Розрахунок та проектування шпиндельного вузла

8063
знака
7
таблиц
3
изображения

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

“КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ ”

МЕХАНІКО-МАШИНОБУДІВНИЙ ІНСТИТУТ

Розрахункова робота

«Розрахунок та проектування шпиндельного вузла»

Виконав студент ММІ, групи МТм-51

Волинець Віктор

Київ-2009


Вибір загальних вихідних даних

За табл. 3.6 методичних вказівок №7 згідно варіанту вибираємо вихідні дані. Вихідні дані представлено в табл. 2.1.

Табл. 2.1. Вихідні дані

Параметр Значення
Виліт передньої консолі а, мм 120

Діаметр передньої консолі d2, мм

90

Діаметр шпинделя між опорами d1, мм

80
Діаметр отвору в шпинделі d*, мм 60

Швидкісний параметр Kv×105, мм/хв.

6
Очікуване навантаження на консолі P, кН 15
Клас точності верстата A

Вибір схеми шпиндельного вузла

 

Схему шпиндельного вузла вибираємо по значенню швидкісного параметру dnmax (Kv) за табл. 3.4 методичних вказівок. Приймаємо схему №7.

Рис. 2.1. Схема шпиндельного вузла (ШВ)

Вибір підшипників

Визначаємо граничні числа обертів шпинделя:

об/хв

Для передньої та задньої опор за каталогом вибираємо радіально-упорні підшипники (табл. 2.2).


Табл. 2.2. Характеристики обраних підшипників

Основные размеры

Грузоподьёмность

Предел

Достижимые скорости

Macca

Обозначения

 

 

 

динамическая статическая

усталостной

смазывание   SKF SNFA

 

 

прочности

пластичными точечное   Listing of both SKF and SNFA designations means that
  d D B C

C0

Pu

смазывание  

  mm kN kN об/мин kg -  

 

90

160 30 127 112 4,25 8500 14000 2,25

7218 CD/P4A

-


За табл. 3.5. методичних вказівок, враховуючи значення швидкісного параметру, вибираємо метод змащування – масляний туман. За табл. 3.1 методичних вказівок допустима температура нагріву зовнішнього кільця підшипника, враховуючи клас точності верстата - 35-40ºС.

Визначення опорних реакцій, радіальних жорсткостей опор

 

Визначаємо реакції відповідно в передній та задній опорах R1, R2, для чого попередньо приймаємо міжопорну відстань, рівну 3d, де d – діаметр шпинделя в передній опорі:

 

Н

Н

Жорсткість опор на підшипниках кочення визначаємо за графіками рис. 3.3 методичних вказівок. Для підшипників передньої опори приймаємо радіальну жорсткість одного підшипника Ср1=0,55 кН/мкм, задньої – Ср2=0,55 кН/мкм. Отже, радіальна жорсткість передньої і задньої опор вцілому відповідно:

 кН/мкм,

 кН/мкм

Податливість передньої та задньої опор відповідно:

 мкм/кН,


 мкм/кН

 

Розрахунок жорсткості шпиндельного вузла

 

Радіальне переміщення переднього кінця шпинделя:

,

де yш, yоп, yздв – радіальні переміщення, що викликані відповідно згином шпинделя, податливістю опор та здвигом від дії поперечних сил (величиною усдв можна знехтувати, оскільки ця складова не перевищує 3-6% від у). Отже:

 

Переміщення yшобчислюється за допомогою інтеграла Мора по правилу Верещагіна графоаналітично:

 мкм,

де Е – модуль пружності; І1 та І2 – осьові моменти інерції відповідно міжопорної частини та передньої консолі:

 м4;

 м4,

де d* - діаметр отвору в шпинделі, м; εз – коефіцієнт закріплення в передній опорі (див. табл. 3.1 методичних вказівок).

Переміщення уоп визначається за умови абсолютно жорсткого шпинделя з подібності трикутників:

 мкм

Отже, загальний прогин:

 мкм

Загальна радіальна податливість:

 мкм/кН

Визначення оптимальної міжопорної відстані

 

Для знаходження оптимальної міжопорної відстані знайдемо похідну залежності прогину у від довжину міжопорної частини l, прирівняємо її до нуля та розв’яжемо отримане рівняння відносно l:

Дане рівняння має 3 корені – 1 дійсний та 2 ірраціональні:

Отже, оптимальна міжопорна відстань lопт=170 мм. Отримане значення коригуємо з урахуванням довжини передньої консолі , lопт≥2,5а. Отже, lопт=2,5а=300 мм.

