Конструкция шпиндельного узла

Шпиндельный узел состоит из шпинделя, его опор, устройств для передачи крутящего момента на шпиндель и устройство для закрепления инструмента или детали. Широкий диапазон требований предъявляет большое число вариантов исполнения шпиндельных узлов. Основными характеристиками шпиндельных узлов является: точность вращения, жесткость, несущая способность, потери на трение, быстроходность, виброустойчивость и долговечность.

Все эти характеристики определяются не только принципиальными отличиями вариантов шпиндельных узлов, например, типа опор, но и конструктивными особенностями отдельных элементов и деталей и точностью их изготовления.

Важнейшим этапом проектирования шпинделей является выбор типа опор. Для опор станочных шпиндельных узлов применяют подшипники качения и скольжения, гидродинамические, гидростатические и аэростатические.

Проведем проверочный расчет шпинделя.

Предварительно, в соответствии с рекомендациями по мощности на шпинделе принимаем диаметр подшипника в передней опоре шпинделя d равным 65 мм.

Определяем коэффициент быстроходности шпиндельного узла.

К_Б = d n_мах ,

где n_мах - наибольшая частота вращения шпинделя.

к = 65 х 5000 = 3.3 х 10⁵ .

Такая величина коэффициента быстроходности дает основания считать, что проектируемый шпиндельный узел относится к группе средне скоростных.

Выбираем схему шпинделя и шпиндельных опор в соответствии рекомендациями: в передней опоре три радиально-упорных подшипника типа 36000 или 46000 ГОСТ 20856 с углом контакта шариков с дорожками качения, равным 15⁰ ; в задней опоре два два подшипника того же типа.

2-а подшипника 36000 3-и подшипника 36000

Шпиндельные узлы с подшипниками 36000 и 46000 применяются в небольших и средних токарных, фрезерных и фрезерно-расточных станках. Диаметр шпинделя в передней опоре 30…120 мм; частота вращения шпинделя достаточно высока и показатель быстроходности составляет (5...6)10⁵ мм мин^-1.Если необходимо повысить осевую жесткость, устанавливают радиально-упорные подшипники с большим углом контакта.

В задней опоре может быть установлен конический роликоподшипник типа 17000, имеющий предварительный натяг за счет пружин в задней опоре.

Величина межопорного расстояния шпинделя принимается равной (2.5 - 3.5) d.

Важным при проектировании шпиндельных узлов является выбор основных конструктивных параметров: расстояния между опорами, вылета шпинделя, диаметр шпинделя в межопорной части и диаметр переднего конца шпинделя. Критерием выбора указанных параметров может служить их влияние на радиальную податливость переднего конца шпинделя. При расчете податливости шпиндельных узлов учитывают упругие деформации самого шпинделя и деформации за счет податливости опор. Расчет параметров шпинделя производим на ЭВМ по методике и программе, разработанной кафедрой АСС ТГУ.

Результаты расчетов показывают, что перемещение торца шпинделя в норме.

Пользователь: Испуганов гр.620161

Дата: 16 декабря 2009 года

РАСЧЕТ ШПИНДЕЛЯ НА ИЗГИБНУЮ ЖЕСТКОСТЬ

И с х о д н ы е д а н н ы е :

Потребная мощность на шпинделе ................ :4(кВт)

Частота вращения шпинделя ..................... :200(1/мин)

Угол между плоскостями действия сил ........... :90(градусы)

Средний диаметр изделия или инструмента ....... :60(мм)

Диаметр в задней опоре (A) ....... :60(мм)

Диаметр в передней опоре (B) ..... :65(мм)

Диаметр консоли .................. :85(мм)

Диаметр отверстия ................ :20(мм)

Тип подшипников, воспринимающих

радиальную нагрузку : в опоре B :шариковый радиально-упорный

в опоре A :шариковый радиальный

Характер посадки подшипников : в опоре B :С НАТЯГОМ

в опоре A :С НАТЯГОМ

Количество подшипников, воспринимающих

радиальную нагрузку : в опоре B :3

в опоре A :2

Р е з у л ь т а т ы р а с ч е т а :

Плоскость ZX :

Реакция в опоре A (Н) : 548.72

Реакция в опоре B (Н) :-3782.05

Упругое перемещение опоры A (мкм):-2.936981

Упругое перемещение опоры B (мкм):12.872103

Плоскость YX :

