5. Разработка компоновочной схемы привода

На основании данных, полученных в результате проектного расчета, с целью определения точной конфигурации отдельных деталей привода и их взаимного расположения, выполняется эскизная компоновка.

Эскизную компоновку привода лучше всего начинать со свертки. Согласно рассчитанным межосевым расстояниям располагают валы привода в пространстве, исходя из их последовательного соединения, а также обеспечивая возможно меньшие габаритные размеры привода. На следующем этапе выполняется сложный разрез по валам привода в соответствии с последовательностью передачи крутящего момента в приводе по наиболее длинной кинематической цепи. В дальнейшем этот разрез станет исходным материалом для выполнения развертки привода. На развертке привода изображаются валы, где определяются их конструктивные размеры (диаметры и длины участков, посадочные шейки под подшипники и т.д.), размещаются подшипники, подвижные в осевом направлении блоки колес и неподвижные зубчатые колеса, муфты (электромагнитные, кулачковые, зубчатые) и т.д.

После этого изображаются примерные границы корпуса коробки скоростей, размещаются крышки валов, уплотнительные соединения.

При выполнении эскизной компоновки необходимо учитывать следующее:

• отсутствие пересечения колес с валами;

• обеспечение необходимых зазоров между вращающимися и невращающимися деталями;

• необходимо предусмотреть необходимую фиксацию подшипников в осевом направлении и возможность регулирования в них зазоров;

• должна быть обеспечена технологичность деталей и возможность выполнения сборки привода.

Шпиндельные узлы с двухрядным роликовым подшипником типа 3182100К и упорно-радиальным шариковым подшипником типа 178800 (рис.5.1, а) применяют в средних и тяжелых токарных, фрезерных, фрезерно-расточных и шлифовальных станках. В передней опоре первый подшипник предназначен для восприятия радиальной нагрузки, второй - для осевой. Диаметр шпинделя в передней опоре 60...200 мм. Узел характеризуется относительно высокой быстроходностью:

dn_max = (1,5...4,5) 10⁵ мммин^-1,

где n_max —наибольшая частота вращения.

Шпиндельные узлы с двухрядным роликовым коническим подшипником типа 697000 в передней опоре и однорядным роликовым коническим подшипником с широким наружным кольцом типа 17000 в задней (рис.5.1, б) предназначены для средних и тяжелых токарных и фрезерных станков, изготавливаемых крупными партиями. Передняя опора имеет высокую жесткость, предварительный натяг в ней создают с помощью проставочного кольца, в задней — пружинами. Диаметр шпинделя в передней опоре - 60...200 мм. Предельная частота вращения относительно невысокая, характеристика быстроходности – (1,6...2)10⁵ мммин^-1.

Рис. 5.1. Типовые компоновки шпиндельных узлов

Шпиндельные узлы с однорядным коническим подшипником типа 67700 в передней опоре и однорядным роликовым коническим подшипником с широким наружным кольцом типа 17000 в задней (рис.5.1, в) применяют в небольших и средних токарных и фрезерных станках, изготавливаемых крупными партиями. Диаметр шпинделя в передней опоре — 40...160 мм. Характеристика быстроходности —( 2...3) 10⁵ мммин^-1. Наибольшая частота вращения выше, чем для предыдущей конструкции, но радиальная и осевая жесткость ниже.

Шпиндельные узлы с радиально-упорными шарикоподшипниками типа 36000К или 46000К (рис.5.1г) предназначены для легких и средних токарных, фрезерных, фрезерно-расточных и шлифовальных станков. Диаметр шпинделя в передней опоре — 30...120 мм. В случае высокой осевой нагрузки устанавливают радиально-упорные подшипники с большим углом контакта. Для обеспечения осевого температурного смещения задней опоры предусматривают радиальный зазор между наружными кольцами подшипников и корпусом шпиндельной бабки. Шпиндели допускают высокую частоту вращения: характеристика быстроходности (4...6) 10⁵ мммин^-1.

