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

2.2.6 Реверсивные механизмы

Реверсивные механизмы применяются для изменения направления движения рабочих органов станков. Для этой цели используются цилиндрические и конические трензели, а также могут применяться некоторые другие механизмы (шариковые вариаторы, планетарные механизмы и др.), основным назначением которых является что-либо иное.

Некоторые конструкции трензелей показаны на рис. 2.6:

- в цилиндрическом трензеле с двумя паразитными колёсами (см. рис. 2.6,а) колесо Z₁ установлено на ведущем валу I, вращающемся в одном направлении, Z₄ – на ведомом валу II, направление вращения которого должно меняться. паразитные колёса Z₂ и Z₃ находятся на осях поворотной (относительно вала II) косынки, при установке которой в одно или другое крайнее положение обеспечивается переключение механизма и реверс движения вала II. Так, при установе косынки в левое положение оказываются последовательно сцепленными колёса Z₁, Z₂, Z₃, Z₄, и будет обеспечиваться передаточное отношение . Валы I и II будут вращаться в разных направлениях.

При установе косынки в правое положение оказываются сцепленными колёса Z₁, Z₃, Z₄, и обеспечивается передаточное отношение . Вал II будет вращаться в том же направлении, что и вал I.
Примечание. Передаточные отношения отрицательными не бывают. знак "–" в выражениях (здесь и далее в параграфе) поставлен условно с целью показать, что валы зубчатой передачи наружного зацепления вращаются в разные стороны.

Конструкция трензеля такова, что абсолютная величина передаточного отношения при реверсе не меняется, а значит скорости прямого и обратного ходов узла, в приводе которого установлен такой трензель, будут одинаковыми. Механизмы имеют малую длину вдоль осей; встречаются в приводах подач настольных токарных станков.

В современных станках такие механизмы не находят применения вследствие ряда недостатков (консольное крепление колёс, трудность осуществления смазки, тенденция паразитных колес либо расклинить ведущее и ведомое колёса, либо выйти из зацепления и т.д.).


Примечание. механизм весьма ценен в познавательном плане. Так, анализ конструкции трензеля позволяет сделать заключение: при нечётном числе валов в кинематической цепи и передающих движение цилиндрических колёс наружного зацепления валы I и II будут вращаться в одном направлении, при чётном – в противоположных. Этим правилом можно воспользоваться и в других случаях. Но всегда надо быть внимательным: правило по части числа колёс справедливо для цепей, где промежуточные колёса – паразитные. Если же на одном промежуточном валу или на каждом имеется по два колеса – на одно передаётся движение с предшествующего вала, а с другого передаётся движение на следующий вал, то эти два колеса при подсчёте следует принимать за одно, что неудобно, лучше считать число валов.

- в цилиндрическом трензеле с муфтой (см. рис. 2.6,б) движение с вала I на вал II передаётся либо двумя колёсами (1-м и 2-м, если муфта включена вправо), либо тремя (3, 4 и 5, муфта влево). При этом обеспечиваются передаточные отношения или .

В первом случае валы имеют разные направления вращения, во втором – одинаковые. Передаточные отношения в общем случае по абсолютной величине не совпадают. Поскольку соответствующие колёса постоянно сцеплены, колесо вала I, соединённое с ним муфтой, передаёт крутящий момент, а колесо, не соединённое с валом, вращается вхолостую.
Механизмы с кулачковыми (см. рис. 2.6,б) и зубчатыми муфтами часто применяются в приводах подач станков. В быстроходных механизмах холостые колеса и сцепные муфты следует располагать на реверсируемом валу, поскольку моменты инерции муфт меньше, чем зубчатых колес, с которыми они сцепляются.
В шпиндельных бабках станков, где требуется частое реверсирование, применяют механизмы с фрикционными муфтами. Т.к. моменты инерции фрикционных муфт много больше моментов инерции зубчатых колёс, то муфты следует располагать на ведущем валу;
- цилиндрический трензель с передвижным блоком шестерён (см. рис. 2.6,в) аналогичен по составу передач предыдущему реверсивному механизму, а по принципу действия – группе передач на две скорости (см. рис. 2.2,а);
- цилиндрический трензель с передвижным колесом (см. рис. 2.6,г) имеет не пять колёс, как два предыдущих механизма, а четыре. Передвижное колесо Z₁ может быть сцеплено либо с колесом Z₂, либо Z₃. Это возможно, если Z₂=Z₄, а ось шестерни Z₃ лежит, естественно, не в плоскости валов I и II. Паразитная шестерня Z₃ выполнена широкой с тем, чтобы колёса Z₁ и Z₄ при одновременном сцеплении с ней не оказались в одной плоскости и не сцепились друг с другом. Трензель обеспечивает равные по величине передаточные отношения:
;
- конические трензели могут быть выполнены с муфтой (см. рис. 2.6,д) либо с передвижным блоком шестерён (см. рис. 2.6,е). Два зубчатых колеса Z₁и Z₂, находясь в зацеплении с колесом Z₃, вращаются в противоположных направлениях. Реверсирование производят переключением муфты М (д) или перемещением блока колес Z₁-Z₂ (е).
Передаточные отношения в любом варианте конструкции будут:

Первый вариант трензеля конструктивно сложнее, второй вариант требует более сложного и мощного механизма переключения, поскольку необходимо обеспечивать точность и неизменность положения передвижного блока. В нём усилие, действующее вдоль оси включенной подвижной шестерни, воспринимается фиксатором механизма переключения, что снижает жёсткость передачи, поэтому данная схема используется сравнительно редко. Механизм с кулачковой муфтой обладает большей жёсткостью и применяется более широко;
- на рис. 2.6,ж показан реверсивный зубчатый механизм для преобразования вращательного движения в возвратно-вращательное. Ведущим звеном является колесо Z₁, ведомым – диск с составным колесом, имеющим два концентричных зубчатых сектора Z₂ и Z₄ (один – внутреннего, другой – наружного зацепления), соединенных по концам зубчатыми секторами Z₃. Ось колеса Z₁ при зацеплении с различными секторами меняет свое расположение, что производится при помощи копировального механизма. Во время работы направление (и частота) вращения ведомого колеса меняются в зависимости от того, с каким сектором сцеплено ведущее колесо.