Кинематическая схема: назначение, элементы, ГОСТ

Кинетическая схема других механизмов

Кинематика — наука, изучающая различные конструкции, поэтому для любого типа оборудования схема своя. Рассмотрим чертеж наиболее часто встречаемого агрегата — станка. Конечно, существует целый ряд других механизмов, и на изучение их схем может уйти масса времени. Изображения сложных конструкций более детально рассматриваются учеными, механиками и любителями кинематики.

Станок — простой пример механизма, который приводится в действие благодаря определенным силам. Исполнительными органами конструкции являются: стол, суппорт, шпиндель и другие детали. Цепи кинематики станка состоят из различных передач, которые размещены в определенной последовательности. Кинематические схемы передач могут иметь в своем составе ременные, зубчатые или червячные механизмы. На чертеже все элементы обозначаются специальными знаками, которые прописаны в ГОСТе 3462-61. Кинематическая схема станка обязательно включает в себя шаги ходовых винтов, модули захода червяков, число оборотов двигателей, мощность и т. д.

Современное оборудование имеет не только механические передачи, зачастую применяют гидравлические или пневматические устройства, и, соответственно, в паспортах станков можно встретить не кинематические схемы, а комбинированные пневмогидравлические или электрические.

Современный мир машин и деталей огромен, существуют тысячи разнообразных механизмов и элементов. Однако каждый механический агрегат имеет свою кинематическую схему, будь то кран, подвеска автомобиля, металлорежущий станок или буровая вышка. Кинематические чертежи и конструкторские описания помогают разобраться со структурой и составом механизмов, облегчают процесс изучения движения элементов и звеньев в цепи. Благодаря таким схемам и науке кинематике в целом научно-технический прогресс не стоит на месте, появляются все более совершенные механизмы, станки и агрегаты, которые активно входят в нашу с вами жизнь.

Разновидности и конструктивные особенности

Станком на самом деле очень много и выполняют они всевозможные операции по обработке металла, но мы наведем самые известные виды

Многорезцовые

Предназначены для обработки сложных деталей, сделанных из труб, фасонного профиля или прутков разного сечения. Многорезцовые или многошпиндельные станки в основном используются при серийном производстве.

Производимые операции:

сверление;
резьба;
точение;
подрезка;
растачивание;
зенкерование;
развертывание.

Многорезцовые станки обладают высокой производительностью благодаря большой площади приводного механизма, жесткости конструкции, способности выполнять несколько операций одновременно.

Карусельные

Группа станков для работы с крупногабаритными деталями и заготовками. Детали, обрабатываемые на них, отличаются небольшой длиной, но значительной массой и диаметром.

Особенности карусельных моделей:

используются для обработки поверхностей конической или цилиндрической формы;
выполняются пазы различной конфигурации;
также можно сделать шлифовку, фрезеровку, подрезку торцов;
нарезка резьбы.

Помимо основных элементов любого токарного станка, данный вид имеет дополнительное оборудование:

стол с планшайбой;
стойки для передвижения траверсы.

Затыловочные

Станки предназначены для обработки задних поверхностей зубьев инструментов. Также на нем можно выполнять и другие токарные работы. Отличает затыловочный станок особая конструкция суппорта. Затылование детали производится следующим образом:

вращательное движение детали;
возвратно-поступательное движение режущего инструмента к детали.

Винторезные

Наиболее распространенная группа станков. Широко используются в серийном и единичном производстве. Винторезные модели можно встретить и в мастерских, и в школах, и на любом производстве. Они отличаются простотой эксплуатации и обслуживания.

СПРАВКА! Токарно-винторезный станок является универсальной моделью для всевозможных обработок металлических заготовок. На нем можно выполнять различные виды резьбы: модульную, дюймовую, метрическую.

Конструктивные элементы:

станина;
передняя и задняя бабка;
суппорт;
фартук;
коробка подач.

Револьверный

Станки револьверной группы рассчитаны на обработку деталей из калиброванного прутка. Операции, которые могут выполняться на данном оборудовании:

точение;
расточка;
фасонное точение;
зенкерование;
сверление;
формирование резьбы;
развертывание.

СПРАВКА! Название станков данной группы происходит из-за специального держателя. Он может быть приводным или статическим. Приводной тип дает больше возможностей для проведения различных операций.

Универсальный

К универсальным токарным станкам относятся винторезные станки, так как на них можно выполнять практически любые операции по металлу.

