Однорукояточные механизмы и механизмы с предварительным набором скоростей и подач

При однорукояточном управлении и управлении с предварительным набором скоростей используются в основном механические и гидравлические вспомогательные приводы механизмов переключения. Конструкции этих приводов чрезвычайно многообразны. В качестве примера мы рассмотрим некоторые характерные конструкции.

В однорукояточных механизмах управления широко используются кулачковые механизмы, в ряде случаев совместно с мальтийскими крестами, секторными зубчатыми колесами и т. п. Простейшая схема однорукояточного кулачкового механизма представлена на рис. 131, а. Основной является группа, состоящая из трех скоростей, а переборной — группа, состоящая из двух скоростей. Соответственно при получении трех первых скоростей двойной блок включен вправо, а тройной блок последовательно занимает три возможных положения. При переходе ко второй группе скоростей двойной и тройной блоки переключаются влево. При включении скоростей второй группы двойной блок остается неподвижным, а переключения тройного блока повторяются. Как видно, при конструкции тройного блока, представленного на рис. 131, а, отсутствует закономерное нарастание скоростей при повороте рукоятки управления из одной позиции в другую. Последовательное нарастание скоростей может быть получено при использовании конструкции блока, представленного на рис. 131, б, что, однако, приводит к увеличению осевых габаритов коробки.

Диаметры кулачков определяются допустимым углом подъема профиля на участке с наибольшим ходом, в рассматриваемом случае на участках III — IV и VI — I. Для уменьшения размеров кулачков и габаритов механизма управления могут использоваться кулачковые механизмы с промежуточными передачами. Например, в схеме, представленной на фиг. рис. 131, в, кулачок 3 связан промежуточной зубчатой передачей 2 с кулачком I и за один оборот кулачка I делает два оборота. Таким образом, на барабане 3 располагается только участок профиля, находящийся в интервале I — IV, благодаря чему барабан может быть сделан меньшего диаметра.

Рис. 131 Однорукояточное управление с кулачковыми механизмами.

Более компактная конструкция может быть также получена при использовании дисковых кулачков. На передней торцовой поверхности кулачка 2 (фиг. рис. 131, г) располагается паз, управляющий рычагом 3, перемещающим двойной блок, а на задней — паз, управляющий рычагом I, перемещающим тройной блок.

Рис. 132. Управление с предварительным набором скоростей.

Недостатком подобных механизмов является необходимость последовательного включения всех промежуточных скоростей ранее, чем будет включена требующаяся скорость. Переключение обычно производится при выключенном вращении привода. При встрече торцов зубьев переключение задерживается и приходится производить кратковременное включение привода. Все это приводит к увеличению затрат времени на переключение.

Более совершенны механизмы с избирательным включением скоростей. Значительным распространением пользуется подобный механизм с перфорированным диском (рис. 132). Двойной перфорированный диск I, в котором в определенной комбинации просверлен ряд отверстий, может поворачиваться вокруг своей оси и передвигаться вдоль нее. Поворотом диска осуществляется предварительный выбор скорости, а перемещением вдоль оси — включение скорости.

Параллельно оси диска расположены штанги 2 и 3 с зубчатыми рейками, которые служат для перемещения вилки 5, переключающей двойной блок, и штанги 10 и 11 с зубчатыми рейками, которые служат для перемещения вилки 6, переключающей тройной блок. Штанги 2 и 3 связаны между собой шестерней 4, а штанги 10 и 11 шестерней 9. Поэтому при движении одной из парных штанг вперед, вторая идет назад.

Вилка 6 получает движение от шестерни 8, зацепляющейся с зубчатой рейкой, нарезанной на штанге 7.

Передвижение штанг происходит при передвижении в осевом направлении диска I. Предположим, что против отростков штанг 10 и 11 впередней стенке диска I имеются отверстия, а задняя стенка глухая. Тогда, при передвижении диска вперед обе штанги займут среднее положение, которое будет соответствовать включению средней шестерни тройного блока. Если против отростка штанги 10 отверстия будут в обеих стенках диска, а против отростка штанги II отверстий не будет, то при перемещении диска штанга 11 пойдет вперед, а штанга 10 — назад, что вызовет перемещение тройного блока в одно из крайних положений. Если отверстия в обеих стенках диска будут расположены только против отростка штанги 11, то при перемещении диска блок займет второе крайнее положение. Соответствующие комбинации отверстий располагаются на диске с интервалами в 60°. Отверстия, расположенные только в передней стенке диска, наполовину зачернены. Поскольку тройной блок относится к основной группе, то комбинации отверстий повторяются через 180°.

