Rashet_i_proektir_shpind_uzlov_metaloreg ush_stank-Shesterninov_Kirilin (986922), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Масляная пленка, образующаяся на шпинделе, сбрасывается кромками канавок В, находящихся в кольцевой камере Г.Шпиндельный узел расточной бабки агрегатного станка (рис. 7).Этот узел относится к группе узлов со средней частотой вращения. Радиальную нагрузку на переднюю опору воспринимает двухрядный роликовый39Рис. 5. Передняя опора и конец шпинделя многоцелевогостанкаРис. 6. Шпиндельный узел отделочно-расточной головки40подшипник с короткими цилиндрическими роликами, осевую - два шариковыхупорных подшипника. Для снижения влияния на их работоспособностьцентробежного и гироскопического эффектов подшипники установлены вместес пружинами.
Предварительный натяг двухрядного роликового подшипникасоздают и регулируют гайкой 4 после подшлифовки торца кольца 5, состоящегоиз двух полуколец, стянутых проволочным кольцом. По окончании регулировкиопоры положение гайки фиксируется подпружиненным фиксатором 3. Гайкуможно привести во вращение после того, как с помощью отвертки фиксатор будетвыведен из паза и повернут на 90° (фиксатор можно повернуть благодаряимеющемуся на нем шлицу). Чтобы регулировку сделать более тонкой, в шпиндельвстроены два фиксатора с шагом 120°. В задней опоре установлены два радиальноупорных шариковых подшипника.
Их натяг обеспечен благодаря тому, чтопроставочное кольцо 1 меньшей высоты, чем кольцо 2. Так как задняя опорасделана плавующей, препятствий для температурного удлинения шпинделя неимеется. Для смазывания обеих опор применяется пластичный смазочныйматериал.Шпиндельный узел отделочно-расточной головки.К отделочно-расточным головкам, которые используются в качествешпиндельного узла алмазно-расточных станков, предъявляются высокие требования относительно точности, жесткости и температуры при длительной работестанка.
На рис. 6 показан шпиндельный узел отделочно-расточной головки срадиально-упорными подшипниками, которые хорошо работают при частотевращения до 5000 об/мин и выше. В обеих опорах подшипники установлены посхеме дуплекс-О. Осевое усилие предварительного натяга создаетсядистанционными кольцами 1 и 2 разной высоты. Все подшипники стянуты гайкой3 через дистанционную гильзу 6. Для стопорения гайки применены резьбовойвкладыш 4 и стопорный винт 5. Подшипники передней опоры зажаты междукорпусом и передней крышкой, благодаря чему шпиндель зафиксирован в осевомнаправлении.
Задняя опора сделана плавующей. Подшипники смазываются пластичным материалом, нанесенным на их беговые дорожки в объеме около 4 см3 наодин подшипник.6. РАСЧЕТ ЖЕСТКОСТИ ОПОР ШПИНДЕЛЯОбщие сведения о жесткости опор. При расчете на жесткость шпиндельрассматривается как балка ступенчато-переменного сечения на податливыхточечных опорах.
Считается, что радиальные подшипники обладают толькорадиальной жесткостью, радиально-упорные - радиальной, осевой и угловой,упорно-радиальные - осевой и угловой жесткостью. Значения жесткости под-41Рис. 7. Шпиндельный узел расточной бабки агрегатного станка42шипников определяют по справочникам. Принимают, что жесткость опор спредварительным натягом не зависит от рабочей нагрузки, но заметно уменьшается при значительном повышении частоты вращения шпинделя.Расчетные радиальные опоры шпинделя при применении радиальныхподшипников располагаются посредине ширины подшипников. Расчетныерадиальные опоры шпинделя, установленного на радиально-упорных шариковых и конических роликовых подшипниках, находят с учетом угла контактател качения и колец подшипников. Считается, что такая опора фактическирасположена в точках пересечения оси шпинделя с линией, проходящей черезось шарика или середину длины ролика под углом, равным углу контакта вподшипнике.
Расчетные угловые опоры шпинделя при применении упорнорадиальных и сдвоенных упорных подшипников находятся на оси шпинделяпосредине ширины подшипника.Жесткость шпиндельного узла определяют с учетом жесткости его опор.Если опора состоит из одного подшипника, жесткость опоры равна егожесткости. Если в опору входит несколько подшипников, определять жесткость шпиндельного узла можно двумя путями:1. Принимать каждый подшипник в качестве самостоятельной опоры,обладающей жесткостью подшипника, и рассматривать шпиндель как многоопорную статически неопределимую балку;2.
Все подшипники, находящиеся в опоре, считать образующими однукомплексную опору с жесткостью, зависящей от ее компоновочной схемы ижесткости подшипников.Жесткость опоры с шариковыми радиально-упорными подшипниками[5].Комплексную опору, состоящую из нескольких подшипников, представляютв виде двух условных опор: первая (1) - находящаяся ближе к переднему торцушпинделя, вторая (2) - находящаяся дальше от него. Сдвоенные подшипники,установленные в одной условной опоре по схеме "тандем", считают однимдвухрядным. Число подшипников в опорах 1 и 2 обозначают i1 и i2.Осевая жесткость комплексной опоры (Н/мм)гдеFН - сила натяга, (см. табл. 14);Z - число тел качения в подшипнике;43а - фактический угол контакта в подшипнике, изменяющийся под действием предварительного натяга ( a = 15...26°);dm - диаметр шарика, мм.Радиальная жесткость условной опоры может быть вычислена по формулеКоэффициент К характеризует распределение нагрузки между теламикачения и зависит от соотношения между силой натяга и радиальной нагрузкой:1,28 1,35 1,43 1,53 1,67 2,25 3,2 5,4 12FН/(Frtga)К0,16 0,30,40,52 0,60,65 0,71 0,74 0,75Для шарикоподшипников типов 36000К и 36000У радиальная жесткосьтьjr = (5,3...6)ja , для подшипников типов 46000К и 46000У jr = (1,95...2,1)ja .Жесткость двухрядного упорно-радиального подшипника с углом контакта a =60°.
