Способ формирования комплектов сменных зубчатых колёс двухпарной гитары станка
METHOD OF FORMING SETS OF REPLACEABLE GEAR WHEELS OF DOUBLE-SPIRAL QUADRANT

Изобретение относится к станкостроению, конкретно - к комплектам сменных зубчатых колес двухпарных станочных гитар с переменными межосевыми расстояниями, используемых во внутренних кинематических цепях станков различного назначения (токарных, зубофрезерных, зубодолбежных и др.).
Характеристиками комплекта сменных зубчатых колес гитар являются: количество сменных зубчатых колес в комплекте; числа зубьев каждого из колес комплекта; количество и диапазон реализуемых при помощи комплекта колес передаточных отношений; обеспечиваемая точность настройки гитары, определяемая отклонением реализуемого сменными зубчатыми колесами комплекта гитары передаточного отношения от требуемого технологическим процессом изготовления на станке конкретного изделия.
Интегральным показателем качества (ИПК) комплекта сменных зубчатых колес гитары является отношение общего количества реализуемых передаточных отношений (КПО) к условному суммарному габариту колес комплекта (УГ). Чем больше значение ИПК, тем эффективнее комплект.
Известен способ комплектования комплектов сменных зубчатых колес двухпарных станочных гитар с переменными межосевыми расстояниями колесами, числа зубьев которых назначаются по условиям образования ряда чисел («пятковый» набор, «четный» набор, «смешанный» набор) [Ванин, В.А. Основы станковедения. Лаб. работы / сост.: В.А. Ванин, В.Х. Фидаров, В.К. Лучкин. - Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2004. - 40 с.].
Недостатком известного решения является то, что комплектуемые этим способом комплекты имеют пониженные значения интегрального показателя качества.
Известен способ формирования комплектов сменных зубчатых колес двухпарных станочных гитар с переменными межосевыми расстояниями, предусматривающий выбор «нормальных» комплектов сменных зубчатых колес с определенными числами зубьев в зависимости от групп станков [Чернов Н.Н. Металлорежущие станки: Учебник для техникумов по специальности «Обработка металлов резанием». - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1988. - 416 с., см. табл. 5.1 на с. 105].
Недостатком известного решения является то, что комплектуемые указанным способом комплекты имеют завышенное количество сменных колес и пониженные значения интегрального показателя качества комплекта.
Известен также способ формирования комплектов сменных зубчатых колес двухпарных станочных гитар с переменными межосевыми расстояниями, предусматривающий выбор «минимальных» комплектов сменных колес (типовых наборов) с определенными числами зубьев в зависимости от области применения - типовые комплекты из 12-и, 24-х, 29-и, 36-и и 43-х колес [М.И. Петрик, В.А.Шишков. Таблицы для подбора зубчатых колес. Изд. 3-е. М.: Машиностроение, 1973, 528 с. - см. табл. 2 на с. 15], Особенностью способа является то, что все типовые комплекты формируются из общего комплекта из 44-х колес с числами зубьев 20, 23, 25, 30, 33, 34, 35, 37, 40, 41, 43, 45, 47, 50, 53, 55, 58, 59, 60, 61, 62, 65, 67, 70, 71, 73, 75, 79, 80, 83, 85, 89, 90, 92, 95, 97, 98, 100, 105, 110, 113, 115, 120 и 127, причем «минимальные» комплекты включают: комплект из 12-и колес - колеса с числами зубьев 25, 25, 30, 35, 40, 50, 55, 60, 70, 80, 90, 100; комплект из 24-х колес - колеса с числами зубьев 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 97, 100, 105, 110, 113, 115, 120, 127; комплект из 29-и колес - колеса с числами зубьев 23, 25, 30, 33, 37, 40, 41, 43, 45, 47, 50, 53, 55, 58, 60, 61, 62, 65, 67, 70, 73, 79, 83, 85, 89, 92, 95, 98, 100; комплект из 36-и колес - колеса с числами зубьев 23, 25, 30, 33, 34, 35, 37, 40, 41, 43, 45, 47, 50, 53, 55, 58, 59, 60, 61, 62, 65, 67, 70, 71, 73, 75, 79, 80, 83, 85, 89, 92, 95, 97, 98, 100; комплект из 43-и колес - колеса с числами зубьев 23, 25, 30, 33, 34, 35, 37, 40, 41, 43, 45, 47, 50, 53, 55, 58, 59, 60, 61, 62, 65, 67, 70, 71, 73, 75, 79, 80, 83, 85, 89, 90, 92, 95, 97, 98, 100, 105, 110, 113, 115, 120, 127.
Указанный способ является наиболее близким к заявляемому способу.
Недостатком известного решения является то, что известный способ предусматривает использование общего комплекта колес с завышенными значениями количества колес и суммарного габарита колес, а формируемые из общего комплекта «минимальные» комплекты имеют пониженные значения интегрального показателя качества.