Шпиндельные узлы с радиально-упорными шарикоподшипниками типа 46000К в передней опоре и двухрядным роликовым подшипником типа 3182100К в задней (рис.5.1, д) применяют в легких токарных автоматах, алмазно-расточных и скоростных фрезерных станках, а также в силовых головках агрегатных станков. Диаметр шпинделя в передней опоре — 20...80 мм. Частота вращения шпинделя достаточно высока: характеристика быстроходности (7...11)10⁵ мммин^-1. Если необходимо повысить осевую жесткость, можно установить радиально-упорные подшипники с большим углом контакта. Радиальный зазор между наружным кольцом подшипника задней опоры и корпусом не требуется.

Шпиндельные узлы с радиально-упорными шарикоподшипниками типов 46000Кх2 или 36000Кх2 и 36000К (рис.5.1е) применяют в средних и тяжелых круглошлифовальных и плоскошлифовальных станках. Диаметр передней шейки шпинделя — 60...140 мм, характеристика быстроходности (4...6)10⁵ мммин^-1.

Значения характеристики быстроходности могут изменяться в зависимости от свойств смазочного материала и особенностей смазочной системы.

Основные посадки элементов привода:

• посадочный диаметр подшипников L0/j_S7;

• посадка крышек в корпус H7/l0;

• посадка колеса на вал H7/k6;

• посадка втулки на вал H9/h8;

• посадка шпонки на вал P9/h9.

Посадки шлицевых соединений (ГОСТ 1139-80) приведены в табл.5.1.

Таблица 5.1.

Посадки шлицевых соединений

Центриру-ющий диаметр	Посадки по размеру			Вид соединения колеса с валом	Термообработка колеса
	D	d	b
D				Неподвижное	Поверхностная
D				Подвижное при большой длине перемещения	Поверхностная
D				Подвижное при небольшой длине перемещения	Поверхностная
d				Подвижное при большой длине перемещения	Объёмная
d				Подвижное при небольшой длине перемещения	Объёмная
d				Неподвижное	Объёмная

Пример обозначения шлицевого соединения:

Таблица 5.2.

Рекомендуемые поля допусков отверстий корпусов

Тип подшипника	Условия работы подшипника	Поле допуска для подшипников класса точности
		5	4	2
Радиально-упорные шарикоподшипники	Плавающая опора; желательно свободное смещение наружного кольца	Н6	H5	Н4
	Фиксированная опора; смещение наружного кольца нежелательно	IS6	IS5	IS4
	Сосредоточенная нагрузка на внутреннем кольце	M5	M5	М4
Радиальные двухрядные цилиндрические роликоподшипники с коническим отверстием	Нормальная или малая нагрузка	—	К5	К4
	Большая нагрузка; сосредоточенная нагрузка на внутреннем кольце	—	M5	М4
Конические роликоподшипники	Регулировка зазора-натяга смещением наружного кольца	IS5	IS4	—
	Фиксированное наружное кольцо	К5	К4	—
	Сосредоточенная нагрузка на внутреннем кольце	М5	М4	—
Упорные шарико- и роликоподшипники	—	Н7	Н7	—
Упорно-радиальные шарикоподшипники	—	—	К5	К4

Таблица 5.3

Рекомендуемые поля допусков шеек шпинделей

Тип подшипника	Условия работы подшипника	Диаметр вала, мм	Поле допуска для подшипников классов точности
			5	4	2
Радиально-упорные шарикоподшипники	Сосредоточенная нагрузка на внутреннем кольце	8…160	h5	h4	h3
	Сосредоточенная нагрузка на наружном кольце	8...160	js5	js4	js3
Конические роликоподшипники	—	25…40 45...140	js5 k5	js4 k4	— —
Упорные шарикоподшипники	—	20...200	h5	h5	h4
Упорно-радиальные шарикоподшипники	—	25 ...200	—	h4	h3