Определение общего числа возможных вариантов для разрабатываемого привода, страница 6

Выбор основного размера D переднего конца шпинделя.

Статистические данные позволяют практически однозначно связать основной размер переднего конца шпинделя D с характерным размером станка.

При помощи таблицы № [1] определяем основной размер переднего конца шпинделя. D= 152, 4 мм.

Определение диаметров шеек и отверстия шпинделя.
Диаметры шеек шпинделя под подшипники d и d₁ d₂,

При проектных расчётах можно принимать для фрезерных станков:
d = 0,75*D = 0,75*152,4 = 114,3 , принимаем d = 120 мм;
d1 = 0,85*d; d2 = 0,85*120 = 102, принимаем d₁= 100 мм;
d2 = 0,6 * 100 = 60 мм.

Определение параметра быстроходности.

d*n = 115 * 1800 = 207 000 = 2,07 * 10⁵ мм*об/мин.

По заданному значению, используя справочную литературу,  выбираем схему 2 табл. 3 [1]:

В передней опоре установлены 2 подшипника

типа 697724, в задней 1 – типа 2007120. Последние 2 цифры в обозначении

(пока это нули) определяют диаметр отверстия подшипника. Разделив величину

диаметра отверстия в подшипнике на цифру 5, получим число,

обозначающее его размер.

Для передней опоры d = 120 мм, значит, диаметр отверстия в подшипнике обозначается числом: 24 = 120: 5, Соответственно для задней опоры диаметр обозначается 20 = 100:5.

Полные номера подшипников запишутся: 697724 - для передней опоры; 2007120 - для задней опоры.

Определение радиальной жесткости передней и задней опор.

Определяем радиальную жесткость передней ( j 1 ) и задней ( j 2 )

опор шпинделя.

Для этого сначала в табл. 4 [1] по номерам подшипников

(697724), их количеству (1 шт.) и конструктивному оформлению находим

код передней опоры - 50.  , для задней опоры (подшипник 2007120 –  41). Далее по этому коду в прил. Б находим числовые значения j'₁ , j'₂ и, суммируя их, определяем j₁.

Жёсткость передней опоры: j'₁=14, j'₂ = 14,   j₁=14+14=28 МН/см.

Жёсткость задней опоры: j'₁=14, j'2 = 14,   j₁=14+14=9,66 МН/см.

Определение оптимального межопорного расстояния.

Определяется оптимальное расстояние между опорами l, при котором обеспечивается максимальная жесткость шпиндельного узла. При этом величина консольной части шпинделя, в первом приближении, принимается a=d = 120 мм.

Модуль упругости для стального шпинделя Е = 20 МН/см2. Момент инерции

сечения между опорами для вала с отверстием при d=90 мм = 9 см и

= 46 мм = 4,6 см (см. рис. 6):

Податливость опор

Определяем параметры уравнения определения l.

Длина межопорного расстояния принимается равной: l =27,1 см = 271 мм.

При этом  выдержано ограничение:

Определение действительной суммарной жесткости на переднем конце шпинделя.

Определяем осевой момент инерции шпинделя на консольной части J₁:

см.

По таблице [1] определяем коэффициент, учитывающий наличие в передней опоре защемляющего момента ξ₃  = 0,4.

Общую податливость шпиндельного узла определяем по формуле:

Действительная суммарная жёсткость на переднем конце (торце) шпинделя определяется по зависимости:

 

Рассматриваемый шпиндельный узел относится к низкоскоростным, допустимые границы суммарной жесткости для этого типа шпинделей: j_Σ = 200… 800 Н/мкм, Полученное значение жесткости находится в пределах этих границ.. Учитывая сравнительно большой диаметр шпинделя, высокую жесткость передней опоры, можно считать полученный результат вполне удовлетворительным.