Особенности проектирования и расчета главного привода металлорежущих станков

Зависит от размеров и точности опор и сопряженных деталей и технологичности конструкции.

5.3   Выбор типа опор и компоновочной схемы опор шпиндельного узла.

Поскольку на жёсткость ШУ существенно влияет диаметр шпинделя  в передней опоре и между опорами, то в первом приближении для выбора d можно пользоваться соотношением:  мм

Примем диаметр шпинделя d_шп  = 130 мм

Для определения компоновочной схемы необходимо воспользоваться соотношением:

d_шп n = 130*1440 = 187200  мм*об/мин

- по заданным условиям выбираем 4 компоновочную схему подшипников;

Выбираем подшипники: для передней опоры:

ü  упорно–радиальные сдвоенные с углом контакта α = 60⁰ (обозначение 178826)

d = 130 мм

D = 200 мм

            Н = 84 мм

   С = 8800 Н – динамическая  грузоподъемность

ü  радиальные двухрядные с отверстием в наружном кольце 4162900К

d = 130 мм

D = 180 мм

            В = 50 мм

   С = 16000 Н – динамическая  грузоподъемность для задней опоры:

ü  радиальные двухрядные с отверстием в наружном кольце 4162900К

d = 120 мм

D = 165 мм

            В = 45 мм

   С = 15000 Н – динамическая  грузоподъемность

5.4 Определение зависимых проектных параметров.

Первоначально выбранное межосевое расстояние определяем по формуле:           

Определяем диаметр шпинделя на переднем конце:

по государственным стандартам.

Диаметр шпинделя между опорами

Диаметр шпинделя на заднем конце

Прочерчивается передний конец шпинделя с местом встройки уплотнения и определяется длина переднего конца «а». Размер «а» берётся от середины первого переднего подшипника до переднего конца шпинделя   -   a = 129 мм – по чертежу.

5.5 Точность опор качения.

В настоящее время подшипники качения выпускаются классов точности (ГОСТ 520-89).

В шпиндельных узлах применяются подшипники классов точности категории “А”. По точности шпиндельные подшипники целесообразно сравнивать по радиальному или осевому биению каждого кольца. Радиальное биение каждого из колец подшипника при его вращении можно представить как

, где        - биение, причиной которого является эксцентриситет;

 - блуждающее биение, причиной которого являются погрешности тел качения и дорожек качения;

Каждая из этих составляющих по-разному влияет на точность обработки.

Расчет допустимого биения каждого подшипника (точности подшипника) ШУ проводят исходя из допустимого биения переднего конца шпинделя по методике, разработанной В.Н.Трейером. Для расчета нанесем на рис.1 биение передней опоры и задней опорыза счет эксцентриситета вращающегося кольца и результирующее биение оси переднего конца .

Проведем линию через центр задней опоры шпинделя параллельно его оси и получим два подобных треугольника. Из подобия можно записать:

Откуда                                                       (1), где    a – длинна переднего конца шпинделя;

l – межопорное расстояние.

Данная  формула получена для ШУ, в которых в каждой опоре установлено по одному радиальному подшипнику (схемы 1, 2, 4, 9).

Из формулы (1) видно, что биение передней опоры  шпинделя больше влияет на  биение переднего конца шпинделя, чем биение задней опоры. Следовательно, в переднюю опору необходимо устанавливать более точные подшипники по сравнению с подшипниками задней опоры. Чем меньше a и больше l, тем меньше .

Определим величину допустимого биения подшипников каждой опоры.

Примем:

,                                        (2),

где = 5мм – допуск на радиальное биение шпинделя.

Предположим, что влияние биения передней и задней опор на биение переднего конца шпинделя одинаково, тогда получим из (1) и (2) :

                                              (3)

Из формулы (3) получим:

;      ;

По биению и  определяется (по справочнику) требуемый класс точности подшипников для каждой опоры. класс точности подшипников - 4;

5.6 Жесткость опор качения.

Радиальная жесткость каждой опоры рассматривается по зависимости:

, где

 - сила, действующая на опору (реакция опоры), Н;

-упругое смещение (податливость) в подшипнике (тел качения и колец), мм;

 - упругое смещение (податливость) на посадочных поверхностях