Металлорежущие станки, наряду с прессами и молотами, представляют собой тот вид оборудования, который лежит в основе производства всех современных машин, приборов, инструментов и других изделий

а+б ³ в+(15…24) (2.1)
Аналогично: и
в+г ³ б+(15…24) (2.2)
Выражения (2.1) и (2.2) называют условиями сцепляемости.
Подобранные сменные колёса всегда следует проверять по условиям сцепляемости.

2.2.4.3 Наборы сменных колёс могут быть пятковыми, чётными и универсальными. В первых двух числа зубьев кратны, соответственно, 5 и 4. Пример пяткового набора: 20, 25, 30, 35, ..., 120. В наборы может включаться колесо 127 для обеспечения работ в дюймовой системе измерений.

2.2.4.4 Имеется значительное количество способов подбора сменных шестерён гитары. Рассмотрим суть одного из них – способа подбора с разложением передаточного отношения на множители.


Пример. Пусть требуется подобрать из пяткового набора шестерён: 20, 25, 30, 35,..., 120, четыре колеса, обеспечивающие передаточное отношение
Представим передаточное отношение в виде двух дробей, разложив числитель и знаменатель на множители: . Затем умножим числитель и знаменатель каждой дроби на какое-либо число, чтобы в результате получить числа из набора шестерён: .
Проверим результат подбора по условиям сцепляемости, приняв из скобок условий (2.1) и (2.2) число 20:
30+45>20+20 (первое условие выдерживается),
20+40<45+20 (второе условие не выдерживается).


Если условия сцепляемости (одно или оба) не выдерживаются, то можно переставить местами числитель с числителем, или знаменатель со знаменателем, или дроби.
Переставим в примере знаменатели: тогда получится: 30+40>20+20 и 20+45>40+20, т.е. условия сцепляемости при таком подборе выдерживаются.

2.2.5 Механические вариаторы скоростей

Непрерывное и плавное изменение в определённом диапазоне скоростей движения рабочих органов обеспечивается приводами с бесступенчатым регулированием. При бесступенчатом регулировании возможно обеспечение экономических режимов резания и сокращение машинного времени на обработку, сокращение времени на холостые ходы. Регулирование скорости приводов производится на ходу станка. Различают механические, гидравлические и электрические приводы бесступенчатого регулирования. В механических бесступенчатых приводах станков находят применение механические фрикционные передачи (механические фрикционные вариаторы скоростей).

Некоторые из фрикционных вариаторов показаны на рис. 2.5:

- во фрикционно-лобовом вариаторе или лобовой передаче (см. рис. 2.5,а) ведущим элементом может являться ролик 1, имеющий возможность осевого перемещения по валу I, вращающемуся с постоянной скоростью, ведомым – диск 2, закреплённый на валу II, скорость вращения которого должна варьироваться. Передаточное отношение механизма:

где r₁ и r₂ – радиусы средней точки линии контакта ролика и диска, при этом r₁ – постоянный (r₁ = const), а r₂ – изменяемый (r₂ = var);
_р  0,98 – коэффициент, учитывающий проскальзывание в передаче.
При переходе ролика через ось диска направление вращения последнего меняется.
Детали передачи изготавливаются: ролик – из чугуна или стали с обкладкой из кожи, из пластмассы, текстолита; диск – из чугуна или стали.
Достоинства вариатора: простота конструкции и низкая стоимость.
Недостатки: увеличенное проскальзывание из-за различных скоростей точек по линии контакта, принадлежащих ролику и диску, в связи с чем – сильное срабатывание роликов при большой их ширине и неспособность механизма передавать большие моменты при малой ширине роликов; малый КПД;
- в вариаторе с коническим диском или сфероконическом (см. рис. 2.5,б) движение коническому диску 2 передаётся установленным на валу электродвигателя диском 1, имеющим форму сферического сегмента.
Передаточное отношение механизма (r₁ = var, r₂ = var) изменяется при повороте корпуса двигателя и соответствующем изменении положения оси вала I.
Диски механизма изготавливаются: ведущий – из стали или чугуна; ведомый – из текстолита.
Вариатор является маломощным поскольку площадь контакта фрикционных тел мала (теоретически – точка);
- в вариаторе с раздвижными конусами (см. рис. 2.5,в) имеются две пары раздвижных конических дисков (конусов), образующих попарно ведущий и ведомый шкивы. Движение с одной пары конусов на другую может передаваться стандартным или специальным клиновым ремнем, специальной цепью или стальным кольцом. Изменение скорости достигается путём одновременного раздвигания одной и сближения другой пары конусов. При этом изменяются радиусы средней точки линий контакта ведущей и ведомой пар конусов с ремнём (цепью, кольцом), а, следовательно, и передаточное отношение. Оно равно:
, r₁ = var, r₂ = var.
Примечание. Пары конусов передают движение с одной на другую не непосредственно, а через промежуточное звено (например, ремень). Поэтому передаточное отношение есть произведение двух дробей, в которых знаменатель первой и числитель второй – один и тот же параметр, относящийся к промежуточному звену. Приведённое выражение для i – результат сокращения изначального выражения.