Аналогично протекает работа штанг 2 и 3. Только в этом случае отсутствует среднее положение блока. Переключение двойного блока происходит после трех переключений тройного блока, поэтому в позициях I, II и III, так же как в позициях IV, V и VI, комбинация отверстий, управляющих двойным блоком, не меняется.

Переключение скорости складывается из двух этапов – сначала поворотом диска против отростков штанг устанавливается комбинация отверстий, соответствующая требующейся скорости, а затем осевым перемещением диска осуществляется процесс переключения. Если выбор скорости и переключение происходят непосредственно друг за другом, то данный механизм выполняет функции однорукояточного механизма с избирательным переключением скоростей. Если выбор скоростей совмещен с процессом выполнения на станке предыдущего перехода, что несколько сокращает затраты времени на переключение, то рассмотренный механизм" выполняет функции механизма управления с предварительным набором скоростей.

По этому принципу работают механизмы переключения ряда моделей фрезерных, расточных, токарных, радиальносверлильных и других станков.

На рис. 133 и 134 приведены чертежи механизма управления коробки скоростей, применяемого на фрезерных станках 6Н82, 6Н12, 6Н83, 6Н13 и их модификациях. Весь механизм монтирован в отдельном корпусе 2 (рис. 133), который вставляется в окно станины. Вилка 3 служит для переключения двойного блока 26 – 37, вилка 4 — для переключения подвижной шестерни 47, вилка 5 — для переключения двойного блока 19 – 82 и вилка 7 — для переключения тройного блока 16 – 19 – 22. Вилки закреплены на штангах, которые получают движение от перфорированного диска 6. Поворот перфорированного диска осуществляется с помощью маховичка 1, а осевое перемещение с помощью рукоятки 8. От маховичка 2 (рис. 134) вращение передается перфорированному диску 8 через коническую передачу. Для фиксации маховичка в одном из восемнадцати положений служит диск 3 с пазами. Перемещение перфорированного диска вдоль оси осуществляется с помощью зубчатого сектора 4, сидящего на одной оси с рукояткой 8 (рис. 133). Зубчатый сектор 4 зацепляется с зубчатой рейкой, нарезанной на штанге 1, на которой сидит вилка 6, перемещающая вал перфорированного диска.

Штанги, получающие движение от перфорированного диска, снабжены подпружиненными подвижными штырями 9. Перемещение штырей относительно штанг ограничивается штифтами 10, заходящими в поперечный паз штырей. Пазы штырей, принимающих участие в переключении различных зубчатых колес, имеют различную длину. Наименьшую длину имеют штыри штанг, переключающих тройной блок, несколько большую длину имеют пазы штырей штанг, переключающих двойной блок 26 – 27 и шестерню 47 и наибольшую длину — пазы штырей штанг, переключающих двойной блок 19 – 82. Благодаря разной длине пазов обеспечивается определенная очередность включения шестерен. Сначала включаются шестерни тройного блока и благодаря этому шестерни двойного блока 26 – 37 вводятся в зацепление только тогда, когда сцепляющиеся с ними шестерни находятся во вращении и т. д. Вместе с тем пружины штырей обеспечивают ввод шестерен в зацепление.

При переключении скоростей перфорированный диск 8 отводится поворотом рукоятки 8 (рис. 133) вправо. Вслед затем маховичком 2 устанавливается требующаяся скорость и поворотом рукоятки 8 (рис. 133) диск 8 перемещается влево, при этом происходит включение набранной скорости.

Перед переключением шестерен выступ кулачка, выполненного заодно с зубчатым сектором 4, нажимает на толкатель 5 конечного выключателя 7, который отключает электродвигатель привода, при этом одновременно включается электрическая система торможения. При дальнейшем перемещении толкателя 5 замыкаются нормально открытые контакты конечного выключателя 7 и происходит кратковременное включение электродвигателя, которое сразу же прекращается. Таким образом, переключение происходит при выбеге шестерен, чем обеспечивается ввод зубцов в зацепление.

В механизмах переключения аналогичного типа более совершенной конструкции в процессе переключения осуществляется реверсивное вращение (покачивание) валов привода чем обеспечивается легкость переключения зубчатых колес (расточный станок 2620).

На многих станках используются однорукояточные механизмы управления и механизмы управления с предварительным набором скоростей с вспомогательными гидравлическими приводами механизмов переключения. Подобные механизмы применяются для переключения скоростей и подач на револьверных станках (рис. 135). Коробка скоростей позволяет получить 12 скоростей прямого и обратного хода. Переключение скоростей осуществляется кулачковыми муфтами М₁ и М₂ и подвижными блоками зубчатых колес, реверс — фрикционными муфтами 9. Переключение фрикционных муфт 9 и подвижных блоков зубчатых колес осуществляется трехпозиционными гидравлическими цилиндрами 7, 17 и 18, имеющими конструкцию, а кулачковых муфт М₁ и М₂ — двухпозиционным цилиндром 13, который одновременно переключает обе муфты.

Цилиндром 7, с помощью которого производится пуск, останов и реверс шпинделя управляет трехпозиционныи кран 6, с помощью которого масло, поступающее от насоса, направляется либо в правую, либо в левую, либо в обе полости цилиндра. При подаче масла в одну из полостей цилиндра включается вращение шпинделя в том или ином направлении. При подаче масла в обе полости шток цилиндра занимает среднее положение и обе фрикционные муфты выключаются.

Рис. 133 Управление коробки скоростей фрезерного станка.

Рис. 134 Разрез механизма управления коробки скоростей фрезерного станка.

В момент выключения фрикционных муфт включается пластинчатый фрикционный тормоз, который приводится в действие цилиндром 11. Включением тормоза управляет золотник 8, шток которого связан с поводком цилиндра 7, переключающим фрикционные муфты. При среднем положении штока цилиндра 7, а соответственно и золотника 8, масло, поступающее от насоса, проходит через выточку золотника 8, и через трубопровод 10 и золотник переключения скоростей 12 поступает к цилиндру II. При крайних положениях поршней цилиндра 7 канавки золотника 8 соединяют трубопровод 10 со сливом и тормоз выключается.

Рис. 135 Схема гидравлического управления с предварительным набором скоростей.

Переключение скоростей возможно только при выключенном вращении шпинделя, так как к золотнику переключения скоростей 12 масло поступает только при среднем положении золотника 8; от золотника 12 масло направляется к поворотному крану 16. С помощью поворотного крана 16 соответствующие полости цилиндров 13, 17 и 18 сообщаются с трассой нагнетания или слива. Однако после установки крана 16 в требующееся положение переключения скоростей не происходит, так как поступление масла к поворотному крану 16 перекрыто золотником 12. При перемещении золотника 12 с помощью рукоятки масло поступает к крану 16 через трубопроводы 14 и 15 и происходит переключение скоростей.

Таким образом, требующаяся скорость может быть набрана в процессе работы станка. Затем вращение шпинделя должно быть выключено краном 6, после чего производится переключение скоростей поворотом рукоятки золотника 12.

Так как при совпадении торцов зубьев переключаемых шестерен процесс переключения может оказаться невыполненным, то во время переключения возникает необходимость в провороте валов коробки скоростей. Наиболее легко процесс переключения протекает при провороте валов то в одну, то в другую сторону. Этот процесс называют «покачиванием валов». Для покачивания валов имеется специальный поршневой гидродвигатель 20. Возвратно-поступательное движение поршня гидродвигателя 20 преобразуется в реверсивное вращение шестерни 5. В период переключения гидродвигатель 20 приводится в движение, а шестерня 5 сцепляется с валом V с помощью муфты 19.

К гидродвигателю 20 масло поступает от трубопровода 24 через реверсивный золотник 1 с гидравлическим переключением. Масло подается только при переключении золотника 12. От реверсивного золотника I масло направляется либо в правую, либо в левую полость гидродвигателя 20 по каналам 2 или 22. Реверсом золотника I управляет поворотный кран 4, который направляет масло, поступающее по трубопроводу 21, по каналам 3 или 23 к правому или левому торцу золотника 1. Поворотный кран 4 связан с шестерней 5, таким образом, реверс происходит автоматически в конце каждого хода поршня.

Включение шестерни 5 происходит под действием давления масла, выключение — пружиной.

Масло для питания механизмов системы управления подается отдельным насосом, который используется также для питания системы смазки.