Название: Розрахунок та проектування шпиндельного вузла
Вид работы: контрольная работа
Рубрика: Промышленность и производство
Размер файла: 253.03 Kb
Скачать файл: referat.me-300916.docx
Краткое описание работы: Вибір схеми шпиндельного вузла по значенню швидкісного параметру. Визначення опорних реакцій, радіальних жорсткостей опор. Розрахунок жорсткості шпиндельного вузла. Визначення оптимальної міжопорної відстані та демпфіруючих властивостей шпинделя.
Розрахунок та проектування шпиндельного вузла
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 yш обчислюється 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: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Похожие работы
-
Исследование влияния температурных деформаций шпиндельного узла горизонтально-фрезерного станка на точность обработки
Исследование зависимости температурной деформации шпиндельного горизонтально-фрезерного станка (при холостом ходу) и его узлов от времени работы и охлаждения. Пути минимизации воздействия нагрева на успешность осуществления технологического процесса.
-
Ефективність використання універсальних різців. Проектування спрощеної конструкції державки різців
Аналіз існуючих систем токарного інструменту. Вибір методики досліджень статичної жорсткості конструкцій різців, визначення припустимих подач, опис пристроїв. Дослідження напружено-деформованого стану елементів різця з поворотною робочою частиною.
-
Модернизация привода токарно-винторезного станка мод. 1А616
Расчет кинематики (диаметр обработки, глубина резания, подача) привода шпинделя с плавным регулированием скорости, ременной передачи с зубчатым ремнем, узла токарного станка на радиальную и осевую жесткость с целью модернизации металлорежущего станка.
-
Вибір та розрахунок основних параметрів зубчастого колеса
Схема розташування полів допусків. Розрахунок граничних і виконавчих розмірів калібрів для контролю отвору й вала з'єднання. Розрахунок підшипників кочення і нарізних сполучень. Схема розмірного ланцюга із вказівками. Основні параметри зубчастого колеса.
-
Вибір і розрахунок технічних параметрів гладкої циліндричної сполуки
Розрахунок гладкої циліндричної сполуки 2-шестірня-вал. Визначення калібрів для контролю гладких циліндричних сполук. Вибір нормальної геометричної точності. Розрахунок підшипникової сполуки 7-підшипник-корпус і 8-підшипник-вал, шпонкової сполуки.
-
Визначення параметрів пристроїв для очищення газу від пилу
Методи розрахунку циклона з дотичним підводом газу. Визначення діаметру вихлопної труби, шляху та часу руху частки пилу. Розрахунок середньої колової швидкості газу в циклоні. Висота циліндричної частини циклона. Розрахунок пилоосаджувальної камери.
-
Проектування стріли крана
Проект металевих конструкцій. Обчислення поздовжних, вертикальних, бокових навантаженнь. Визначення найбільших зусиль у стержнях стріли. Побудова ліній впливу у стержнях. Підбір перерізів стержнів і перевірка напружень. Схеми стріл при дії навантажень.
-
Модернізація приводу головного руху зі ступеневим регулюванням свердлильного верстата
Розрахунок частоти обертання, чисел зубів зубчастих передач, радіальної та осьової жорсткості приводу шпинделів зі ступеневим регулюванням, двошвидкісним електродвигуном та автоматизованою коробкою передач. Визначення точності підшипників вузла.
-
Модернізація головного привода токарно-гвинторізного верстата мод. КА280 (16К20) з метою підвищення продуктивності
Базовий верстат і його головний привод, конструкція модернізованого приводу. Кінематичний розрахунок модернізованого приводу, розрахунок шпинделя й підшипників. Характеристика робототехнічного комплексу, керування верстатом та шпиндельний вузол.
-
Розрахунок вертикального ланцюгового елеватора
Визначення погонної місткості ковшів, опору руху і натягу ланцюгів елеватора для транспортування пшениці. Розрахунок приводу транспортера й ланцюгової передачі. Уточнюючий розрахунок осі і валу. Вибір підшипників, шпонок, муфти. Опис роботи транспортера.