Основные технические характеристики универсального станка:

скорость вращения (количество оборотов);класс точности; он указывается в маркировке изделия буквами С, В, Н, А, П;
число передач;
каких размеров детали можно устанавливать;
вес и габариты станка;
величина подачи и максимального перемещения по оси.

Кинематическая схема привода

В любом приводе все элементы, связанные между собой, оказывают определенное влияние друг на друга

То есть изучения движения только одного звена будет недостаточно, важно учитывать и их взаимное влияние. Для этого все силы в конструкции приводят к единой точке, как правило, это вал двигателя

Кинематическую схему привода называют эквивалентной, а параметры — приведенными.

Схемы этого оборудования состоят из таких основных элементов, как:

электродвигатель;
открытая передача;
редуктор;
приводной вал машины;
муфта.

Это классический состав кинематической схемы, некоторые элементы могут отсутствовать.

ПРИЛОЖЕНИЕ. Буквенные коды наиболее распространенных групп элементов; Рекомендуемая форма перечня элементов; Примерный перечень основных характеристик и параметров кинематических элементов;

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 1

Буквенные коды наиболее распространенных групп элементов

Буквенный код	Группа элементов механизмов	Примеры элементов
А	Механизм (общее обозначение)
В	Валы
С	Элементы кулачковых механизмов	Кулачок
		Толкатель
Е	Разные элементы
Н	Элементы механизмов с гибкими звеньями	Ремень
		Цепь
К	Элементы рычажных механизмов	Коромысло
		Кривошип
		Кулиса
		Шатун
М	Источник движения	Двигатель
Р	Элементы мальтийских и храповых механизмов
Т	Элементы зубчатых и фрикционных механизмов	Зубчатое колесо
		Зубчатая рейка
		Зубчатый сектор
		Червяк
Х	Муфты, тормоза
У

Таблица 2

Рекомендуемая форма перечня элементов

Зона	Позиц. обозначение	Наименование	Количество	Примечание

Таблица 3

Примерный перечень основных характеристик и параметров кинематических элементов

Наименование	Данные, указываемые на схеме
1. Источник движения (двигатель)	Наименование, тип, характеристика
2. Механизм, кинематическая группа	Характеристика основных исполнительных движений, диапазон регулирования и т.д.
	Передаточные отношения основных элементов.
	Размеры, определяющие пределы перемещений: длину перемещения или угол поворота исполнительного органа.
	Направление вращения или перемещения элементов, от которых зависит получение заданных исполнительных движений и их согласованность.
	Допускается помещать надписи с указанием режимов работы изделия или механизма, которым соответствуют указанные направления движения.
	Примечание. Для групп и механизмов, показанных на схеме условно, без внутренних связей, указывают передаточные отношения и характеристики основных движений
3. Отсчетное устройство	Предел измерения или цена деления
4. Кинематические звенья:
а) шкивы ременной передачи	Диаметр (для сменных шкивов – отношение диаметров ведущих шкивов к диаметрам ведомых шкивов)
б) зубчатое колесо	Число зубьев (для зубчатых секторов – число зубьев на полной окружности и фактическое число зубьев), модуль, для косозубых колес – направление и угол наклона зубьев
в) зубчатая рейка	Модуль, для косозубых реек – направление и угол наклона зубьев
г) червяк	Модуль осевой, число заходов, тип червяка (если он не архимедов), направление витка и диаметр червяка
д) ходовой винт	Ход винтовой линии, число заходов, надпись “лев.” – для левых резьб
е) звездочка цепной передачи	Число зубьев, шаг цепи
ж) кулачок	Параметры кривых, определяющих скорость и пределы перемещения поводка (толкателя)

Пример выполнения кинематической схемы

РОССТАНДАРТ ФA по техническому регулированию и метрологии НОВЫЕ НАЦИОНАЛЬНЫЕ СТАНДАРТЫ: www.protect.gost.ruФГУП СТАНДАРТИНФОРМ предоставление информации из БД “Продукция России” : www.gostinfo.ruФА ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ система “Опасные товары” : www.sinatra-gost.ru

Основные узлы, из которых состоит токарный станок по металлу

Любой токарный станок по металлу включает в себя основные конструктивные узлы и элементы.

Станина

Основной и самый крупный элемент, на котором крепятся все остальные детали. Это неподвижная деталь, представляющая собой две параллельные стенки, неподвижно соединенные между собой поперечинами. Станина имеет ножки-тумбы, в которых хранится инструмент.

Верхние рейки служат направляющими, по которым двигаются суппорт токарного станка и задняя бабка. Они могут быть плоского и призматического вида. Направляющие выполнены строго параллельно друг другу.

Передняя бабка

Эта деталь по-другому может называться шпиндельная бабка. Внутри нее находятся следующие детали:

шпиндель;
подшипники (два);
шкив;
коробка скоростей.

Передняя бабка поддерживает заготовку и придает ей вращение.

Шпиндель

Шпиндель является основной деталью передней бабки. Он представляет собой металлический вал конусообразной формы. В нем фиксируются различные инструменты, оправки и другие приспособления.

Шпиндель токарного станка, шейка и подшипники должны быть гладкими, чисто отшлифованными, без люфтов, потому что это влияет на качество расточки деталей. Шпиндель имеет резьбу, а в некоторых станках еще и специальную канавку для того, чтобы патрон самопроизвольно не открутился.

Механизм поперечной и продольной подачи

Суппорт может двигаться вдоль и поперек, благодаря механизму подачи. Направление задает трензель, находящийся в корпусе передней бабки. Снаружи станка есть рукоятки, которыми можно изменять направление и амплитуду движения суппорта.

Важно!

https://youtube.com/watch?v=SNAKlrlLhR8

Суппорт

Суппорт – это характерный элемент любого токарного станка, с помощью которого осуществляется перемещение режущего инструмента в продольном, поперечном и наклонном направлении. Продольное движение по салазкам станины производит каретка, поперечное совершает верхняя часть суппорта. Резцедержатели (одно или многоместные) устанавливаются в верхнюю часть суппорта.

Фартук

За корпусом фартука находятся механизмы, связывающие суппорт с зубчатой рейкой и ходовым винтом. Управление фартуком вынесено на корпус станка, что упрощает регулировку хода суппорта.

Задняя бабка

В заднюю бабку закрепляется деталь на шпинделе, поэтому этот элемент подвижный. Деталь состоит из двух частей: нижней – плиты и верхней – держателя шпинделя. Задняя бабка токарного станка движется по станине и может быть зафиксирована в любом месте благодаря рычажной рукоятке. Конус задней бабки называется пиноль. В нем крепится инструмент или приспособление. Также задняя бабка служит второй опорой при обработке длинных деталей.

Каретка

Каретка предназначена для продольного движения суппорта по салазкам станины. От ее исправности зависит свободное движение этого элемента.

Вал

Вал вращения шпинделя имеет две ручки включения. При среднем положении ручек он выключен. Положение вверх – вал вращается против часовой стрелки (рабочее движение), положение вниз – вал вращается по часовой стрелке (обратное движение).

Основные конструктивные особенности

Универсальный токарно-винторезный станок состоит из основных конструктивных узлов, которые являются типовыми элементами. К ним относятся:

суппорт;
станина;
упорная и шпиндельная бабки;
электрическое оборудование;
ходовой вал;
гитары шестерен;
коробка, которая обеспечивает выбор и смену подач;
ходовой винт – именно эта деталь отличает токарно-винторезный от стандартного токарного станка.

В зависимости от некоторых особенностей может различаться точность станка. Поэтому универсальное оборудование может быть как класса точности Н, так и повышенного – П.

Передние и задние бабки

У передней или шпиндельной бабки есть основная роль – фиксировать заготовку в обработке и передавать вращение заготовке от электрического двигателя.

Внутри корпусной части бабки расположен шпиндель. На корпусе станка снаружи монтируется рукоятка регулировки скорости. Задняя бабка или упорная необходима для фиксации заготовки.

Суппорт

Суппорт предназначен для того, чтобы перемещать резцедержатель с резцом в продольном, поперечном направлении по отношению к оси станка. Нижняя часть суппорта именуется салазками или кареткой.

Спустя определенное время работы станка суппорт будет нуждаться в регулировке, поскольку, в противном случае снизится скорость обработки. Регулировка от зазоров заключается в подтягивании клиновой планки.

По сравнению с другими деталями суппорт имеет большие размеры. Выбор резцедержателя определяется классом станка. Для крупногабаритного оборудования обязательно закреплять резцы дополнительно четырьмя винтами.

Коробка скоростей

Это основная часть привода шпинделя. Она осуществляет передачу энергии двигателя остальным частям станка. Еще одна функция – изменение частоты вращения шпинделя и скорости работы всего станка.

Коробка встраивается в корпус бабки шпинделя или в отдельном корпусном блоке. Изменение скорости может происходить бесступенчатым или ступенчатым способом. В стандартную коробку передач входят следующие составляющие:

система зубчатых передач;
клиноременная передача;
реверсивный электродвигатель;
электромагнитная муфта с системой торможения;
рукоять для переключения скоростей.

