов привода N_кон состоящего из m групп передач, определяется по формуле:

, (3.4)

где q – число групп с одинаковым числом передач.

Определение числа возможных кинематических вариантов

Если частоты вращения шпинделя изменяются по геометрическому ряду, то передаточные отношения передач в группах образуют геометрический ряд со знаменателем j^х, где х – целое число, называемое характеристикой группы передач. Для последовательного получения частот вращения шпинделя сначала переключают передачи одной группы, затем другой и т.д.

В зависимости от принятого порядка переключений группа может быть:

а) основной, характеристика, которой определяется по формуле:

х₀ = 1,(3.5)

б) первой переборной группой, для которой характеристика определяется по формуле:

х₁ = р₁, (3.6)

где р₁ – число передач в основной группе.

в) второй переборной группой, для которой характеристика определяется по формуле:

х₂ = р₁× р₂, (3.7)

где р₂ – число передач в первой переборной группе.

Основной и различными по номеру переборными группами может быть любая группа передач в приводе. Для определенного конструктивного варианта число кинематических N_кин будет равно числу перестановок из m групп передач:

N_кин. = m!, (3.8)

Определение максимальных передаточных отношений по группам передач

Общее максимальное передаточное отношение привода u_max, определяется по формуле:

(3.9)

Поученное передаточное отношение может быть представлено в виде:

(3.10)

где Н – показатель степени, определяющий величину общего передаточного отношения.

Определение максимальных передаточных отношений в группах производится путем разбиения общего передаточного отношения на передаточные отношения групп, для чего вычисляется показатель степени Н и выражается в виде:

, (3.11)

где h_k – показатель степени, характеризующий величину максимального передаточного отношения k-той группы передач;

m – число групп передач.

При этом выбранные значения h_k должны быть целыми числами и должны удовлетворять условию:

h_k£h_k₊₁£ … £h_m. (3.12)

Максимальное передаточное отношение в группе u_maxk, определится по формуле:

. (3.13)

При этом должно быть обеспечено выполнение следующего условия:

. (3.14)

Так как показатель степени Н, как правило, не является целым числом, он не может быть точно представлен суммой целых чисел. Поэтому для сохранения величины общего максимального передаточного отношения вводится дополнительная передача от вала электродвигателя на входной вал, передаточное отношение которой, определится по формуле:

, (3.15)

. (3.16)

3.3 Построение структурной сетки

Структурная сетка (рисунок 10) строится в соответствии с выбранной формулой структуры привода. В ней находит отражение относительная связь между передаточными отношениями в группах, поэтому лучи для каждой группы проводятся симметрично, а количество интервалов между их концами численно равно характеристике группы, определяемой в соответствии со структурной формулой.

3.4 Построение графика частот вращения

График частот вращения (рисунок 11) отражает частоты вращения всех валов привода, включая валы одиночных передач, необходимых для его компоновки. Построение начинают с цепи редукции, обеспечивающей снижение частоты вращения электродвигателя n_эд. доn_min на шпинделе. Для дальнейшего построения используется структурная сетка.

Рисунок 10 – Структурная сетка

Рисунок 11 – График числа двойных ходов ползуна

3.5 Определение передаточных отношений в группах передач

Для определения передаточных отношений используются построенные графики частот вращения.

Передаточное отношение передачи u, определяется выражением:

u = j^k, (3.17)

где k – число интервалов между горизонталями, перекрытых лучами, соединяющими отметки частот вращения на соседних валах.

3.6 Определение чисел зубьев передач

При определении чисел зубьев исходят из постоянства межосевого расстояния и числа зубьев, определяют по следующим формулам:

, (3.18)

, (3.19)

, (3.20)