31)
, (2.32)
де s - 1 і t - 1 - межі витривалості гладких зразків при симетричному
циклі згину та кручення, s - 1=400 МПа, t - 1=190 МПа
Підставивши значення у формули 2.31, 2.32 отримаємо:
МПа;
МПа.
Визначимо коефіцієнти запасу міцності по нормальних і дотичних напруг:
, (2.33)
, (2.34)
Підставивши значення у формули 2.33, 2.34 отримаємо:
;
.
Визначимо загальний коефіцієнт запасу міцності в небезпечному перерізі:
, (2.35)
Підставивши значення, отримуємо:
, 7 gt; 1,5; S gt; [S]
Перевірочний розрахунок вала на міцність в небезпечному перерізі виконується.
.3 Розрахунок підшипників
Для розраховується валу вибираємо кулькові радіальні однорядні ГОСТ 8338-75. Серія 212, d=60 мм, D=110 мм, B=22 мм, Cr=52 кН, Cr0=31 кН.
Перевіримо придатність підшипників 109 в опорі А тому реакція в даній опорі найбільша і дорівнює Rr=Rа=8608 Н.
Придатність підшипників визначається зіставленням розрахункової динамічної вантажопідйомності з базовою, або базової довговічності з необхідною за умовами [4]: ??
Crp? Cr або L10h? Lh, (2.36)
Необхідна довговічність підшипника Lh=20 · 103ч
Розрахункова динамічна вантажопідйомність визначається за формулою:
, (2.37)
де: Pr - радіальна еквівалентна навантаження, Н; - частота обертання одного з кілець підшипника (n=71), хв - 1;
р - показник ступеня, р=3; - коефіцієнт режиму навантаження (KHE=1);
А23 - коефіцієнт, що характеризує спільне вплив на ресурс підшипника кочення металу кілець, тіл кочення і умов експлуатації (А23=0,75);
Рr=V · X? RrA · Kб · Kт, (2.39)
гдеV - коефіцієнт обертання, V=1; -радіальна діючі на підшипник; б - коефіцієнт безпеки, Kб=1,2 (металорізальні верстати); т - температурний коефіцієнт, Kт=1, (tнагрподшіпніка lt; 60? С) ;, Y- коефіцієнти радіальної і осьової навантажень, X=0,44; Y=2,30;=1 · 0,44? 8608? 1,2 · 1=4 545 Н;
Н.
, 3 кН lt; 52 кН - умова Crp? Cr виконується.
Зробимо розрахунок підшипника на довговічність:
(2.40)
Розрахунок підшипника на довговічність виконується.
Обраний підшипник забезпечує основні експлуатаційні вимоги.
3. ОБГРУНТУВАННЯ І ВИБІР КОНСТРУКЦІЇ шпинделя
Вузол шпінделя верстата складається з шпинделя, його опор, приводного елемента. У шпинделі виділяють передній кінець і межопорное ділянку.
На шпиндель діють навантаження, що викликаються силами різання, силами в приводі, а також відцентровими силами, що виникають від неврівноваженості обертових деталей самого шпиндельного вузла.
Проектування шпиндельного вузла включає:
вибір типу приводу;
вибір опор і пристроїв для їх змащування та захисту від забруднень;
визначення діаметра шпинделя і відстані між опорами;
розробку конструкції всіх елементів.
Привід шпинделя здійснюємо від зубчастої передачі, так як дані передачі мають невеликі габарити, прості у виготовленні і мають порівняно невисоку вартість.
Виходячи з потужності приводу N=5,5 кВт рекомендований діаметр шпинделя в передній опорі фрезерного верстата d=80 ... 120 мм [4].
Приймаємо d=120 мм, враховуючи велике значення крутного моменту на шпинделі.
Параметр швидкохідності:
? nmax=120? 1600=1,92? 105 мм? мин - 1,
де d - діаметр шпинделя в передній опорі, мм; - максимальна частота обертання шпинделя, хв - 1.
Розглянемо типові компоновки шпиндельних вузлів (рисунок 3.1) [4].
) Шпиндельні вузли з дворядним підшипником типу 3182100К і двома завзятими кульковими підшипниками (рисунок 3.1, а) застосовують в середніх і важких токарних, фрезерних і фрезерно-розточувальних верстатах. У передній опорі перший підшипник призначений для сприйняття радіального навантаження, другий - для осьової. Діаметр шпинделя в передній опорі d=60 ... 200 мм. Вузол характеризується відносно невисокою швидкохідністю: dnmах=(1,4 ... 1,8)? 105 мм.мін - 1.
) Шпиндельні вузли з дворядним підшипником типу 3182100К і двома радіально-наполегливими кульковими підшипниками типу 36200К (рисунок 3.1, б) застосовують в середніх і важких токарних і фрезерних верстатах, що виготовляються великими партіями. Діаметр передньої шийки шпинделя - d=60 ... 200 мм, характеристика швидкохідності dnmах=(1,5 ... 3)? 105 мм'мін - 1.
Виходячи з параметра швидкохідності d? nmax, а також орієнтуючись на компоновку базового верстата, приймаємо компоновку шпиндельного вузла, представлену на малюнку 3.1б: в передній опорі встановлюємо дворядний роликовий підшипник з короткими циліндричними роликами серії 3182124К, в задній опорі - дві радіально-упорних шари...
