Муфты. Конструкции, принцип работы.



В связи с тем что в приводах подач станков с ЧПУ основным условием является отсутствие зазоров, с целью передачи максимально точного позиционирования, то применение обычных соединительных муфт на шпонках и шлицах неприемлемо. Указанного недостатка лишено соединение валов муфтами с коническими кольцами (рис.3.1)

Рисунок 3.1 – Соединение валов муфтами с коническими кольцами

 

Между валами 1 и 5 и отверстием втулки 4 устанавливают конические кольца 3, которые с помощью нажимных гаек 2 перемещаются в осевом направлении, благодаря чему создается беззазорное соединение, позволяющее точно центровать валы между собой и передавать требуемый крутящий момент.

Недостаток муфт с коническими кольцами является необходимость предварительного точного центрирования сопрягаемых узлов, что связано с определенными трудностями. Поэтому для соединения валов, расположенных эксцентрично друг относительно друга применяют сильфонные муфты, изготовленные из гофрированных металлических оболочек.

Рисунок 3.2- Упругая металлическая сильфонная муфта

 

    В станках с ЧПУ в качестве тормозов и реализации других функций, широко применяются электромагнитные фрикционные многодисковые муфты. По исполнению муфты подразделяются на контактные, бесконтактные и тормозные. Кроме того, муфты различаются по габариту (больше габарит – больше передаваемый момент).

                             а                                                   б

Рисунок 3.3 – Бесконтактная (а) и тормозная (б) муфты

 

    Бесконтактные муфты (рис. 3.3-а) в отличие от контактных имеют составной магнитопровод, образуемый неподвижным корпусом 2 и катушкодержателем , разделенных зазором.

    В этих муфтах исключен контакт в элементах токоподвода (между щеткой и токопроводящим кольцом).

    Тормозная муфта (рис. 3.3-б) имеет фланцевый поводок 1 и корпус 2. Якорь 6 смонтирован на поводке с помощью кольца 7. Наружные диски 5 сцеплены с неподвижным поводком, а внутренние диски 4 и шлицевая втулка 3 (отделенная зазорами от корпуса и якоря) при отключенной муфте свободно вращается вместе с валом.

 

    Чтобы исключить аварийные ситуации с приводом при пере­грузке рабочего органа, в приводах подач станков с ЧПУ применя­ются специальные предохранительные муфты. В качестве предо­хранительных муфт обычно применяются шариковые, принцип ра­боты которых заключается в том, что при перегрузке привода шарики, находящиеся между полумуфтамн и передающие крутящих момент, отжимаются и проскальзывают относительно полу муфт.

Для регулирования величины передаваемого крутящего мо­мента имеется специальная пружина, усилие которой задается фик­сируемой регулировочной гайкой. Полумуфты обычно устанавли­ваются на ваты на конических втулках, обеспечивающих передачу крутящих моментов и хорошее центрирование. В приводах подач применяются, например, шариковые сильфонные (рис. 3.4) и упру­гие (рис. 3.5 и 3.6) предохранительные муфты, которые обеспечи­вают соединение вала электродвигателя с входным валом механи­ческого редуктора или с ходовым винтом.

Рисунок 3.4 – Предохранительная шариковая сильфонная муфта с коническими втулками

 

Снльфонная шариковая предохранительная муфта (см. рис. 3.4) имеет конические втулки 1 и 6, снльфон 2, полумуфты 3 и 5, рабо­чие шарики 4. регулировочную гайку 7, тарельчатую пружину 3 и радиальный шариковый подшипник 9, установленный между полу- муфтами 3 и 5. В процессе работы муфты крутящий момент с веду­щего вата через центрирующую коническую втулку 1 передается на снльфон 2 и далее на полумуфту 3 и через рабочие шарики 4, нахо­дящиеся в канавках, на полумуфту 5, коническую втулку 6' и на вы­ходной вал. В случае перегрузки привода подач полумуфта 3 вращается, а 5 - тормозится и рабочие шарики 4 выдвигаются из кана­вок в осевом направлении, преодолевая усилие тарельчатой пружи­ны 3, отрегулированное гайкой 7. При этом полумуфта 1 будет сво­бодно вращаться на подшипнике 9 относительно заторможенной полумуфты 5 в связи с проскальзыванием шариков 4 относительно канавок и привод предохраняется от перегрузки и поломки.

Рисунок 3.5 – Предохранительная шариковая упругая муфта с коническими втулками

 

Предохранительная упругая шариковая муфта (рис. 3.5) имеет такую же конструкцию и принцип работы, как и сильфонная шари­ковая (см. рис. 3.4), только вместо снльфона в ней устанавливается упругий элемент 2. Упругие элементы в общем случае могут быть металлические или резиновые с высокой эластичностью и большим внутренним трением. Они имеют возможность амортизировать толчки и удары, демпфировать колебания и компенсировать неточ­ности взаимного расположения соединяемых валов.

Предохранительная шариковая муфта с упругим элементом с комплектом тарельчатых пружин 6 (рис. 3.6) имеет полумуфту 1, которая через упругие элементы 2 передает крутящий момент на полумуфту 3 и далее через рабочие шарики 4- на полумуфты 5 и 7. При перегрузках рабочие шарики 4 выдвигаются из канавок, пре­одолевая усилие комплекта тарельчатых пружин, настроенное регулировочной гайкой 8. При этом полумуфта 3 свободно вращается на шариках 9 относительно неподвижной полумуфты 5, а рабочие ша­рики проскальзывают относительно канавок на полумуфтат 3 и  5.

Рисунок 3.6 – Предохранительная шариковая муфта с упругим элементом и комплектом тарельчатых пружин

Тяговые механизмы

Тяговые механизмы непосредственно обеспечивают движение подачи рабочего органа, при этом они обычно преобразуют вращательное движение в поступательное.