Визначення радіальної жорсткості ШВ з урахуванням lопт

 

Радіальне переміщення переднього кінця шпинделя під дією навантаження Р:

Визначимо також жорсткість та податливість шпинделя:

кН/мкм

мкм/кН

Визначення демпфіруючих властивостей шпинделя

 

Демпфіруючі властивості можна кількісно оцінити за допомогою логарифмічного декремента коливань:

,

де ψ1, ψ2 – відносне розсіювання енергії в передній та задній опорах відповідно; [λ]=0,23 – допустиме мінімальне значення розсіювання енергії для токарних верстатів (схема ШВ за завданням очевидно відповідає токарному верстату). Розсіювання в передній та задній опорах відповідно дорівнює сумі показників демпфіруючих властивостей ψ0 для даних видів підшипників, що встановлені в опорі (табл. 3.10 методичних вказівок).

Отже, демпфіруючі властивості ШВ є задовільними.

Визначення власної частоти шпинделя

 

Приблизний розрахунок власної частоти шпинделя, що не має значних зосереджених мас, можна виконати за формулою:

 рад/с,

де коефіцієнт ν=2,3…2,4 при λ=2,5…3,5; m=50 кг – приблизна маса шпинделя.

Таблицы изделий:

Радиальные шарикоподшипники, однорядный, для высоких температур

Радиальные шарикоподшипники, однорядные, INSOCOAT

Самоустанавливающиеся шарикоподшипники, цилиндрическое и коническое отверстие

Самоустанавливающиеся шарикоподшипники, на закрепительной втулке

Радиально-упорные шарикоподшипники, однорядные

Радиально-упорные шарикоподшипники, прецизионный

Радиально-упорные шарикоподшипники, однорядные, для спаренного монтажа

Радиально-упорные шарикоподшипники, двухрядные

Радиально-упорные шарикоподшипники, шарикоподшипники с четырехточечным контактом

Радиально-упорные шарикоподшипники, двухрядные, с наполнителем Solid Oil

Игольчатые роликоподшипники, игольчатые роликоподшипники без колец

Игольчатые роликоподшипники, с механически обработанными кольцами, с бортами, без внутреннего кольца

Игольчатые роликоподшипники, с механически обработанными кольцами, с бортами, с внутренним кольцом

Игольчатые роликоподшипники, с механически обработанными кольцами, без бортов, без внутреннего кольца

Игольчатые роликоподшипники, с механически обработанными кольцами, без бортов, с внутренним кольцом

Упорные шарикоподшипники, одинарные

Упорные шарикоподшипники, одинарные, сферическое свободное кольцо

                       
 

Радиально-упорные шарикоподшипники, прецизионный

 
              Допуски , см. описание / описание 718 (SEA) series
              Преднатяг, see specific product, см. описание, unmounted, и описание, mounted / описание 718 (SEA) series
              Рекомендуемые посадки, вала, корпуса
              Допуски вала и корпуса

 

Основные размеры

Грузоподьёмность

Предел

Достижимые скорости

Macca

Обозначения

 

 

динамическая статическая

усталостной

смазывание   SKF SNFA

 

 

прочности

пластичными точечное   Listing of both SKF and SNFA designations means that
  d D B C

C0

Pu

смазками смазывание   the bearings are SKF-SNFA super-precision bearings

  mm kN kN об/мин kg -  

 

90

115 13 20,3 25 1,04 12000 18000 0,251

71818 ACD/HCP4

SEA90 /NS 7CE3

 

90

115 13 20,3 25 1,04 10000 15000 0,279

71818 ACD/P4

SEA90 7CE3

 

90

115 13 21,6 26,5 1,1 13000 20000 0,251

71818 CD/HCP4A

SEA90 /NS 7CE1

 

90

115 13 21,6 26,5 1,1 11000 17000 0,279

71818 CD/P4A

SEA90 7CE1

 

90

125 18 44,2 48 1,96 10000 17000 0,47

71918 ACD/HCP4A

-

 

90

125 18 44,2 48 1,96 8500 14000 0,55

71918 ACD/P4A

-

 

90

125 18 28,1 21,6 0,88 14000 22000 0,46

71918 ACE/HCP4A

-

 

90

125 18 28,1 21,6 0,88 13000 20000 0,54

71918 ACE/P4A

-

 

90

125 18 47,5 51 2,08 13000 19000 0,47

71918 CD/HCP4A

-

 

90

125 18 47,5 51 2,08 9500 16000 0,55

71918 CD/P4A

-

 

90

125 18 29,6 22,8 0,93 16000 26000 0,46

71918 CE/HCP4A

-

 

90

125 18 29,6 22,8 0,93 14000 22000 0,54

71918 CE/P4A

-

 

90

125 18 22,5 29 1,18 11000 18000 0,57

71918 DB/P7

-

 

90

125 18 23,4 30,5 1,25 13000 20000 0,57

71918 FB/P7

-

 

90

125 18 22,5 29 1,18 13000 20000 0,54

C71918 DB/P7

-

 

90

125 18 23,4 30,5 1,25 14000 24000 0,54

C71918 FB/P7

-

 

90

125 18 44,2 48 1,96 10000 - 0,47

S71918 ACD/HCP4A

-

 

90

125 18 44,2 48 1,96 8500 - 0,55

S71918 ACD/P4A

-

 

