- •Курсовой проект
- •Оглавление
- •Аннотация
- •Введение
- •1 Обзор конструкций горизонтальных многоцелевых станков
- •1.1 Станок горизонтально-расточный модели 2а620ф11
- •1.2 Станок многоцелевой горизонтально-расточной 2в622ф4
- •1.3 Станок многоцелевой горизонтальный расточно-фрезерный 2в622ф11-1
- •1.4 Горизонтально-расточной станок 2а636ф2
- •1.5 Станок горизонтально-расточной 2а637ф1
- •1.6 Станок горизонтально-расточной модель 2н637ф2и-01
- •1.7 Обрабатывающий центр 2627мф4
- •1.8 Станок горизонтально-расточной 2620вф1
- •1.9 Станок горизонтально-расточной 2а622ф2-1
- •1.10 Станок горизонтальный сверлильно-фрезерно-расточный с чпу ир800пм8ф4
- •1.11 Многоцелевой сверлильно-фрезерно-расточной станок ир320пмф4
- •2 Патентно-информационный поиск шпиндельных бабок и шпиндельных узлов
- •2.1 Информационный поиск
- •3 Определение мощности привода и выбор электродвигателя
- •4 Кинематический расчет главного привода
- •4.18 Определение передаточных отношений и передаточных чисел передач
- •4.19 Определений чисел зубьев зубчатых колес передач
- •4.20 Кинематическая схема многоцелевого сверлильно-фрезерно-расточного станка с консольной шпиндельной бабкой с автономным шпиндельным узлом
- •6.1.4 Расчет нормального и окружного модуля постоянной косозубой зубчатой передачи на контактную выносливость
- •6.1.5 Расчет постоянной косозубой зубчатой передачи на изгибную прочность
- •6.1.6 Выбор модуля и округление его до стандартного значения
- •6.1.7 Расчёт геометрических параметров постоянной косозубой передачи
- •6.1.8 Проверочный расчет постоянной косозубой зубчатой передачи на контактную выносливость зубьев
- •6.2 Расчёт наиболее нагруженной косозубой зубчатой групповой передачи
- •6.2.1 Исходные данные
- •6.2.2 Выбор материала и термической обработки зубчатых колес
- •6.2.3 Расчёт наиболее нагруженной косозубой зубчатой групповой передачи на контактную выносливость
- •6.2.4 Расчет нормального и окружного модуля для наиболее нагруженной косозубой зубчатой групповой передачи на контактную выносливость
- •6.1.5 Расчет наиболее нагруженной косозубой зубчатой групповой передачи на изгибную прочность
- •6.2.6 Выбор модуля и округление его до стандартного значения
- •6.1.7 Расчёт геометрических параметров наиболее нагруженной косозубой зубчатой групповой передачи
- •6.3 Расчёт геометрических параметров 2-ой косозубой зубчатой групповой передачи
- •6.3.1 Исходные данные
- •6.3.2 Расчёт геометрических параметров
- •6.4 Расчёт постоянной прямозубой зубчатой передачи
- •6.4.1 Исходные данные
- •6.4.2 Выбор материала и термической обработки зубчатых колес
- •6.4.3 Расчет постоянной прямозубой зубчатой передачи на контактную выносливость
- •6.1.4 Расчет нормального модуля постоянной прямозубой зубчатой передачи на контактную выносливость
- •6.4.5 Расчет постоянной прямозубой зубчатой передачи на изгибную прочность
- •6.1.6 Выбор модуля и округление его до стандартного значения
- •6.4.7 Расчёт геометрических параметров постоянной прямозубой передачи
- •7 Проектный расчет валов
- •8.1 Разработка конструкции шпиндельного узла
- •8.1.1 Выбор материала конструкции
- •8.1.2 Выбор переднего конца шпинделя
- •8.1.3 Обоснование диаметра передней шейки шпинделя и межопорного расстояния
- •8.1.4 Выбор типа подшипников для опор шпинделя
- •8.1.5 Обоснование схемы установки подшипников в опорах
- •8.1.6 Выбор материала для шпинделя
- •8.1.7 Обоснование метода и системы смазывания шпиндельных опор
- •8.1.8 Описание уплотнений шпиндельных опор
- •8.1.9 Обоснование допустимых отклонений размеров поверхностей сопряженных с подшипниками опор шпинделя
- •9 Проверочный расчёт вала
- •9.1 Проверочный расчет вала на статическую прочность
- •9.1.1 Расчет сил косозубой передачи z3-z4
- •9.1.2 Расчет сил прямозубой передачи z7-z8
- •9.1.3 Определение опорных реакций и построение изгибающих, крутящих и эквивалентных моментов
- •9.2 Проверочный расчет вала на усталостную прочность
- •10 Расчет нагрузок на шпиндель
- •11 Расчет шпиндельного узла на жесткость
- •12 Описание системы смазывания
- •13 Регулирование натягов подшипников шпинделя
- •13 Схема смазывания шпиндельных опор
- •14 Механизм переключения коробки скоростей
- •15 Технические требования
- •Литература
- •Приложения
11 Расчет шпиндельного узла на жесткость
При расчете на жесткость шпиндель рассматривают как балку ступенчато-переменного сечения на податливых точечных опорах. Жесткость шпиндельного узла определяют с учетом жесткости его опор. При этом определяют упругое перемещение шпинделя в сечении его переднего конца, для которого производят стандартную проверку шпиндельного узла на жесткость. Это перемещение принимают в качестве упругого перемещения переднего конца шпинделя.
Отметим, что в перемещении учитывают только деформации тела шпинделя и его опор. Собственные деформации обрабатываемой детали, режущего инструмента, конического или другого соединения инструмента со шпинделями определяют дополнительными расчетами, не относящимися к расчету шпиндельного узла на жесткость.
Находят радиальную и осевую жесткость. При расчете радиальной жесткости все силы приводят к двум взаимно перпендикулярным плоскостям Y и Z, проходящим через ось шпинделя. Вычисляют радиальное перемещение его переднего конца в этих плоскостях, а затем суммарное перемещение:
Необходимо 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 собой сдвиг переднего конца под действием силы, возникающей как следствие защемляющего момента.
Упругое радиальное перемещение шпинделя в расчетной точке слагается из следующих перемещений: тела шпинделя под действием силына приводном элементе;, вызванного деформацией опор от силы; тела шпинделя под действием сил резания; , вызванного деформацией опор от силы резания.
Соответственно упругое радиальное перемещение шпинделя определяется по формуле:
где - вылет переднего конца шпинделя; мм;
- расстояние от приводного элемента до задней опоры шпинделя;
мм;
- расстояние между опорами шпинделя; мм;
- среднее значение осевого момента инерции сечения консоли, которое можно определить по формуле:
где - средний диаметр шеек консоли;
- диаметры шеек консоли;
- ширина шеек консоли;
- длина вылета консоли;
- средний диаметр отверстий консольной части;
- диаметры отверстий консольной части;
- длина вылета консоли;
- среднее значение осевого момента инерции сечения шпинделя в пролёте между опорами:
где - средний диаметр шеек межопорной части;
- диаметры шеек межопорной части;
- ширина шеек межопорной части;
- длина межопорной части;
- средний диаметр отверстий межопорной части;
- диаметры отверстий межопорной части;
- длина межопорной части;
- модуль упругости материала шпинделя;
, - радиальная жесткость передних и задних опор;
Определяем радиальные жесткости в передней и задней опорах.
Осевая жесткость передней опоры состоит из двух шариковых радиально-упорных подшипников. Определяем жесткость шариковых радиально-упорных подшипников:
где
- сила натяга;
- число тел качения в подшипнике; ;
- диаметр шарика подшипника;
- фактический угол контакта в подшипнике;
Радиальная жесткость задней опоры состоит из жесткости роликового двухрядного подшипника. Определяем радиальную жесткость роликового двухрядного подшипника по таблице:
Упругое перемещение переднего конца шпинделя по оси OZ:
Упругое перемещение переднего конца шпинделя по оси OY:
Упругое перемещение переднего конца шпинделя:
Допускаемое упругое перемещение переднего конца шпинделя:
Угол поворота в передней опоре:
Т.к. (0,0068<0,0253) и(0,0000017<0,001), следовательно жесткость шпинделя обеспечена.