Расчет шпинделя
Первоначально необходимо выбрать компоновочную схему шпиндельного узла на опорах качения. Для этого сначала определим коэффициент быстроходности шпинделя:
Кб = nmax∙Dшп = 1600∙80 = 128000 = 1.28∙105
Исходя из полученного значения коэффициента быстроходности, можно выбрать следующую компоновочную схему шпиндельного узла:
В передней опоре поставим Подшипник 697716Л ГОСТ 520-89, а в задней – Подшипник 17812Л ГОСТ 520-89.
Рассчитаем шпиндель на изгибную жесткость с помощью программы САПР ПГД.
РАСЧЕТ ШПИНДЕЛЯ НА ИЗГИБНУЮ ЖЕСТКОСТЬ
Исходные данные:
Потребная мощность на шпинделе ................ :4.97(кВт)
Частота вращения шпинделя ..................... :1600(1/мин)
Угол между плоскостями действия сил ........... :0(градусы)
Средний диаметр изделия или инструмента ....... :90(мм)
Делительный диаметр приводного зубчатого колеса :185.5(мм)
Модуль приводного зубчатого колеса ............ :3.5(мм)
Тип зубчатой пары: ЦИЛИНДР. ПРЯМОЗУБАЯ
Угол зацепления зубчатого колеса .............. :20(градусы)
-----------T----------T----------T----------T----------¬
¦ a1(мм) ¦ a2(мм) ¦ a3(мм) ¦ a4(мм) ¦ L(мм) ¦
+----------+----------+----------+----------+----------+
¦ 80 ¦ 150 ¦ 35 ¦ 100 ¦ 290 ¦
L----------+----------+----------+----------+-----------
Диаметр в задней опоре (A) ....... :60(мм)
Диаметр в передней опоре (B) ..... :80(мм)
Диаметр консоли .................. :90(мм)
Диаметр отверстия ................ :17(мм)
Тип подшипников, воспринимающих
радиальную нагрузку : в опоре B :роликовый двухрядный конический
в опоре A :роликовый однорядный конический
Характер посадки подшипников : в опоре B :С НАТЯГОМ
в опоре A :С НАТЯГОМ
Количество подшипников, воспринимающих
радиальную нагрузку : в опоре B :1
в опоре A :1
Результаты расчета:
Плоскость ZX :
Реакция в опоре A (Н) : 72.91
Реакция в опоре B (Н) :-1051.96
Упругое перемещение опоры A (мкм):-0.181574
Упругое перемещение опоры B (мкм): 0.899691
Плоскость YX :
Реакция в опоре A (Н) : 99.96
Реакция в опоре B (Н) :-214.27
Упругое перемещение опоры A (мкм):-0.248921
Упругое перемещение опоры B (мкм): 0.183256
Угол наклона подшипника в задней опоре A (рад): 0.000003
Угол наклона подшипника в передней опоре B (рад): 0.000009
Линейное перемещение оси у переднего торца шпинделя (мкм) : 2.175419
Угловое перемещение оси у переднего торца шпинделя (рад) : 0.000015
Допустимые значения перемещения торца шпинделя :
[Линейное] (мкм) = 4.350000
[Угловое] (рад) = 0.001000
Допустимый угол наклона в передней опоре [U] (рад) : 0.001000
ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ШПИНДЕЛЯ В Н О Р М Е
Линейное перемещение оси под зубчатым колесом (мкм): 0.421843
Угловое перемещение оси под зубчатым колесом (рад): 0.000002
Допустимое перемещение оси под зубчатым колесом (мкм) :35.000000
ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ШПИНДЕЛЯ ПОД ЗУБЧАТЫМ КОЛЕСОМ В Н О Р М Е
Оптимальное межопорное расстояние (мм) : 405.9
Новое значение a2 (мм) : 265.9
Как видно все параметры шпинделя в норме. Следовательно расчет можно считать законченным.