2.1.3. Указания по определению исходных данных для расчета привода

Выполнению расчета привода должен предшествовать анализ технологического процесса обработки деталей на проектируемом станке для различных операций и режимов работы. Поскольку при эксплуатации станка в большинстве случаев практически невозмо­жно проанализировать все варианты циклов обработки, для вы­полнения расчета привода может быть принят некоторый обоб­щенный цикл (или несколько типовых циклов) обработки некото­рой типовой представительной детали (или нескольких деталей).

В результате анализа технологического процесса выявляются необходимые для проведения расчета значения параметров: ско­ростей рабочих подач и продолжительности работы на этих по­дачах, продолжительности быстрых ходов, сил резания и т.д. Далее определяются тяговые усилия при различных режимах ра­боты привода.

2.2. Определение длины, диаметра и шага резьбы ходового винта

Длина винта назначается согласно требуемой наибольшей ве­личине хода подвижного узла с учетом протяженности участков для размещения опор, соединительной муфты, датчика обратной связи, если последний устанавливается на винте.

Выбор диаметра винта, величина которого существенным об­разом влияет на жесткость привода и его динамическое качество, обусловлен следующими соображениями.

Для успешной работы привода с точки зрения динамических показателей рекомендуется (3), чтобы частота собственных колебаний механической части привода примерно вдвое превы­шала частоту собственных колебаний двигателя. В связи с этим частота собственных колебаний механической части электрогидравлического шагового привода должна быть в пределах , а частота механической части следящего привода с тиристорным преобразователем и электродвигателем постоянного тока .

В свою очередь частота собственных колебаний и жесткость связаны соотношением

, (1)

где – суммарная осевая жесткость механической системы,;

– собственная частота механической системы, Гц;

m – масса перемещаемого узла, кг.

Вычисленную по формуле (1) суммарную жесткость при ука­занных выше значениях можно считать минимально допустимой для получения удовлетворительных динамических показателей.

С другой стороны, поскольку жесткость существенно влияет на точность перемещения исполнительного узла, ее можно задать исходя из этой точности.

По значению требуемой жесткости можно выбрать диаметр ходового винта d₀ используя номограмму /рис.9/ разработан­ную в ЭНИМСе для схем I и IV монтажа опор, которые получили наиболее широкое применение в современных металлообрабатыва­ющих станках. В номограмме отражена взаимосвязь величин ос­новных параметров, характеризующих механическую часть при­вода: диаметра d₀, и шага t_в ходового винта, его длины, суммарной осевой жесткости , диаметра d_n шеек винта под подшипники.

При использовании схемы I монтажа в качестве длины винта следует брать максимальное расстояние от середины корпуса гайки до середины корпуса опоры. Для схемы IV предполагается одинаковая жесткость обеих опор, а длиной является рас­стояние между серединами опор. При этом полученное значение жесткости соответствует положению гайки посередине между опо­рами винта.

Пользуясь номограммой, необходимо иметь в виду впол­не определенный вид базирования корпусов опор и гайки: кор­пуса опор имеют боковую привалочную плоскость и крепятся к базовой детали /станине, столу/ винтами; корпус гайки имеет – фланцевое соединение также с помощью винтов. Следует также учитывать, что указанные в номограмме значения жесткости справедливы при, отсутствии раскрытия стыков в винтовой передаче и. в опорах винта.

Определение диаметра винта d₀ выполняют путем последо­вательных приближений.

Предварительный диаметр винта можно выбрать исхо­дя из заданного отношения длины винта к его диаметру. Для сравнительно коротких винтов (длиной до 0,7 -1м) это отношение принимается около 20-25; для винтов большей длины – 25-30. Диаметр опорных шеек под подшипники можно ориентировочно принять равным 0,8 d₀; шаг винта, если его значение не оговорено какими-либо определенными требовани­ями, – считать равным большему (регламентированному стандартом для данного диаметра винта) значению. В ка­честве опор предварительно можно принять подшипники легкой серии.

Если при исходных значениях указанных параметров полу­ченная по номограмме жесткость будет ниже или существенно выше требуемой, следует изменить или диаметр винта d₀ или серию подшипников, а возможно и то и другое. При необходи­мости – внести повторные изменения.

Рассмотрим пример пользования номограммой.

Необходимо определить диаметр винта при следующих исхо­дных данных:

, вид монтажа опор – по схеме I, мм.

Предварительный диаметр винта определим по отношению т.е.

. Уточним это значение согласно ОСТ2-Р31-1-80 /табл.6/ и назначим мм, t_в = 10 мм. Диаметр шеек винта под подшипники d_n примем равным 0,8 , т.е. 40 мм. В качестве опор примем подшипники легкой серии.

Жесткость определится при "движении" по номограмме от значений мм и d_n = 40 мм в направлении стрелок по отрезкам пунктирных линий. В результате получим жест­кость , что меньше требуемого значения.

Использование подшипников тяжелой серии при том же диаметре винта приводит к повышению жесткости, однако ее зна­чение остается меньше требуемого. Увеличение d_n до 63 мм при диаметре шейки под подшипники мм и применении подшипников легкой серии обеспечивается жесткость , что удовлетворяет заданному требованию.

В случае, если невозможно использовать номограмму, нап­ример при монтаже опор по схема II или III, диаметр ходового ви­нта можно ориентировочно выбрать, исходя из приведенных выше отношений его длины к диаметру, а жесткость определить по ме­тодикам, изложенным в работах (8,9) .

Шаг резьбы определяют в соответствии с диаметром вин­та, а также исходя из необходимого диапазона регулирования скорости рабочих подач и быстрых ходов, диапазона регулиро­вания двигателя, передаточного отношения редуктора, если он входит в состав привода, требуемой дискретности перемещений.

Определив длину, диаметр и шаг ходового винта, следует провести, поверочные расчеты по указанным ранее критериям ра­ботоспособности.