Осевая жесткость подшипника (Н/мм)где К =0,8...0,9 - коэффициент, учитывающий погрешности изготовления подшипника.Благодаря высокой угловой жесткости упорно-радиальный подшипниксоздаст значительный защемляющий момент. Угловая жесткость (Н • мм/рад)этого подшипникагде М - защемляющий момент, действующий на шпиндель, Н • мм;ϕ - угол наклона упругой оси шпинделя в опоре, рад;d и D - внутренний и наружный диаметры подшипника, мм.Жесткость однорядных конических подшипников.Эти подшипники работают с небольшим зазором или натягом при совместном действии радиальной Fr и осевой Fa нагрузок. Для опоры с натягом при(Fr/Fa) > 2 радиальная жесткость44где l - эффективная длина ролика, мм;a - угол наклона оси роликов.Жесткость роликового двухрядного подшипника с короткими цилиндрическими роликами зависит от его внутреннего диаметра (рис.
8).Рис. 8. Зависимость жесткости роликового двухрядногоподшипника от его диаметра7. РАСЧЕТ ЖЕСТКОСТИ ШПИНДЕЛЬНОГО УЗЛАНа жесткость рассчитывают шпиндельные узлы всех типов. При этомопределяют упругое перемещение шпинделя в сечении его переднего конца,для которого производится стандартная проверка шпиндельного узла нажесткость. Это перемещение принимают в качестве упругого перемещенияпереднего конца шпинделя.В перемещении учитывают только деформации тела шпинделя и его опор.Собственные деформации обрабатываемой детали, режущего инструмента,конического или другого соединения инструмента со шпинделем определяютдополнительными расчетами, не относящимися к расчету шпиндельного узлана жесткость.Находят радиальную и осевую жесткость. При расчете радиальной жесткости все силы приводят к двум взаимно перпендикулярным плоскостям Y иZ, проходящим через ось шпинделя.
Вычисляют радиальное перемещение егопереднего конца в этих плоскостях, а затем суммарное перемещение45Необходимо учитывать существенное влияние осевой опоры на перемещение переднего конца, что является следствием защемляющего (реактивного)момента, возникающего в осевой опоре и противоположного по знаку моменту нагрузки. Дополнительное радиальное перемещение представляет собойсдвиг переднего конца под действием силы, возникающей как следствие защемляющего момента. Значения коэффициента, учитывающего при расчетежесткости шпинделя наличие в передней опоре защемляющего момента, приведены в табл. 19.Табл. 19.
Значения коэффициентов защемленияТип установленных подшипниковСхема шпиндельного узлаВ переднейопореВ заднейопореКоэффициентзащемления3182100;800031821000,45...0,6569700072000,30...0,453182100;17880031821000,30...0,4536100361000,20...0,3036100361000,15...0,20Радиальное перемещение шпинделя в заданном сечении, например, плоскости Y,где δ1 - перемещение, вызванное изгибом тела шпинделя;δ2 - перемещение, вызванное нежесткостью (податливостью) опор;46δ3 - сдвиг, вызванный защемляющим моментом;δ4 - перемещение, вызванное податливостью контакта между кольцамиподшипника и поверхностями шпинделя и корпуса, определяемое по зависимостигде P - нагрузка на опору, Н;К1 = 1...2,5;d - внутренний диаметр подшипника, м;B и D - ширина и наружный диаметр подшипника, м.Смещение переднего конца шпинделя зависит не только от его размеров,жесткости опор, нагрузок, но и от схемы нагружения.СХЕМА 1.
Приводной элемент шпинделя расположен между его опорами(рис. 9). Эта схема типична для токарных и фрезерных станков, а так же длямногооперационных станков с ЧПУ. Радиальное упругое перемещение шпинделя в расчетной точке слагается из следующих перемещений: δ1Q тела шпинделя под действием силы Q на приводном элементе; δ2Q, вызванное дефор-мацией опор от силы Q , δ1P тела шпинделя под действием силы резания Р;δ2P, вызванное деформацией опор от силы Р.Примем обозначения: l - расстояние между передней А и задней В опорамишпинделя; а - вылет переднего конца (консоль); b - расстояние от приводногоэлемента до передней опоры; J1 - среднее значение осевого момента инерциисечения консоли; J2 - среднее значение осевого момента инерции сечения шпин-деля в пролете между опорами; S1 и S2 - площади сечения переднего конца имежопорной части шпинделя; Е - модуль упругости материала; G - модульсдвига материала шпинделя; jA и jВ - радиальная жесткость передней и заднейопор; ∈ - коэффициент защемления в передней опоре.Упругое перемещение переднего конца шпинделя, слагающееся из всехназванных выше перемещений с учетом действия защемляющего момента впередней опоре47Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
