КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Расчет жесткости шпиндельного узла
На жесткость рассчитывают шпиндельные узлы всех типов. При этом определяют упругое перемещение шпинделя в сечении его переднего конца, причем учитывают только деформации тела шпинделя и его опор. Собственные деформации обрабатываемой детали, режущего инструмента, конического или другого соединения инструмента со шпинделем определяют дополнительными расчетами, не относящимися к расчету шпиндельного узла на жесткость. В результате расчета определяют радиальную и осевую жесткость. При расчете радиальной жесткости все силы приводят к двум взаимно перпендикулярным плоскостям Y и Z, проходящим через ось шпинделя. Вычисляют радиальное перемещение его переднего конца в этих плоскостях, а затем суммарное перемещение по формуле: , (6.11) где [ δ ] –. допускаемый прогиб вала. Допускаемый прогиб вала не должен превышать 0,0001-0,0005 расстояния между опорами l или под зубчатыми колесами 0,01-0,03 модуля. Углы наклона оси вала в опорах не должны превышать 0,001 радиана при зубчатых колесах; то же в радианах, не более: 0,0025 - для цилиндрических роликоподшипников; 0,0016 - для конических роликоподшипников; 0,005 - для однорядных шарикоподшипников; 0,05 - для сферических подшипников. Необходимо учитывать существенное влияние осевой опоры на перемещение переднего конца шпинделя, что является следствием защемляющего (реактивного) момента, возникающего в осевой опоре и противоположного по знаку моменту нагрузки. Дополнительное радиальное перемещение представляет собой сдвиг переднего конца шпинделя под действием силы, возникающей как следствие защемляющего момента. Значения коэффициента, учитывающего при расчете жесткости шпинделя наличие в передней опоре защемляющего момента, приведены в табл. 6.1. Радиальное перемещение шпинделя в заданном сечении, например в плоскости Y,
d=d1+d2+d3+d4,, (6.12) где d1 — перемещение, вызванное изгибом тела шпинделя; - d 2 — перемещение, вызванное нежесткостью (податливостью) опор; - d 3 — сдвиг, вызванный защемляющим моментом; - d 4 — перемещение, вызванное податливостью контакта между кольцами подшипника и поверхностями шпинделя и корпуса. Смещение переднего конца шпинделя зависит не только от его размеров, жесткости опор, нагрузок, но и от схемы нагружения (см. табл.6.1).
Таблица 6.1 Коэффициенты защемления
При использовании первой схемыприводной элемент шпинделя расположен между его опорами (рис. 6.5).
Эта схема типична для токарных и фрезерных станков, а также для многоцелевых станков с ЧПУ. Радиальное упругое перемещение шпинделя в расчетной точке слагается из следующих перемещений: d1Q тела шпинделя под действием силы Q на приводном элементе, d2Q вызванного деформацией опор от силы Q, d1Р тела шпинделя под действием силы резания Р, d2Р вызванного деформацией опор от силы Р. Примем обозначения: l — расстояние между передней A и задней В опорами шпинделя; а — вылет его переднего конца (консоль); b — расстояние от приводного элемента до передней опоры; I1 — среднее значение осевого момента инерции сечения консоли; I2 — среднее значение осевого момента инерции сечения шпинделя в пролете между опорами; S1 и S2 - площади сечения переднего конца и межопорной части шпинделя; Е — модуль упругости материала шпинделя; G — модуль сдвига материала шпинделя; jA и jB — радиальная жесткость передней и задней опор; е — коэффициент защемления в передней опоре.
Упругое перемещение переднего конца шпинделя, слагающееся из всех названных выше перемещений, но без учета защемляющего момента определяется по формуле: , (6.13) С учетом действия защемляющего момента в передней опоре перемещение переднего конца шпинделя определяется по формуле: , (6.14) Угол поворота в передней опоре определяется по формуле: ,рад. (6.15) В зависимостях под Р и Q понимают составляющие сил, приведенные к одной плоскости. Перед Q принимают знак "плюс" если силы Р и Q направлены в одну сторону, и знак "минус", если они направлены в противоположные стороны. Введя в зависимости безразмерное отношение l = l/а, характеризующее относительную длину межопорной части шпинделя, из равенства dd/dl = 0 находят оптимальное значение l, а следовательно, и оптимальное по условию жесткости расстояние между опорами шпинделя. При использовании второй схемы приводной элемент расположен на задней консоли на расстоянии с от задней опоры (рис. 6.6, а). Этот случай характерен для внутришлифовальных и отделочно-расточных головок. Перемещение переднего конца шпинделя с учетом защемляющего момента в передней опоре определяется по формуле: , (6.16) Знаки перед Q соответствуют случаю, когда силы Р и Q направлены в одну сторону. Если же они направлены в противоположные стороны, знаки перед Q заменяются на противоположные. Перемещение переднего конца шпинделя при отсутствии защемляющего момента вычисляют при e =0. При использовании третьей схемы шпиндель не нагружен силами от привода, на него действует только сила резания Р (рис. 6.6 б). Такие шпиндельные узлы часто применяют в прецизионных станках. Перемещение переднего конца шпинделя с учетом защемляющего момента в передней опоре определяется по формуле: , (6.17) Без учета защемляющего момента: , (6.18)
Угол поворота шпинделя в передней опоре: , (6.19) Значение l = l/а, оптимальное по условию жесткости шпиндельного узла, находят из уравнения: , (6.20) В связи с тем, что с уменьшением межопорного расстояния биение шпинделей на подшипниках качения увеличивается, для них вводят ограничение l ³ 2,5.
Дата добавления: 2014-12-26; Просмотров: 2232; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |