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中捷机床机械传动系统原理

来源:www.zjcmachine.com         发布时间:2019-04-02

摘要:传动系统是沈阳中捷机床运行的核心部件,以ZQ3080×20型摇臂钻床为例,阐述了摇臂钻床机械传动系统和液压控制系统的工作原理,分析了机床在运行中常见的转速丢失和混乱、转矩不足的故障现象,为使用者更好的维护机床,快速进行故障诊断提供参考。

 

0、引言

摇臂钻床是一种广泛应用于孔加工的机床。目前,机加工分厂使用的钻床主要有ZQ3080×25型、ZQ3080×20型,主要用于钻孔、扩孔、攻螺纹等工作。

 

沈阳中捷机床

1、机械传动系统原理

 

摇臂钻床机械传动系统复杂,变速级数多,变速范围大,以ZQ3080×20型摇臂钻床为例,主轴变速传动机构安装在主轴箱上部,主轴传动系统如图1所示。

 


5、6:二联滑移齿轮 9、10:二联滑移齿轮 16、17:内外齿滑移齿轮 21、22:二联滑移齿轮其余。 齿轮注:(图中数字为齿轮齿数)。

主传动上设有8根传动轴Ⅰ-Ⅷ,在第Ⅱ轴上设有主轴正反转摩擦离合器,它可使主轴平稳无冲击的变换旋转方向,并可防止电机过载。在Ⅵ轴上设有扭矩保险离合器,当主轴负荷超过允许大扭矩的25%时,离合器打滑,防止损坏传动系统的其他环节。在Ⅶ轴上安设的滑移齿轮,可实现主轴空档。主轴的变速通过Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ四根轴上的二联滑移齿轮,与固定齿轮间的不同啮合,使主轴可以获得2×2×2×2=16个转速级数,转速范围由20 r/min~1 600 r/min。

 

 

在日常的加工中,工人一般使用的速度有100 r/min、125 r/min、200 r/min 及250 r/min。以125 r/min为例,由图1及图2可知,此时主轴上的4个二联齿轮动作,Ⅲ轴上的滑移齿轮6与Ⅳ轴固定齿轮8啮合,Ⅳ轴上的滑移齿轮21与Ⅴ轴的固定齿轮20啮合,Ⅴ轴的滑移齿轮10与Ⅵ轴的齿轮12啮合,Ⅶ轴的滑移齿轮内外齿轮分离,内齿16与Ⅵ轴的12啮合,形成如下的传动过程,输出转速为125 r/min。

 

2、液压控制系统原理

 

滑移齿轮的移动换位是由液压系统控制的,操纵机构液压系统安装在主轴箱上,用以实现主轴正反转、停车(制动)、空挡,预选及变速(包括“缓速”),润滑主轴变速和主轴进给变速传动系统的各零部件等,操纵机构液压原理图如图3所示。

 

2.1主轴停车

 

主轴停车,如图3所示为125 r/min主轴停车状态,此时主电机带动齿轮泵旋转,整个液压系统处于低压状态,从齿轮泵输出的油液,其中大量的油液经管路②流入操纵阀2的a孔,经操纵阀油路转换后由阀1的中 心孔,再到C-C截面的横向孔和管路③流入分流器,经分流器分流后到各个润滑处,回到安放在主轴箱上的油池。另一部分油液经B-B截面的管路⑧到制动轴的油缸9内,由于液压系统内的油为低压油,制动摩擦离合器11在弹簧10的作用下被压紧,使制动轴上的齿轮不能转动,主轴立即停车。

 

2.2主轴正转

 

主轴正转,将操纵手柄19转至主轴正转的位置时,阀1相对于阀2顺时针旋转45°,参见正转E-E截面,管路③的油源被切断,使液压系统形成压力油,从齿轮泵输出的压力油到达阀2的a孔,其中的一股压力油经操纵阀转换后,经由管路⑧流入制动轴的油缸9,推动活塞向下运动压缩弹簧10,松开制动摩擦离合器11,为主轴旋转创造条件。另一股压力油经操纵阀油路变换后,由阀1的中 心孔流入E-E界面的c孔,再到A-A截面的管路⑤流入油缸18,向上推动活塞17和拨叉13,压紧主轴正转摩擦离合器14,接通了主电机到主轴的传动链,使主轴正转。油缸15中的油液经管路⑥流进A-A截面的b孔,再经E-E截面流入阀1 的横向槽和经D-D 截面的环形槽及d孔,流入C-C 截面的管路③,经分流器回到油池。上述过程,在转动手柄19到正转的位置的瞬间即可完成。主电机带动齿轮泵继续旋转,油泵输出的油液除保持液压系统处于锁定压力状态外,大部分油液经溢流阀和分油器,润滑主轴变速和主轴进给传动系统的诸部件,回到油池。

 

2.3主轴反转

 

主轴反转,主轴反转与主轴正转相似,将操纵手柄19转到反转位置,阀1相对阀2逆时针旋转45°,参见反转E-E截面。液压泵来油经油管②流入C-C截面的a孔,经操纵阀转换后,压力油由E-E截面的b孔,流到A-A截面的管路⑥进入油缸15,向下推动活塞16和拨叉13,压紧主轴反转摩擦离合器12,使主轴反转,油缸18中的油液由油管⑤流入A-A截面的c孔,经操纵阀转换后经C-C截面的d孔流入油管③,流回油池。在主轴正传或反转的过程中,也可以旋转旋钮3和4,预选主轴转速或进给量。当工作完成时,将手柄19转回停车位置,主轴停车,油路分配如前述—主轴停车。

 

2.4 主轴变速

 

主轴变速与缓速,主轴停车、正转、反转是在水平方向转动操纵手柄19,而主轴变速与空档则是在垂直方向转动操纵手柄,如图3所示。当将手柄19搬至变速位置时,阀1相对于阀2向上移动一个位置,即图3中阀1 中A-A截面至E-E截面相对于阀2 上移一个位置,A-A截面阀1的截面应为B-B截面阀1的截面形状,B-B截面阀1的截面应为C-C 截面阀1 的截面形状,依此类推。从油泵输出的压力油从油管②流入C-C截面的阀2的a孔,再经操纵阀油路变换后,流到D-D截面的管路④,参见变速D-D截面,进入主轴转速预选阀21 和主轴进给量预选阀22,如图3 所示,每个预选阀控制着4个液压缸,实现16级速度变换。其中一股压力油直接流进各变速油缸的下腔,另一股压力油经预选阀21、22的油路变换后流进各变速油缸的上腔,由帕斯卡原理,油缸的上下两腔的压强相等,但由于上腔面积大于装有活塞杆的下腔面积,由公式[3]F=P×S 知,上腔压力大于下腔压力,形成压力差,当压力油从上腔流进,将推动活塞杆向下移动,带动传动轴上的滑移齿轮脱开或啮合,实现变速。当油缸的上腔液压油与21、22的回油口接通,压力油流回油池,活塞在下腔的压力油的作用下向上移动,带动传动轴上的滑移齿轮做反方向移动,重新调整滑移齿轮的位置,实现变速。具体哪个油缸上腔进油或回油,决定于预选阀21和22的所选定的主轴速度和进给量。