Цель изобретения - повышение показателей качества «минимальных» комплектов сменных зубчатых колес двухпарных станочных гитар с переменными межосевыми расстояниями.
Технический результат изобретения - увеличение количества реализуемых комплектами сменных зубчатых колес передаточных отношений и уменьшение суммарного габарита комплектов при сохранении количества сменных зубчатых колес в комплекте гитары.
Предлагаемый способ формирования комплектов сменных зубчатых колес двухпарных гитар станков с переменными межосевыми расстояниями, предусматривающий выбор из общего комплекта колес «минимальных» комплектов сменных колес с определенными числами зубьев в зависимости от области применения из общего комплекта колес, заключается в том, что общий комплект колес включает 43 колеса с числами зубьев 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 31, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 39, 40, 41, 43, 44, 46, 47, 49, 51, 53, 55, 57, 59, 61, 62, 65, 67, 71, 73, 74, 79, 81, 83, 85, 89 и 97, причем «минимальные» комплекты включают: комплект из 12-и колес - колеса с числами зубьев 21, 22, 23, 26, 29, 31, 37, 41, 43, 47, 53, 59; комплект из 24-х колес - колеса с числами зубьев 20, 21, 22, 23, 25, 26, 27, 29, 31, 34, 37, 38, 41, 43, 47, 49, 53, 59, 61, 67, 71, 73, 79, 83; комплект из 29-и колес - колеса с числами зубьев 20, 21, 22, 23, 25, 26, 27, 29, 31, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 39, 41, 43, 47, 49, 53, 59, 61, 67, 71, 73, 79, 83, 89; комплект из 36-и колес - колеса с числами зубьев 23, 29, 37, 41, 43, 53, 22, 31, 47, 21, 59, 26, 61, 25, 38, 20, 34, 67, 71, 73, 27, 49, 79, 83, 35, 39, 89, 33, 32, 62, 24, 46, 97, 65, 55, 51; комплект из 43-и колес - колеса с числами зубьев 23, 29, 37, 41, 43, 53, 22, 31, 47, 21, 59, 26, 61, 25, 38, 20, 34, 67, 71, 73, 27, 49, 79, 83, 35, 39, 89, 33, 32, 62, 24, 46, 97, 65, 55, 51, 40, 28, 57, 81, 85, 44, 74.
Предлагаемый способ в общем случае реализуется следующим образом:
- на базе результатов численных экспериментов из ряда натуральных чисел от 20 до 100 формируется общий комплект из 43 чисел 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 31, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 39, 40, 41, 43, 44, 46, 47, 49, 51, 53, 55, 57, 59, 61, 62, 65, 67, 71, 73, 74, 79, 81, 83, 85, 89 и 97 для формирования «минимальных» комплектов сменных колес гитар;
- с использованием специальной программы для ПЭВМ из общего комплекта формируются «минимальные» комплекты из 12-и, 24-х, 29-и, 36-и и 43-х колес с определенными числами зубьев и определяются основные характеристики комплектов:
КПО - количество реализуемых комплектом передаточных отношений гитары без повторения значений (через отношения чисел зубьев «а», «b», «с» и «d» четырех колес двухпарной гитары, выбираемых из комплекта, причем должны выполняться известные условия кинематических ограничений а+b=с+15 и c+d=b+15 и конструктивных ограничений 0,2≤(a/b)*(c/d)≤2,828);
- УГ - условный суммарный габарит комплекта колес гитары (как сумма квадратов значений чисел зубьев колес, являющаяся аналогом площади и массы всех колес комплекта);
- ИПК - интегральный показатель качества комплекта, равный отношению значений КПО и УГ (количеству передаточных отношений, приходящихся на единицу габарита комплекта).
Реализация способа - результаты расчета «минимальных» комплектов по известному решению [М.И.Петрик, В.А.Шишков. Таблицы для подбора зубчатых колес. Изд. 3-е. М.: Машиностроение, 1973, 528 с. - см. табл. 2 на с. 15] и предлагаемому - приведена далее в таблице. Предлагаемым способом усовершенствованы пять известных «минимальных» комплектов прототипа из 12-и, 24-х, 29-и, 36-и и 43-х колес.
Сравнение характеристик пяти известных и новых «минимальных», сформированных предлагаемым способом комплектов сменных зубчатых колес двухпарных гитар, приведенных в таблице, подтверждает существенное повышение значения интегрального показателя качества новых по отношению к известным (увеличение ИПК в 1,7264…10,7219 раза), обусловленное как увеличением значений КПО (в 1,0478…4,2654 раза), так и уменьшением значений УГ (в 1,6254…2,8767 раза).
По сравнению с прототипом заявляемый способ комплектования двухпарной гитары станка сменными зубчатыми колесами обеспечивает технический результат, который может быть получен при реализации изобретения - увеличение количества реализуемых комплектом сменных зубчатых колес передаточных отношений и уменьшение суммарного габарита комплектов при сохранении количества сменных зубчатых колес в комплекте гитары.