Материал конусов: сталь, чугун, текстолит.

Максимальная окружная скорость, допускаемая передачей – до 15-18 м/с; КПД – в пределах 0,8-0,9. Наибольшая передаваемая мощность – от 2,5 квт (для вариаторов со стандартными клиновыми ремнями) до 25 квт (для цепных вариаторов). Вариаторы со стальным закалённым кольцом могут передавать мощность до 7 квт. Вариаторы со специальным клиновым ремнем имеют достаточно большой диапазон регулирования.
Вариаторы нетребовательны к уходу; их недостатки – значительные габариты и падение мощности с уменьшением скорости;
- в вариаторе Светозарова или торовом (см. рис. 2.5,г) имеются ведущая и ведомая чашки 1 и 2 и три промежуточных ролика 3. Контактные поверхности этих тел в сечениях по оси представляют собой дуги окружности. При изменении положения роликов изменяются рабочие диаметры ведущей и ведомой чашек (или: радиусы средней точки линий контакта чашек с промежуточными роликами) и передаточное отношение, которое определяется также, как для предыдущего механизма.
Чашки вариатора изготавливаются из закалённой стали ШХ15, промежуточные ролики – из такой же стали или из текстолита.
Передаваемая мощность 1,7-20 квт и более; КПД – в пределах 0,92-0,98.
Достоинства: надёжность в работе; износостойкость (т.к. мало относительное скольжение на контактных поверхностях роликов и чашек); простота управления; высокий КПД; бесшумность; автоматическое прижатие рабочих элементов; технологичность фрикционных поверхностей;
- в шариковом вариаторе (см. рис. 2.5,д) имеются ведущая 1 и ведомая 2 чашки с внутренними коническими контактными поверхностями и четыре промежуточных шарика 3, прижимаемых к контактным поверхностям направляющими роликами 4. Оси вращения шарика и направляющего ролика всегда параллельны. Для изменения радиусов окружностей контакта шариков с ведущей и ведомой чашками, а значит и передаточного отношения, необходим поворот осей вращения шариков. Он осуществляется при повороте осей направляющих роликов. Для этого ролики устанавливаются внутри кольцевых червячных колёс, сопрягаемых с червяком, приводной вал которого расположен по оси чашек.
Поскольку передаточное отношение этого механизма определяется радиусами окружностей контакта не ведущего и ведомого элементов (см. примечание выше), а шариков, являющихся промежуточными звеньями, с ведущей и ведомой чашками, то оно будет равно:
, r₁ = var, r₂ = var.
Шариковые вариаторы допускают изменение передаточного отношения в большом диапазоне, обеспечивая одинаково значительные ускорение (r₁>r₂) и замедление (r₁2) скоростей, их равенство (r₁ ≈ r₂).
вращение валов I и II может происходить как в одном направлении (при расположении оси вращения шариков под углом к оси вращения чашек от 0^о примерно до ±40^о), так и в разных (когда этот угол от примерно 50^о до 90^о).
Материал чашек, шариков и роликов – закалённая сталь ШХ15.
Вариаторы работают в масле и потому весьма долговечны. Их КПД находится в пределах 0,8-0,85.