МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ
“КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ ”
МЕХАНІКО-МАШИНОБУДІВНИЙ ІНСТИТУТ
Розрахункова робота
«Розрахунок та проектування шпиндельного вузла»
Виконав студент ММІ, групи МТм-51
Волинець Віктор
Київ-2009
Вибір загальних вихідних даних
За табл. 3.6 методичних вказівок №7 згідно варіанту вибираємо вихідні дані. Вихідні дані представлено в табл. 2.1.
Табл. 2.1. Вихідні дані
Параметр Значення Виліт передньої консолі а, мм 120
Діаметр передньої консолі d2, мм
90
Діаметр шпинделя між опорами d1, мм
80 Діаметр отвору в шпинделі d*, мм 60
Швидкісний параметр Kv×105, мм/хв.
6 Очікуване навантаження на консолі P, кН 15 Клас точності верстата A
Вибір схеми шпиндельного вузла
Схему шпиндельного вузла вибираємо по значенню швидкісного параметру dnmax (Kv) за табл. 3.4 методичних вказівок. Приймаємо схему №7.
Рис. 2.1. Схема шпиндельного вузла (ШВ)
Вибір підшипників
Визначаємо граничні числа обертів шпинделя:
об/хв
Для передньої та задньої опор за каталогом вибираємо радіально-упорні підшипники (табл. 2.2).
Табл. 2.2. Характеристики обраних підшипників
Основные размеры
Грузоподьёмность
Предел
Достижимые скорости
Macca
Обозначения
динамическая статическая
усталостной
смазывание SKF SNFA
прочности
пластичными точечное Listing of both SKF and SNFA designations means that d D B C
C0
Pu
смазывание
mm kN kN об/мин kg -
90
160 30 127 112 4,25 8500 14000 2,25
7218 CD/P4A
-
За табл. 3.5. методичних вказівок, враховуючи значення швидкісного параметру, вибираємо метод змащування – масляний туман. За табл. 3.1 методичних вказівок допустима температура нагріву зовнішнього кільця підшипника, враховуючи клас точності верстата - 35-40ºС.
Визначення опорних реакцій, радіальних жорсткостей опор
Визначаємо реакції відповідно в передній та задній опорах R1, R2, для чого попередньо приймаємо міжопорну відстань, рівну 3d, де d – діаметр шпинделя в передній опорі:
Н
Н
Жорсткість опор на підшипниках кочення визначаємо за графіками рис. 3.3 методичних вказівок. Для підшипників передньої опори приймаємо радіальну жорсткість одного підшипника Ср1=0,55 кН/мкм, задньої – Ср2=0,55 кН/мкм. Отже, радіальна жорсткість передньої і задньої опор вцілому відповідно:
кН/мкм,
кН/мкм
Податливість передньої та задньої опор відповідно:
мкм/кН,
мкм/кН
Розрахунок жорсткості шпиндельного вузла
Радіальне переміщення переднього кінця шпинделя:
,
де yш, yоп, yздв – радіальні переміщення, що викликані відповідно згином шпинделя, податливістю опор та здвигом від дії поперечних сил (величиною усдв можна знехтувати, оскільки ця складова не перевищує 3-6% від у). Отже:
Переміщення yш обчислюється за допомогою інтеграла Мора по правилу Верещагіна графоаналітично:
мкм,
де Е – модуль пружності; І1 та І2 – осьові моменти інерції відповідно міжопорної частини та передньої консолі:
м4;
м4,
де d* - діаметр отвору в шпинделі, м; εз – коефіцієнт закріплення в передній опорі (див. ............
