Расчет на ЭВМ шпиндельного зла
5 РАСЧЕТ НА ЭВМ ШПИНДЕЛЬНОГО ЗЛА
5.1 Описание конструкции шпиндельного зла
Шпиндель выполняем в качестве отдельного зла выполненного в отдельном корпусе. Вращающийа момент с выходного вала коробки скоростей на шпиндель передается через шлицевое соединение. Принимаем следующую конструкцию данного зла: шпиндель располагается на двух опорах состоящих из подшипников качения. Переднюю опору выполняема комплексной, состоящей из трех радиально-упорных шариковых подшипников типа 4612У поставленных по схеме триплекс-тандем О-образная основные характеристики, которых приведены в таблице 5.1. Заднюю опору выполняем также комплексной, состоящей из двух радиально-упорных шариковых подшипников типа 3620У поставленных по схеме дуплекс-тандем основные характеристики, которых приведены в таблице 5.1.Предварительный натяг в прах шпинделя создаем следующим образом:
в передней опоре с использованием специальной разжимной гайки;
в задней опоре с применением специальных регулировочных колец.
Таблица 5.1
Основные технические характеристики подшипников шпиндельного зла.
| Опора
Шпинделя |
Обозначение
подшипника |
Посадочный
диаметр d,мм |
Наружный
диаметр D,мм |
Ширина
B,мм |
Грузоподъемность
кН |
|
|
Динамическая C |
Статическая С0 |
|||||
|
Передняя |
3622У |
100 |
150 |
24 |
122 |
116 |
|
Задняя |
3622У |
100 |
150 |
24 |
122 |
116 |
Передний конец шпинделя выполняема в соответствии ГОСТ24644-81 с внутренним метрическим конусом с конусностью 7:24 по ГОСТ15945-82 обозначением 50, и передачей крутящего момента через торцовые шпонки (в соответствии с типовой компоновкой шпиндельного зла для обрабатывающих центров).
Предполагаем смазывание шпиндельного зла жидким смазочным материалом, основные параметры которого рассчитаем далее.
Для плотнения шпиндельного зла принимаем динамическое бесконтактное плотнение. Также предусматриваем подвод СЖа через шпиндельный зел, что облегчает словия обработки в зоне резания.
Для изготовления шпинделя применяем сталь 1ХНА с цементацией и закалкой до твердости 5Е60HRC в соответствииа с рекомендациями [1] для шпинделей станков с ЧПУ и многоцелевых станков, для которых требуется повышенная износостойкость поверхностей, используемых для центрирования и автоматического закрепления инструментов. Основные характеристики применяемой стали, приводим в форме таблицы 5.2
Таблица 5.2
Основные механические характеристики стали 1ХНА
|
Марка стали |
Диаметр заготовки |
а5.2 Определение действующих нагрузок и моментовСоставляем расчетную схему (рис 5.1) по чертежу определяем основные линейные размеры необходимые для дальнейших расчетов и проставляем их на расчетной схеме. img src="images/image-image014-2031.gif.zip" title="Скачать документ бесплатно"> 5.3 Проверка шпиндельного вала на выносливостьВ соответствии с рекомендациями [2] проверочный расчет шпиндельного вала на выносливость сводим к определению коэффициента безопасности вала в опасном сечении. В соответствии с рис.5.1 опасным сечением будет сечение шпинделя под передней опорой. определяем момент сопротивления и полярный момент сопротивления сечения вал постоянные и переменные составляющие циклов перемены напряжений. 5.4 Проверочный расчет подшипников качения на долговечностьПроизводим проверку подшипников качения передней эпюры, т.к. она является наиболее нагруженной. Определяем радиальную нагрузку на один подшипник с четом того, что в опоре становлено три подшипника:
5.5 Расчет жесткости опор шпинделяРасчет жесткости шпиндельных опор выполняем в соответствии с рекомендациями ([1],с.174-177). Определяем силу предварительного натяга, Н ([1],т.6.15,с.154): а5.5 Расчет жесткости шпиндельного злаОпределим радиальное перемещение переднего конца шпинделя сначала в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, затем определим суммарное перемещение. Причем для добства представления формулы в отчете разбиваем ее на логические составные части Zi. Вместо крутящего момента прикладываем эквивалентное усилие:
5.5 Расчет системы смазки шпиндельного злаПринимаем циркуляционную систему смазки, при которой масло автономной системой постоянно подается в шпиндельный зел. Определим минимально допустимый расход жидкого смазочного материала: агде аimg src="images/image-image346-101.gif">а- вязкость масла при рабочей температуре опоры,img src="images/image-image348-97.gif">/c; img src="images/image-image350-100.gif">а- коэффициент, характеризующий тип подшипника; img src="images/image-image352-103.gif">а-а коэффициент, характеризующий словия нагружения; img src="images/image-image356-100.gif">а- коэффициент, зависящий от рабочей температуры подшипника; |
img src="images/image-image344-105.gif">
а- акоэффициент, характеризующий словия выхода масла из рабочейа зоны подшипника;