Работает коробка скоростей за счет шестерен.

Шпиндель

Это основная часть станка, которая сделана в виде вала с конусным отверстием для закрепления заготовок. Чтобы деталь имела высокую прочность и долговечность, ее изготавливают из высокопрочной стали.

В классическом варианте шпиндель сделан на высокоточных подшипниках качения. На опоре детали установлено специальное кольцо, которое обеспечивает точность работы станка.

На торце конструкции расположено коническое отверстие. Полость шпинделю необходима, чтобы установить пруток, помогающий при необходимости выбивать центр из посадочного места.

Непосредственно прочность и долговечность шпинделя зависит от имеющихся там подшипников.

Станина

Это основная часть станка, которая выполнена с помощью чугунного литья. К ней прикреплены все наиболее важные детали и элементы данной конструкции.

Сама станина состоит из двух стальных балок. Балки, в свою очередь, соединены между собой ребрами жесткости. У каждой из балок – соединение к двум направляющим.

Направляющие с обоих сторон относятся к призматической группе. Направляющая плоской формы расположена внутри с левой стороны.

Нарезание резьбы

Нарезать резьбу при помощи токарно-винторезного станка можно несколькими способами. Для этого используется плашка, метчик, резец и другие виды инструмента.

С их помощью есть возможность нарезать внутреннюю и внешнюю резьбу

При использовании резца важно соблюдать полностью технологию. Она включает:

правильную заточку резца;
аккуратную настройку режимов работы станка;
при помощи шаблона правильная установка резца по центру детали;
замер полученных размеров калибрами или шаблонами.

В такой работе недопустим брак в виде заострений, рваных нитей, задир и дробления.

Электрический блок управления

В стандартный блок управления токарно-винторезным станком входит сразу несколько рукояток и кнопок:

рукоятка для настройки количества оборотов;
система управления для установки параметров резцовой поверхности;
рукоятки для управления суппортом.

Станок с ЧСПУ обладает более сложным устройством, но при этом может работать без участия оператора на промежуточных этапах.

Фартук

В фартуке токарно-винторезного станка расположены механизмы, которые преобразуют вращательное движение ходового винта и ходового вала в поступательное движение суппорта.

Область применения

Для понимания взаимосвязей отдельных деталей в полной структуре агрегата составляются кинематические схемы. На них отображают последовательность передачи различных видов перемещения деталей: вращательного или поступательного движения. Например, можно последовательно проследить передачу вращения от электродвигателя через передаточные звенья к конечному устройству.

Например, кинематическая схема токарного станка наглядно показывает, как передаётся вращательное движение якоря двигателя, к редуктору и к исполнительному механизму (передней бабке). На ней отображается путь поступательного движения подачи заготовки и режущего инструмента. На каждой схеме все детали машин объединены в единый стройный механизм.

Подобные схемы позволяют понять принцип работы самых сложных механизмов. К таким системам относится газораспределительный механизм (ГРМ) двигателей внутреннего сгорания. При рассмотрении системы сжатия педального механизма можно определить физические параметры каждого элемента, величину и направление сил действующих на них.

Важное значение имеют подробные кинематические схемы, составленные для комплексных обрабатывающих центров. Схемы механизмов типа бипод обладают гибридной кинематической структурой. Они объединяют: станину, механизмы параллельной кинематики, систему удержания заготовок и подачи режущего инструмента

Механизм подачи инструмента специальный многоцелевой механизм для содержания различного режущего инструмента и подачи его в необходимое время к поверхности заготовки для осуществления обработки поверхности

Они объединяют: станину, механизмы параллельной кинематики, систему удержания заготовок и подачи режущего инструмента. Механизм подачи инструмента специальный многоцелевой механизм для содержания различного режущего инструмента и подачи его в необходимое время к поверхности заготовки для осуществления обработки поверхности.

Классификация подшипников качения

Подшипником называют опору или направляющую, определяющую положение движущихся частей по отношению к другим частям механизма. Подшипники качения работают преимущественно при трении качения и состоят из двух колец, тел качения и сепаратора, отделяющего тела качения друг от друга, удерживающего на равном расстоянии и направляющего их движение. По наружной поверхности внутреннего кольца и внутренней поверхности наружного кольца (на торцовых поверхностях колец упорных подшипников качения) выполняют желоба – дорожки качения, по которым при работе подшипника катятся тела качения.

В некоторых узлах машин в целях уменьшения габаритов, а также повышения точности и жесткости применяют так называемые совмещенные опоры: дорожки качения при этом выполняют непосредственно на валу или на поверхности корпусной детали.

Некоторые подшипники качения изготовляют без сепаратора. Такие подшипники имеют большее число тел качения и, следовательно, большую грузоподъемность. Однако предельные частоты вращения бессепараторных подшипников значительно ниже вследствие повышенных моментов сопротивления вращению.

Нагружающие подшипник силы подразделяют на:

радиальную, действующую в направлении, перпендикулярном оси подшипника;
осевую, действующую в направлении, параллельном оси подшипника.

Подшипники качения классифицируют по следующим основным признакам:

по форме тел качения — шариковые и роликовые, причем последние могут быть с роликами: цилиндрическими короткими, длинными и игольчатыми, а также бочкообразными, коническими, бомбинированными – с небольшой (7…30 мкм на сторону) выпуклостью поверхности качения и витыми — пустотелыми;
по направлению воспринимаемой нагрузки — радиальные, предназначеиные для восприятия воспринимать и осевые силы); радиально-упорные — для восприятия радиальных и осевых сил; подшипники регулируемых типов без осевой силы работать не могут; упорные — для восприятия осевых сил, радиальную силу не воспринимают; упорно-радиальные — для восприятия осевых и небольших радиальных сил;
по числу рядов тел качения — одно-, двух- и четырехрядные;
по основным конструктивным признакам — самоустанавливающиеся (например, сферические самоустанавливаются при угловом смещении осей вала и отверстия в корпусе) и несамоустанавливающиеся; с цилиндрическим или конусным отверстием внутреннего кольца, сдвоенные и др..

Деление подшипников в зависимости от направления действия воспринимаемой нагрузки носит в ряде случаев условный характер. Например, шариковый радиальный однорядный подшипник успешно применяют для восприятия не только комбинированных (совместно действующих радиальной и осевой), но и чисто осевых нагрузок, а упорно-радиальные подшипники обычно используют только для восприятия осевых нагрузок.

Кроме основных подшипников каждого типа выпускают их конструктивные разновидности.

Чтение кинематических схем

Система отечественных стандартов определяет перечень и правила обозначения каждой используемой детали. Таких изображений существует более двух сотен.Все знаки располагаются с соблюдением последовательности передачи движения от элемента к элементу. Они имеют своё графическое изображение. Например, подшипники качения и скольжения обозначаются двумя параллельными линиями заданной толщины. Муфта отображается в виде системы зубьев, которые входят в зацепление. В зависимости от применяемого знака, можно определить, какая муфта изображена: предохранительная или кулачковая.

Для станков, вал обозначается длиной сплошной линией, на котором располагаются различные элементы. Обозначение червячной передачи позволяет определить направление передачи обоих видов движений: поступательного и вращательного.

Чтение названий осуществляется на основании принятых наименований.Каждое имеет свою аббревиатуру. Она состоит из одной заглавной буквы и одной цифры. Вид обозначается заглавными буквами, например,К – кинематические, Г – гальванические. Тип цифрами, например, 1 – структурные, 2 – функциональные, 3 – принципиальные. Более подробный перечень таких обозначений можно найти в соответствующих таблицах. Таким образом, название может состоять из нескольких обозначений: ЭЗ – это схема электрическая принципиальная; К3 – кинематическая принципиальная.

Чтение кинематических схем

Виды и типы схем в электрике

В электрических схемах и чертежах насчитывается сотни символов, которые разделяются на:

принципиальные;
принципиально-монтажные;
монтажные.

В электрике и автоэлектрике широкое применение имеют электрические схемы для различных целей:

плановое техническое обслуживание;
переоборудование авто (установка дополнительного оборудования, к примеру, газового);
устранение дефектов при работе сети освещения, сигнализации, систем безопасности.

Электросхемы классифицируются следующим образом:

Структурная. Дает представление о принципе работы электроустановки автомобильного агрегата. По направлению стрелок определяется последовательность работы узла в целом.
Функциональная. Показывает не только принцип устройства, но и указывает какие элементы установлены.
Принципиальная. Поясняет принцип работы распределительных сетей, автомобильной сети, систем безопасности.
Монтажная. Показывает схематичность установки и размещения оборудования (розеток, выключателей, светильников, систем освещения автомобиля и т. д.).
Объединенная (принципиально-монтажная). В данной схеме описывается место установки и принцип работы оборудования.