Расчет шпиндельных узлов на жесткость

Посадки сопряжённых поверхностей

Они оказываются на величине и постоянстве предварительного натяга, а значит влияют на точность вращения шпинделя.

Вращающиеся (внутренние) кольца устанавливают с небольшим натягом (-2 ÷ -4 мкм); Наружные кольца – с натягом в низкоскоростных шпиндельных узлах, и с небольшим зазором высокоскоростных (при dn_max>2,5 · 10⁵ мм·мин^-1).

 

 

 

Основным видом деформации шпиндельного узла является изгиб.

Опоры шпинделя в зависимости от их типа создают различные условия для поворота шпинделя при его изгибе.

Рассмотрим различные расчетные схемы.

Схема а) – балка на двух опорах.

Схема б) – шпиндель в осевом сечении не проворачивается.

Схема в) – подшипник скольжения создает момент реакции.

Схема г) – определяют погиб у₁при деформации шпинделя в пределах радиального зазора подшипников.

Если сила вызывает большую деформацию, то считают дополнительно у₂конца шпинделя.

Суммарный прогиб

Таким образом, различают следующие этапы расчета шпинделя на жесткость:

1. Составляют схему сил, действующих на шпиндель, и оценивают их

величину. К основным силам, которые надо учитывать относят:

- силы резания Р_х, Р_у, Р_z;

- реакция от приводного колеса или шкива;

- предварительный натяг в подшипниках (для подшипников качения).

2. Определяют деформацию переднего конца, на котором закреплены инструмент или заготовка.

, гдеl – расстояние между опорами.

3. Определяют угол поворота конца шпинделя рад.

На величину деформации шпинделя и реакцию в опорах влияет положение приводного колеса, сцепленного с зубчатым колесом шпинделя.

 

 

I: R – результирующая сила, определяющая R₁ и R₂: R = P + Q

II: R = P – Q.

С точки зрения давления в передней опоре случай II лучше, т.к. реакция R₁меньше. С точки зрения прогиба I – выгоднее, т.к. y₁ < y₂.

Поэтому схему I чаще применяют в точных станках, а схему II – для черновой обработки.