Коробки скоростей со сложенной структурой

Во многих случаях, особенно при повышении диапазона регулирования скоростей, создать простой привод на базе обычной множительной структуры невозможно. Поэтому в практике станкостроения применяют, так называемые, сложенные структуры.

Сложенной называется структура многоскоростного привода, состоящая из двух или более кинематических цепей, каждая из которых является обычной множительной структурой. Одна из этих цепей (более короткая) предназначена для получения высших скоростей привода, другие – для низких скоростей.

Такие множительные структуры чаще всего состоят из двух, реже из трёх, кинематических цепей.

Наиболее распространение получили следующие схемы соединения двух структур.

Z0

1) Z₁

Zд

Z₂ I

Z0

М₁

2) I

Z0

Zд2

Zд1

3) М₁

I

Схема из 3-х структур: z₀; z_д1; z_д2

Общее число скоростей привода для структуры из 2-х цепей: z = z' + z'', z' и z'' – число ступеней первой и второй кинематических цепей.

Общую часть структуры z₀, используемую для получения всех скоростей, называют основной, а z_д – дополнительной.

Для объединения составляющих структур в одну – сложенную, в схему привода вводят специальные соединительные передачи.

Верхнюю область регулирования скоростей вращения шпинделя получают при помощи основной структуры z₀ и передают вращение на шпиндель I через зубчатую передачу z₁ – z₂ (рис. 1) или через муфту М₁ (рис. 2,3).

Нижнюю область регулирования обеспечивают последовательным соединением основной z₀ и дополнительной z_д структур.

Пример коробки скоростей со сложенной структурой.

Р_а Р_в

Р_c Р_d.

z = 3₁ · 2₃ · (1 + 1 · 1) = 12

Здесь сложены две кинематические цепи, структуры которых:

z' = Р_а · Р_в и z'' = Р_а · Р_в · Р_c · Р_d.

Группы колёс Р_а и Р_в являются общими для общих цепей и => образуют основную структуру: z₀ = Р_а · Р_в – они вращают полый вал III. Далее движение шпинделю V от 1-ой цепи передаётся с помощью муфты z₁₄, а от 2-ой цепи – через звено возврата (перебор) с колёсами z₁₁ – z₁₂ иz₁₃ – z₁₄.

Общее число скоростей привода z = z' + z'' = Р_а · Р_в · (1 + Р_c · Р_d). Для нашего случая Р_а = 3; Р_в = 2; Р_с = Р_d =1. Поэтому z = 3₁ · 2₃ · (1 + 1 · 1) = 12.

Построим график чисел оборотов для данного случая:

I II III IV V

z₉/z₁₀

z₅/z₆ муфта n₁₂

n₁₁

z₃/z₄ n₁₀

z₁/z ₂ n₉

n₈

z₇/z₈ n₇

n₆

n₅

z₁₁/z₁₂ n₄

n₃

n₂

n₁

z₁₃/z₁₄

Достоинства сложенных структур:

1) Они могут обеспечить большое число ступеней скорости при широком диапазоне регулирования.

2) Высокие скорости передаются короткими кинематическими цепями, что уменьшает потери мощности и повышает КПД.

3) Сложенные структуры дают возможность получить любое число ступеней скорости, даже не кратное 2-м или 3-м

Пример: z = 2 (1 + 3 · 2) = 14

z = 3 (1 + 3 · 2) = 21

z = 3 · 2 (1 + 2 · 2) = 30.