ЗУБЧАТАЯ РЕЕЧНАЯ ПЕРЕДАЧА

Предполагаемая полезная модель относится преимущественно к станкостроению и может быть использована в приводах возвратно-поступательного движения исполнительных механизмов, например, столов плоскошлифовальных станков.
Известна зубчатая реечная передача станка плоскошлифовального электромеханического, содержащая реверсивный регулируемый электропривод, связанный системой зубчатых передач с шестерней, входящей в зацепление с зубчатой рейкой, связанной с подвижным рабочим органом - столом. (Патент США №1866212 кл. B24B 7/02, 1927 г.). Положительной стороной привода на основе зубчато-реечной передачи является то, что она может использоваться в широком диапазоне регулирования электропривода.
Данная передача обладает высокими нагрузками, направленными перпендикулярно направляющим стола, что снижает точность обработки. Это привело к тому, что данные передачи для привода плоскошлифовальных станков используются сравнительно редко.
Известен привод перемещений стола плоскошлифовального станка для глубинного шлифования, содержащий гидроцилиндр и шариковинтовую передачу с приводом от регулируемого двигателя, гайка которой связана со штоком гидроцилиндра, а винт через систему подшипников со столом, причем шток гидроцилиндра выполнен полым под свободный конец шарикового винта, снабжен упором для последнего и жестко связан с гайкой, при этом гайка снабжена самоустанавливающимся роликом, закрепленном на корпусе гайки, установленном с возможностью взаимодействия с выполненным в столе пазом, а привод вращения - тормозом. (Авторское свидетельство СССР №1155433 кл. B24B 47/02, 1983 г.).
В данном устройстве применена комбинация гидравлического привода с электроприводом, что позволяет производить шлифование в широком диапазоне скоростей продольных подач стола. При глубинном шлифовании используется электропривод с шариковинтовой передачей, а при традиционном - гидропривод. Недостатками данного устройства является его сложность, обусловленная применением приводов двух разных типов, а также необходимость использования гидропривода с дроссельным регулированием, обладающего повышенным шумом, утечками масла и низким КПД. Необходимость использования гидропривода объясняется появлением вынужденных колебаний винта при больших скоростях вращения.
Эти недостатки устраняются в приводе станка, в котором используется реверсивный регулируемый электропривод, связанный с ведущим шкивом передачи зубчатым ремнем, концы которой жестко закреплены на подвижном рабочем органе - столе. Преимуществом такого привода является возможность бесступенчатого регулирования продольной подачи в диапазоне от 6 мм/мин до 50 м/мин (Патент США №4271637, кл. B24B 7/02, 1979).
Недостатком данного устройства является низкая жесткость зубчатого ремня, что при большом ходе подвижного органа способно привести к возникновению значительной ошибки в его положении.
Известна зубчатая реечная передача, содержащая корпус, установленные в нем двусторонюю зубчатую рейку, другую зубчатую рейку с пазом, взаимодействующие с рейками два зубчатых колеса, установленную с возможностью перемещения вдоль оси корпуса каретку в виде охватывающего корпус стакана с кольцевым пазом, шарнирно установленном в нем балансиром, закрепленными в балансире двумя кронштейнами со сферическими головками, установленными в пазах соответствующих реек (Авторское свидетельство СССР 1504426, кл. F16H 19/04, 1988 г.). Данная передача позволяет передавать поступательное движение от двусторонней зубчатой рейки к другой двусторонней зубчатой рейке с пазом. При этом взаимно компенсируются радиальные силы, возникающие в зубчатых зацеплениях.
Недостатком конструкции являются ее сложность и узкие технологические возможности, обусловленные невозможностью преобразования вращательного движения в поступательное, следовательно, использованием в приводах подач станков.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является зубчатая реечная передача, содержащая корпус, в котором в подшипниках установлены две шлицевых направляющие прямолинейного движения, связанные между собой беззазорной передачей зубчатыми колесами, две шлицевые втулки, установленные на шлицевых направляющих и связаные с приводом продольного перемещения, при этом шлицевые втулки имеют зубчатые венцы, взаимодействующие с двусторонней зубчатой рейкой, расположенной между шлицевыми втулками (Патент ФРГ на полезную модель №29816317 кл. F16H 27/02, 1998 г.).
Недостатком данного устройства является малое демпфирование передачи при реверсивных нагрузках.
Технической задачей предполагаемой полезной модели является повышение демпфирования в передаче при реверсивных нагрузках.
Поставленная техническая задача решается тем, что зубчатая реечная передача содержит корпус, в котором в подшипниках установлены две шестерни, находящиеся в зацеплении с зубьями двусторонней зубчатой рейки и оппозитно установленные относительно ее, шестерни жестко связаны со шкивами, которые охватывает бесконечный двусторонний зубчатый ремень, взаимодействующий с указанными шкивами противоположными сторонами, при этом зубчатый ремень охватывает также паразитный шкив и ведущий шкив, связанный с приводным двигателем;
- рейка выполнена упругой и жестко закреплена по концам;
- рейка шарнирно соединена с тягами, связанными с демпфирующими элементами.
Новым в техническом решении является то, что шестерни, находящиеся в зацеплении с зубьями двусторонней зубчатой рейки и оппозитно установленные относительно нее, жестко связаны со шкивами, которые охватывает бесконечный двусторонний зубчатый ремень, взаимодействующий с указанными шкивами противоположными сторонами, при этом зубчатый ремень охватывает также паразитный шкив и ведущий шкив, связанный с приводным двигателем;
- рейка выполнена упругой и шарнирно закреплена по концам.
- рейка шарнирно соединена с тягами, связанными с демпфирующими элементами.
На фиг.1 показана схема привода стола станка, оснащенного предлагаемой зубчатой реечной передачей; на фиг.2 - схема привода зубчатым ремнем предлагаемой зубчатой реечной передачи; на фиг.3 - разрез А-А по осям шестерен на фиг.2; на фиг.4 - аксонометрическая проекция передачи; на фиг.5 - схема зубчатой реечной передачи при соединении зубчатой рейки с тягами и демпфирующими элементами.
Зубчатая реечная передача для перемещения подвижного органа станка содержит корпус 1, установленный в станине 2. В направляющих станины 2 установлен подвижный орган станка - стол 3, в котором на кронштейнах 4 установлена двусторонняя зубчатая рейка 5. На концах рейки 5 выполнены цапфы 6, установленные с зазором в пазы кронштейнов 4 для получения возможности регулировки положения рейки 5 в вертикальном направлении. Рейка 5 зафиксирована в осевом направлении гайками 7. Рейка 5 имеет свободную длину L между кронштейнами 4 и высоту сечения h. Данное соединение не создает значительного эффекта жесткой заделки концов рейки 5 при ее изгибе в переделах погрешностей изготовления и упругих деформаций деталей устройства.
В корпусе 1 в подшипниках 8 симметрично относительно оси рейки 5 расположены валы 9 и 10. На валах 9, 10 жестко установлены шестерни 11, 12 и шкивы 13 и 14 передачи двусторонним бесконечным зубчатым ремнем 15. Зубчатый ремень 15 охватывает шкивы 13 и 14 своими противоположными сторонами 16 и 17.
Шкив 13 имеет ступицу 18. Угловое положение шкива 13 относительно ступицы 18 может быть отрегулировано при монтаже регулировочными элементами 19. Для фиксации шкива 13 относительно ступицы 18 служат винты 20.
Зубчатый ремень 15 охватывает также приводной шкив 21 и паразитный шкив 22. Приводной шкив 21 жестко установлен на валу регулируемого реверсивного электродвигателя 23.
Для повышения равномерности распределения нагрузки между шестернями 11 и 12 зубчатая рейка 5 может быть шарнирно связана тягами 24 с кронштейнами 4 и демпферами 25 со столом 3.
Устройство работает следующим образом. При сборке привода производится регулировка взаимного углового положения рабочей поверхности шкива 13 и ступицы 18, жестко связанной с шестерней 11 так, чтобы равномерно распределить нагрузку между обеими шестернями 11 и 12, находящимися в зацеплении с рейкой 5. Регулировка производится при помощи элементов 19, которые конструктивно могут представлять собой, например, эксцентрики. После регулировки шкив 13 фиксируется относительно ступицы 18 винтами 20.
Первоначальное положение рейки 5 в вертикальном направлении регулируется перемещением цапф 6 относительно пазов кронштейнов 4. После регулировки положение рейки 5 фиксируется гайками 7. Рейка 5 при этом растягивается в осевом направлении и может изгибаться вследствие того, что высота ее сечения h значительно меньше длины L. Это позволяет скомпенсировать погрешности изготовления деталей устройства и их упругие деформации при рабочих нагрузках. В процессе работы передачи равномерность распределения нагрузки между шестернями 11, 12 производится за счет упругого изгиба и скручивания рейки 5.
В случае шарнирного закрепления рейки 5 по концам при помощи тяг 24, радиальное относительно шестерен 11, 12 перемещение рейки 5 для выравнивания нагрузки в зацеплениях осуществляется при поворотах в шарнирных сочленениях кронштейнов 4, тяг 24 и рейки 5. Демпфирующие элементы 25 гасят колебания рейки 5, возникающие при работе передачи.
При включении электродвигателя 20 вращение передается от ведущего шкива 21 зубчатым ремнем 15 на шкивы 13, 14 и паразитный шкив 19. Со шкивов 13, 14 вращение передается через валы 9, 10 на жестко соединенные с ними шестерни 10 и 21, перемещающие зубчатую рейку 5, связанную со столом 3, движущимся относительно станины 2.
При реверсировании электродвигателя производится изменение направление вращения шкивов 13, 14 и шестерен 11, 12, которые изменяют направление движения рейки 5 и стола 3.
Применение предлагаемой зубчатой реечной передачи позволит увеличить демпфирование в приводе при реверсивных нагрузках. Использование конструкции в приводах перемещения стола плоскошлифовальных станков позволит расширить технологические возможности путем получения возможности комбинировать обработку глубинным и традиционным шлифованием на одном станке.
Конструкция передачи позволяет использовать ее взамен гидропривода при модернизации плоскошлифовальных станков, при этом рейка может устанавливаться в кронштейны крепления штоков гидроцилиндров, что снижает затраты на модернизацию.