90

125 18 47,5 51 2,08 13000 - 0,47

S71918 CD/HCP4A

-

 

90

125 18 47,5 51 2,08 9500 - 0,55

S71918 CD/P4A

-

 

90

125 18 22,5 29 1,18 11000 - 0,57

S71918 DB/P7

-

 

90

125 18 23,4 30,5 1,25 13000 - 0,57

S71918 FB/P7

-

 

90

125 18 22,5 29 1,18 13000 - 0,54

SC71918 DB/P7

-

 

90

125 18 23,4 30,5 1,25 14000 - 0,54

SC71918 FB/P7

-

 

90

140 24 74,1 72 2,85 9500 16000 0,95

7018 ACD/HCP4A

-

 

90

140 24 74,1 72 2,85 8000 13000 1,15

7018 ACD/P4A

-

 

90

140 24 35,1 26,5 1,04 13000 22000 1,03

7018 ACE/HCP4A

-

 

90

140 24 35,1 26,5 1,04 12000 19000 1,15

7018 ACE/P4A

-

 

90

140 24 79,3 76,5 3 11000 18000 0,95

7018 CD/HCP4A

-

 

90

140 24 79,3 76,5 3 9000 15000 1,15

7018 CD/P4A

-

 

90

140 24 37,1 28 1,1 15000 24000 1,03

7018 CE/HCP4A

-

 

90

140 24 37,1 28 1,1 13000 20000 1,15

7018 CE/P4A

-

 

90

140 24 37,1 40,5 1,6 11000 17000 1,2

7018 DB/P7

-

 

90

140 24 39 42,5 1,66 12000 18000 1,2

7018 FB/P7

-

 

90

140 24 37,1 40,5 1,6 12000 19000 1,15

C7018 DB/P7

-

 

90

140 24 39 42,5 1,66 14000 22000 1,15

C7018 FB/P7

-

 

90

140 24 74,1 72 2,85 9500 - 0,95

S7018 ACD/HCP4A

-

 

90

140 24 74,1 72 2,85 8000 - 1,15

S7018 ACD/P4A

-

 

90

140 24 79,3 76,5 3 11000 - 0,95

S7018 CD/HCP4A

-

 

90

140 24 79,3 76,5 3 9000 - 1,15

S7018 CD/P4A

-

 

90

140 24 37,1 40,5 1,6 11000 - 1,2

S7018 DB/P7

-

 

90

140 24 39 42,5 1,66 12000 - 1,2

S7018 FB/P7

-

 

90

140 24 37,1 40,5 1,6 12000 - 1,15

SC7018 DB/P7

-

 

90

140 24 39 42,5 1,66 14000 - 1,15

SC7018 FB/P7

-

 

90

160 30 121 106 4,05 7500 12000 2,25

7218 ACD/P4A

-

 

90

160 30 127 112 4,25 8500 14000 2,25

7218 CD/P4A

-



Информация о работе «Розрахунок та проектування шпиндельного вузла»
Раздел: Промышленность, производство
Количество знаков с пробелами: 8063
Количество таблиц: 7
Количество изображений: 3

Похожие работы

Скачать
25000
11
0

... з відхиленнями й параметри шорсткості. Виходячи з конструкції деталі, типу виробництва, заготівля отримана методом лиття. Аналіз показує можливість часткової автоматизації. 2 Базовий маршрутний процес обробки деталі Водило 10 Вертикально-фрезерна (вертикально-фрезерний 6642; пристосування спеціальне; фреза торцева (125; ШЦ - I - 125 - 0,1) А. Установити й зняти заготівку; Фрезерувати ...

Скачать
19525
1
2

... сучасну машину або систему, відтворюючи відомі йому прототипи, але на більш високому науково-технічному рівні.   1. Базовий верстат і його головний привод За базовий верстат приймаємо універсальний токарно-гвинторізний верстат КА280, який є аналогом верстатів 1К62, 16К20, МК6056, 16Р25П. Верстат КА-280 нормального класу точності призначений для механічної обробки різноманітних деталей зі ...

Скачать
34271
7
7

... і використання технологічної оснастки. Відповідно до цих вказівок рекомендується використовувати два показники: ·       Коефіцієнт завантаження одиниці технологічної оснастки (Кз); ·       Затрати на обладнання технологічних операцій виготовлення виробів (Р). Кз визначається за формулою: де: Тшт – штучно-калькуляційний час виконаннятехнологічної операції ; N – планова місячна програма ...

Скачать
7191
0
2

... конструкторской и технологической подготовкой, может создать современную машину или систему, отворив известный прототип, но на более высоком научно-техническом уровне. Задание   Произвести модернизацию токарного станка, переделав его шпиндельный узел с ступенчатым регулированием частоты вращения двигатель в шпиндельный узел с бесступенчатым регулированием частоты вращения шпинделя. При этом ...

0 комментариев


Наверх