ОСТ 520-71.
Для наближеного розрахунку на жорсткість шпиндель розглянемо у вигляді балки на пружних опорах, навантажену між опорами силою в зачепленні Q і рівнодіючої тангенціальною і радіальної складової сили різання Рр.
Рис. 3.8. Розрахункова схема шпиндельного вузла
Сила зачеплення Q визначається за формулою:
,
де - окружна складова сили в зачепленні, Н;- Кут зачеплення зубчастих коліс,. Окружна складова дорівнює:
,
де - тангенціальна складова сили різання, Н;
- діаметр початкової окружності приводного колеса шпинделя, мм;
- розрахунковий діаметр в мм, що дорівнює:
,
де - найбільший діаметр оброблюваної заготовки в мм.
Радіальне пружне переміщення шпинделя в зоні різання від сили з урахуванням деформації шпинделя і деформацій його опор визначається за формулою:
,
де - відстань між опорами шпинделя, мм;
- відстань від передньої опори до зони різання, мм;
- довжина передньої консолі шпинделя, мм;
- відстань від кінця шпинделя до точки прикладання сили, мм;
- відстань від приводного колеса до передньої опори шпинделя, мм;
- модуль пружності, який дорівнює для сталі;
- радіальні жорсткості передньої і задньої опор шпинделя, Н/мм;
- осредненним момент інерції перерізу шпинделя в прольоті між опорами шпинделя, мм4;
- осредненним момент інерції перерізу шпинделя на його консолі, мм4.
Радіальне пружне переміщення шпинделя в зоні різання від сили з урахуванням його власних пружних деформацій і пружних деформацій опор:
Сумарна деформація шпинделя дорівнює:
.
Навантаження від сил різання:.
,
де - діаметр отвору шпинделя, мм;
- середній зовнішній діаметр шпинделя, мм.
Обчислюємо жорсткість передньої опори. У передній опорі варто підшипник кочення серії 2-607920.
Встановлюємо з попереднім натягом.
Радіальна податливість:
Відносний попередній натяг:
.
Коефіцієнт, враховує натяг або зазор в підшипнику: Обчислюємо радіальну податливість в контакті найбільш навантаженого тіла кочення з доріжкою кочення в підшипнику з попереднім натягом:
Визначаємо радіальну податливість в контакті кілець підшипника з посадочними поверхнями вала і корпуса:
,
де;
- відповідно внутрішній, зовнішній діаметри і ширина підшипника, мм.
Радіальна податливість в підшипнику дорівнює:
Визначимо жорсткість опори:
.
Обчислюємо жорсткість задньої опори.
В якості задньої опори варто однорядний радіальний роликопідшипник 17716Л.
Радіальна податливість:
Відносний попередній натяг:
.
Коефіцієнт, враховує натяг або зазор в підшипнику: Обчислюємо радіальну податливість в контакті найбільш навантаженого тіла кочення з доріжкою кочення в підшипнику з попереднім натягом:
Визначаємо радіальну податливість в контакті кілець підшипника з посадочними поверхнями вала і корпуса:
,
де;
- відповідно внутрішній, зовнішній діаметри і ширина підшипника, мм.
Радіальна податливість в підшипнику дорівнює:
.
Визначимо жорсткість опори:
.
Розрахуємо радіальне пружне переміщення шпинделя в зоні різання від сили з урахуванням деформації шпинделя і деформацій його опор:
Розрахуємо радіальне пружне переміщення шпинделя в зоні різання від сили з урахуванням його власних пружних деформацій і пружних деформацій опор:
Сумарна деформація шпинделя дорівнює:
.
3.4.5 Розрахунок підшипників
Підберемо підшипники кочення для вала І що має частоту обертання n= 1500 хв - 1 з передачею крутних моментів прямозубими колесами. Привід працює з помірними поштовхами. Сумарні реакції опор:
В якості опор орієнтовно вибираємо радіальні однорядні шарикопідшипники 208К ГОСТ 8338-75. Підшипники встановлюють на жорсткі двоопорні вали з відстанню між опорами L оп ? 10 * d. Прогин вала під дією зовнішніх сил не повинен викликати великих кутових зсувів його осі, а перекіс зовнішніх кілець щодо внутрішніх не повинен перевищувати 10 ... 15 '.
Статичну радіальну вантажопідйомність визначаємо за формулою:
, де
i - число рядів тіл кочення в підшипнику;
z - число тіл кочення в однорядному підшипнику, число тіл кочення в...