В качестве тяговых механизмов  в приводах подач станков с ЧПУ используют винт-гайки качения, гидростатические винт-гайки и червячно-реечные передачи.

 

Винт-гайка качения

Наибольшее применение получила передача винт-гайка качения, предназначенная для продольного перемещения рабочих органов привода подачи, обеспечивающая высокую жесткость и позволяющие устранить зазор, например, за счет сближения полугаек. Винт-гайка скольжение не применяется в связи с большими зазорами, потерями на силу трения, а соответственно и низким КПД.

Шариковинтовой механизм представляет собой замкнутую кинематическую цепь в которой между рабочими винтовыми поверхностями винта 1 и гайки 2 помещены стальные шприки 3 и для обеспечения непрерывной циркуляции шариков концы рабочей части резьбы соединены каналом возврата 4 этих шариков.

Рисунок 4.1 – Винт-гайка качения

 

Основные преимущества винг-гайки качения:

- возможность передачи больших усилий;

- низкие потери на трение;

- КПД составляет 0,95 – 0,98;

- малый крутящий момент на ходовом винте вследствие высокого КПД;

- возможность полного устранения зазора в механизме и создания натяга, обеспечивающего высокую жёсткость;

- почти полная независимость силы трения от скорости и весьма малое трение покоя, что способствует обеспечению устойчивости (равномерности) движения;

- высокая точность за счёт создания предварительного натяга;

- малая изнашиваемость, а, следовательно, длительное сохранение точности;

- малое тепловыделение, снижающее температурные деформации винта и повышающее точность обработки;

- высокая чувствительность к микро-перемещениям.

Недостатками передачи винт-гайка качения являются отсутствие самоторможения, сложность изготовления, высокую стоимость, несколько пониженное демпфирование, а также необходимость надежной защиты от стружки и пыли.

Для повышения точности привода подач при реверсах и его жесткости производится регулирование зазоров в резьбовом шариковом соединении передачи винт-гайки качения и создается натяг между телами качения и рабочими поверхностями резьбы ходового винта и гайки.

 

Гидростатическая винт-гайка

Гидростатическая передача находит ограниченное применение при больших диаметрах винта (150 и более). Карманы для подвода масла образованы на неполной окружности для уменьшения влияния погрешностей на работоспособность. Дросселями обычно служат отверстия диаметром 1…3 мм, по которым масла подводится к карманам. Работает в условиях жидкостного трения, передача фактически беззазорная, ее КПД равен 0,99, износ винта и гайки практически отсутствует. В сравнении с передачей винт-гайка качения гидростатическая передача имеет несколько меньшую жесткость и несущую способность масляного слоя.

Рисунок 4.2 – Гидростатическая винт-гайка

 

Принцип действия. Масло от насоса 1 через фильтр 3, дроссели 4 и 5 постоянного давления, определяемого наладкой переливного клапана 2, отверстия а и г попадает в карманы б и в; сливается масло через зазоры в резьбе и отверстие д. Разность давлений в карманах б и в обеспечивает восприятие осевой нагрузки слоями масла.

Передачи винт-гайка применяют в приводах подач при перемещениях до 3 м. Для перемещений большей величины используют зубчато-реечные передачи с автоматической выборкой зазоров с помощью двух параллельных кинематических цепей или других способов.

Винт и гайка могут изготовляться из легко обрабатываемых недефицитных материалов, профиль резьбы, может быть простой формы, например, трапецеидальной, что упрощает изготовление и контроль (по сравнению со сложными профилями резьбы, применяемыми для передач винт-гайка качения). Передача сглаживает циклические ошибки шага винта. Изменяя давление масла с одной и с другой стороны витка, можно корректировать ошибки винта или предыдущих звеньев кинематической це-пи; к.п.д. гидростатической передачи винт-гайка выше, чем передачи винт-гайка качения.Гидростатические передачи винт-гайка целесообразно применять в тех станках, где последнее звено кинематической цепи должно сохранять первоначальную точность, иметь сравнительно большой к.п.д., обладать высокой плавностью при работе и большим демпфированием в направлении перемещении узла (стола, консоли и т.д.), а также не иметь зазоров.

Весьма рационально применять эту передачу в сочетании с гидростатическими направляющими, поскольку одновременное применение обеспечивает высокую плавность перемещений во всех диапазонах скоростей, длительное сохранение точности и резкое снижение потерь на трение при единой системе смазки.

К недостаткам гидростатической передачи винт-гайка следует отнести необходимость создания циркуляционной системы смазки и высокие требования к тонкости фильтрации рабочего масла.

 

Червячно-реечная передача

Передача червяк-рейка используется, как правило, при больших перемещениях узла (более 4 м), а также в ряде случаев, где требуется компактность встройки. Червяк по сути дела представляет собой короткий винт, а рейка – длинную срезанную гайку. Применяют как скольжении, так и гидростатическую. В такой передаче в смазочной системе требуется распределитель, который обеспечивает подвод масла к участкам передачи, находящимся в данный момент в зацеплении. В передаче с карманами на рейках подвод масла в карманы 1 противоположных профилей рейки 3 осуществляется через коллектор 2. Особенностью привода являются небольшие размеры передачи 1, вращающей червяк, и малое передаточное отношение на ней.

Рисунок 4.3 – Червячно-реечная передача

 

        Преимуществом червячно-реечной передачи в отличии от зубчато реечной является более плавный ход, высокая жесткость, относительно небольшие размеры. По плавности движения схода с винт-гайкой качения.

Основным недостатком в отличие  от винт-гайки довольно таки низкий КПД. С целью повышения КПД применяют червячно-реечные передачи качения, а также гидростатические.

 

 


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 418; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