Реакция в опоре A (Н) : 85.71

Реакция в опоре B (Н) :-1199.87

Упругое перемещение опоры A (мкм):-0.458732

Упругое перемещение опоры B (мкм): 4.083729

Угол наклона подшипника в задней опоре A (рад): 0.000096

Угол наклона подшипника в передней опоре B (рад): 0.000011

Линейное перемещение оси у переднего торца шпинделя (мкм) :2.290625 Угловое перемещение оси у переднего торца шпинделя (рад) : 0.000027

Допустимые значения перемещения торца шпинделя :

[Линейное] (мкм) = 3.900000

[Угловое] (рад) = 0.001000

Допустимый угол наклона в передней опоре [U] (рад) : 0.001000

ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ТОРЦА ШПИНДЕЛЯ В Н О Р М Е

Оптимальное межопорное расстояние (мм) : 334.6

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовом проекте рассмотрены вопросы модернизации станка ИТ42Ф3 с целью повышения его точности, надежности и экономичности. Разработан привод главного движения с более высокими технико-экономическими показателями, обеспечиваемыми современными конструктивными решениями.

В проекте рассмотрен конструктивный вариант шпиндельного узла, использующих опоры шпинделя на подшипниках качения. Представленный вариант автоматизированного, разделенного привода главного движения обеспечивает повышенную точность станку.

Использование более современных схем установки подшипников шпиндельного узла, чем у базового станка позволяет повысить точность обработки. Представленные кинематический и динамический расчеты элементов главного привода станка подтверждают принятые решения.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Алиев И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию: учеб. пособие / И.И. Алиев. – 4-е изд., доп. – Ростов н/Д.: Феникс, 2003. – 480 с.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3 т. / В.И. Анурьев. – 9-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 2006. Т.1. – 928 с.; Т.2. – 960 с.; Т.3. – 928 с.

3. Анцев В.Ю. Автоматизированное проектирование приводов главного движения металлорежущих станков: учебное пособие / В.Ю. Анцев, А.Н. Иноземцев, В.Н. Савушкин; под ред. Н.И. Пасько. – Тула: Тул. гос. ун-т, 2002. – 96 с.

4. Асинхронные двигатели серии 4А: справочник / Кравчик А.Э. [и др.]. – СПб., 2002. – 502 с.

5. Бейзельман Р.Д. Подшипники качения: справочник / Р.Д. Бейзельман, Б.В. Цыпкин, Л.Я. Парель. – М.: Машиностроение, 1975. – 574 с.

6. Бушуев В.В. Практика конструирования машин: справочник / В.В. Бушуев.– М.: Машиностроение, 2006. – 448 с.

7. Детали машин. Атлас конструкций: учеб. пособие. В 2 ч. / Б.А. Байков [и др.]; под общ. ред. Д.Н. Решетова. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1992. Ч.1. – 352 с.; Ч.2. – 296 с.

8. Детали и механизмы металлорежущих станков. В 2 т. / Д.Н. Решетов [и др.]; под ред. Д.Н. Решетова. – М.: Машиностроение, 1972. Т.1. Общие основы конструирования; направляющие и несущие системы. – 663 с.; Т.2. Шпиндели и их опоры; механизмы и детали приводов. – 520 с.

9. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин: учеб. пособие / А.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. – 8-е изд., перераб. и доп. – М.: ACADEMA, 2004. – 496 с.

10. Иноземцев А.Н. Металлорежущие станки: учеб. пособие/ А.Н. Инозем­цев, Г.В. Сундуков, Г.В. Шадский. – Тула: Тул. гос. ун-т, 2002. – 183 с.

11. Кочергин А.И. Конструирование и расчёт металлорежущих станков и станочных комплексов. Курсовое проектирование: учебное пособие для вузов / А.И. Кочергин. – Мн.: Выш. шк., 1991. – 382 с.

12. Курмаз Л.В. Детали машин. Проектирование: Справочное учебно-методическое пособие / Л.В. Курмаз, А.Т. Скобейда. – М.: Высш. шк., 2004. – 309 с.

13. Локтева С.Е. Станки с программным управлением и промышленные роботы: учеб. для машиностроительных техникумов / С.Е. Локтева. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1986. – 320 с.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: