8.5. Расчет долговечности подшипников шпинделя
8.5.1. Определение усилий, действующих на шпиндель.
В общем случае на шпиндель действуют усилия, возникающие в процессе резания, а также усилия от расположенных на нем приводных элементов (зубчатых колес, шкивов).
Для нашего примера расчета усилия от приводных элементов воспринимаются отдельными опорами.
Величины
усилий резания и расстояния до опор
определяют в соответствии с расчетными
нагрузками и согласуют с руководителем
проекта. Принимаем величину окружного
усилия резания при черновом торцевом
фрезеровании
.
Для токарных станков Pz =2Mшп /Dзаг=2*3250*103/650=10000
где Dзаг =650мм (Н – высота центров).
8. 5.2. Определение реакций опор.
Расчетная схема шпинделя в двух плоскостях действия приведена на рис. 9.3. Реакции в опорах определяем по известным зависимостям (уравнениям моментов).
В соответствии с пунктом 8.1. принимаем с=325мм, l=570мм.
Для плоскости окружной силы:
;
.
Проверка.
.
Для плоскости радиальной и осевой силы:
;
.
Проверка.
.
Суммарные реакции в радиальных опорах
;
.
Реакция в осевой опоре равна осевой силе Рz; R0 = Pz=5000Н.
8.5.3. Расчет долговечности подшипников.
Производится по стандартным общемашиностроительным методикам, изложенным в справочниках (например, [10]).
Произведем расчет только для передней радиальной опоры А; RA=15700Н. В опоре установлен один подшипник с короткими цилиндрическими роликами 3182120. Его динамическая грузоподъемность по каталогу с=244000Н.
Эквивалентная нагрузке на подшипник [10]
P=(XVFr+YFA)KδKT=(1∙1∙1570+0∙0)∙1,2∙1=18840Н.
Здесь Х=1, Y=0 – коэффициенты радиальной и осевой нагрузки для данного типа подшипников.
Fr=RA=15700Н – радиальная нагрузка;
FA=0 – осевая нагрузка (т.к. данный тип подшипников воспринимает только радиальные нагрузки);
V=1 – коэффициент вращения при вращении внутреннего кольца подшипника;
Кδ=1,2 – коэффициент безопасности для приводов станков;
КТ=1,0 – температурный коэффициент.
Параметр
Расчетная частота вращения: nPш=87,5 мин-1.
Lh≥100000час,
что удовлетворительно.
Обычно требуемая долговечность составляет Lh=10000…20000час.