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.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Радиально-упорные
шарикоподшипники, прецизионный
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Допуски , см. описание
/ описание 718 (SEA) series |
|
|
|
|
|
|
|
Преднатяг, see specific product, см. описание, unmounted, и описание, mounted
/ описание 718 (SEA) series |
|
|
|
|
|
|
|
Рекомендуемые посадки, вала, корпуса |
|
|
|
|
|
|
|
Допуски вала и корпуса |
|
|
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
|
смазками |
смазывание |
|
the bearings are
SKF-SNFA super-precision bearings |
|
|
mm |
kN |
kN |
об/мин |
kg |
- |
|
|
|
90
|
115 |
13 |
20,3 |
25 |
1,04 |
12000 |
18000 |
0,251 |
71818 ACD/HCP4
|
SEA90 /NS 7CE3
|
|
90
|
115 |
13 |
20,3 |
25 |
1,04 |
10000 |
15000 |
0,279 |
71818 ACD/P4
|
SEA90 7CE3
|
|
90
|
115 |
13 |
21,6 |
26,5 |
1,1 |
13000 |
20000 |
0,251 |
71818 CD/HCP4A
|
SEA90 /NS 7CE1
|
|
90
|
115 |
13 |
21,6 |
26,5 |
1,1 |
11000 |
17000 |
0,279 |
71818 CD/P4A
|
SEA90 7CE1
|
|
90
|
125 |
18 |
44,2 |
48 |
1,96 |
10000 |
17000 |
0,47 |
71918 ACD/HCP4A
|
-
|
|
90
|
125 |
18 |
44,2 |
48 |
1,96 |
8500 |
14000 |
0,55 |
71918 ACD/P4A
|
-
|
|
90
|
125 |
18 |
28,1 |
21,6 |
0,88 |
14000 |
22000 |
0,46 |
71918 ACE/HCP4A
|
-
|
|
90
|
125 |
18 |
28,1 |
21,6 |
0,88 |
13000 |
20000 |
0,54 |
71918 ACE/P4A
|
-
|
|
90
|
125 |
18 |
47,5 |
51 |
2,08 |
13000 |
19000 |
0,47 |
71918 CD/HCP4A
|
-
|
|
90
|
125 |
18 |
47,5 |
51 |
2,08 |
9500 |
16000 |
0,55 |
71918 CD/P4A
|
-
|
|
90
|
125 |
18 |
29,6 |
22,8 |
0,93 |
16000 |
26000 |
0,46 |
71918 CE/HCP4A
|
-
|
|
90
|
125 |
18 |
29,6 |
22,8 |
0,93 |
14000 |
22000 |
0,54 |
71918 CE/P4A
|
-
|
|
90
|
125 |
18 |
22,5 |
29 |
1,18 |
11000 |
18000 |
0,57 |
71918 DB/P7
|
-
|
|
90
|
125 |
18 |
23,4 |
30,5 |
1,25 |
13000 |
20000 |
0,57 |
71918 FB/P7
|
-
|
|
90
|
125 |
18 |
22,5 |
29 |
1,18 |
13000 |
20000 |
0,54 |
C71918 DB/P7
|
-
|
|
90
|
125 |
18 |
23,4 |
30,5 |
1,25 |
14000 |
24000 |
0,54 |
C71918 FB/P7
|
-
|
|
90
|
125 |
18 |
44,2 |
48 |
1,96 |
10000 |
- |
0,47 |
S71918 ACD/HCP4A
|
-
|
|
90
|
125 |
18 |
44,2 |
48 |
1,96 |
8500 |
- |
0,55 |
S71918 ACD/P4A
|
-
|
|
90
|
125 |
18 |
47,5 |
51 |
2,08 |
13000 |
- |
0,47 |
S71918 CD/HCP4A
|
-
|
|
90
|
125 |
18 |
47,5 |
51 |
2,08 |
9500 |
- |
0,55 |
S71918 CD/P4A
|
-
|
|
90
|
125 |
18 |
22,5 |
29 |
1,18 |
11000 |
- |
0,57 |
S71918 DB/P7
|
-
|
|
90
|
125 |
18 |
23,4 |
30,5 |
1,25 |
13000 |
- |
0,57 |
S71918 FB/P7
|
-
|
|
90
|
125 |
18 |
22,5 |
29 |
1,18 |
13000 |
- |
0,54 |
SC71918 DB/P7
|
-
|
|
90
|
125 |
18 |
23,4 |
30,5 |
1,25 |
14000 |
- |
0,54 |
SC71918 FB/P7
|
-
|
|
90
|
140 |
24 |
74,1 |
72 |
2,85 |
9500 |
16000 |
0,95 |
7018 ACD/HCP4A
|
-
|
|
90
|
140 |
24 |
74,1 |
72 |
2,85 |
8000 |
13000 |
1,15 |
7018 ACD/P4A
|
-
|
|
90
|
140 |
24 |
35,1 |
26,5 |
1,04 |
13000 |
22000 |
1,03 |
7018 ACE/HCP4A
|
-
|
|
90
|
140 |
24 |
35,1 |
26,5 |
1,04 |
12000 |
19000 |
1,15 |
7018 ACE/P4A
|
-
|
|
90
|
140 |
24 |
79,3 |
76,5 |
3 |
11000 |
18000 |
0,95 |
7018 CD/HCP4A
|
-
|
|
90
|
140 |
24 |
79,3 |
76,5 |
3 |
9000 |
15000 |
1,15 |
7018 CD/P4A
|
-
|
|
90
|
140 |
24 |
37,1 |
28 |
1,1 |
15000 |
24000 |
1,03 |
7018 CE/HCP4A
|
-
|
|
90
|
140 |
24 |
37,1 |
28 |
1,1 |
13000 |
20000 |
1,15 |
7018 CE/P4A
|
-
|
|
90
|
140 |
24 |
37,1 |
40,5 |
1,6 |
11000 |
17000 |
1,2 |
7018 DB/P7
|
-
|
|
90
|
140 |
24 |
39 |
42,5 |
1,66 |
12000 |
18000 |
1,2 |
7018 FB/P7
|
-
|
|
90
|
140 |
24 |
37,1 |
40,5 |
1,6 |
12000 |
19000 |
1,15 |
C7018 DB/P7
|
-
|
|
90
|
140 |
24 |
39 |
42,5 |
1,66 |
14000 |
22000 |
1,15 |
C7018 FB/P7
|
-
|
|
90
|
140 |
24 |
74,1 |
72 |
2,85 |
9500 |
- |
0,95 |
S7018 ACD/HCP4A
|
-
|
|
90
|
140 |
24 |
74,1 |
72 |
2,85 |
8000 |
- |
1,15 |
S7018 ACD/P4A
|
-
|
|
90
|
140 |
24 |
79,3 |
76,5 |
3 |
11000 |
- |
0,95 |
S7018 CD/HCP4A
|
-
|
|
90
|
140 |
24 |
79,3 |
76,5 |
3 |
9000 |
- |
1,15 |
S7018 CD/P4A
|
-
|
|
90
|
140 |
24 |
37,1 |
40,5 |
1,6 |
11000 |
- |
1,2 |
S7018 DB/P7
|
-
|
|
90
|
140 |
24 |
39 |
42,5 |
1,66 |
12000 |
- |
1,2 |
S7018 FB/P7
|
-
|
|
90
|
140 |
24 |
37,1 |
40,5 |
1,6 |
12000 |
- |
1,15 |
SC7018 DB/P7
|
-
|
|
90
|
140 |
24 |
39 |
42,5 |
1,66 |
14000 |
- |
1,15 |
SC7018 FB/P7
|
-
|
|
90
|
160 |
30 |
121 |
106 |
4,05 |
7500 |
12000 |
2,25 |
7218 ACD/P4A
|
-
|
|
90
|
160 |
30 |
127 |
112 |
4,25 |
8500 |
14000 |
2,25 |
7218 CD/P4A
|
-
|
|
|
Другие работы по теме:
Розрахунок величини підприємницького ризику
Розрахунок теперішньої та майбутньої вартості грошей як підґрунтя для проведення підприємцем ефективних фінансових операцій з грішми та цінними паперами, здійснення операцій кредитування, інвестування. Розрахунок реальної річної ставки дохідності.
Специфіка створення резервів підприємства
Розрахунок складних відсотків депозитного вкладу за допомогою математичних формул. Створення резервного фонду фірми за допомогою банківського депозитного вкладу. Нарахування банком відсотків за складною ставкою, їх розмір на кінець п'ятого року.
Розрахунок розгалуженого електричного кола
Визначення струмів на всіх ділянках кола за допомогою рівнянь Кірхгофа і методу контурних струмів. Знаходження напруги на джерелі електрорушійної сили. Перевірка вірності розрахунку розгалуженого електричного кола шляхом використання балансу потужностей.
Расчет колес конического редуктора
Міністерство освіти і науки України Запорізький національний технічний університет кафедра ДМ і ПТМ Розрахунково-графічне завдання № 2 «Розрахунок клинопасової передачі»
Розрахунок нерозрізної балки
Міністерство освіти і науки України Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка Кафедра опору матеріалів Розрахунково-графічна робота № 5
Планування міст
Розрахунок та планувальне рішення території житлового кварталу та установ громадського обслуговування м. Полтава. Планувальне рішення та визначення площі території машинобудівного заводу: передзаводської, промислової, підсобно-допоміжної, складської зони.
Розробка автоматичного процесу деталі шатун
Зміст Вступ 1. Проектування металорізального інструменту 1.1 Призначення та область застосування інструменту 1.2 Повний конструкторський розрахунок з оформленням необхідних ескізів
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.
Проектування зубчастої передачі редуктора
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ Кафедра опору матеріалів ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА до розрахунково-графічної роботи з основ конструювання
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.
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.
Паралельні проекції
Елементарний математичний апарат плоских геометричних проекцій. Ортографічне косокутне проектування на площину, застосування матриць. Розгляд проекцій картинної площини в лівосторонній системі координат спостерігача, погодження з екраном дисплея.
Розрахунок усталеного процесу в електричному колі
Методи розрахунку лінійного кола при дії на нього періодичного несинусоїдного сигналу. Визначення повної та активної потужності, яку споживає коло та його параметри на гармоніці. Етапи дослідження передаточної функції і побудування графіків АЧХ і ФЧХ.
Розрахунок каналу обробки аналогового сигналу
Проектування каналу збору аналогових даних реальної мікропроцесорної системи, який забезпечує перетворення аналогового сигналу датчика - джерела повідомлень в цифровий код. В такому каналі здійснюється підсилення, фільтрація і нормування сигналу.
Поняття про автоматизацію проектування в радіоелектрониці
Ручне та автоматизоване використання електронно-обчислювальних машин у процесі проектування на сучасному етапі. Система крізного автоматизованого проектування, її сутність, оцінка переваг та особливості застосування, комплекс засобів даної системи.
Устройство CD дисков
Типовой привод состоит из: платы электроники – размещены все управляющие схемы привода, интерфейс с контроллером компьютера, разъемы интерфейса и выхода звукового сигнала.
Ознайомлення з програмним пакетом MicroSim PSPICE 8.0
Основні можливості програми автоматизованого проектування електронних схем MicroSim PSPICE. Дослідження АЧХ смугового фільтра і визначення квазірезонансної частоти. Розрахунок величини індуктивностей дроселів і ємності конденсатора для випрямляча.
Гибкие магнитные диски
Накопители на гибких магнитных дисках Устройство дисковых накопителей: Основные внутренние элементы дисковода - дискетная рама, шпиндельный двигатель,
Протокол розбіжностей
виникає між "Київміськлегхарчопромом" і Київською трикотажною фабрикою при укладанні договору № 11 від 3 січня 1990 р. на постачання продукції у 1991 р.
Розрахунок водопроводу і водопостачання для потреб міста
Системи протипожежного водопостачання міста. Визначення розрахункових витрат для потреб міста. Гідравлічний розрахунок водопровідної мережі, водонапірної башти, резервуарів чистої води. Підбір насосів для насосної станції першого та другого підйомів.
Задача про розміщення ферзів Дерево пошуку та його обхід
Реферат на тему: Задача про розміщення ферзів. Дерево пошуку та його обхід Розглянемо шахівницю, що має розміри не 8 8, а n n, де n>0. Як відомо, шаховий ферзь атакує всі клітини та фігури на одній з ним вертикалі, горизонталі та діагоналі. Будь-яке розташування кількох ферзів на шахівниці будемо називати їх
Метод орієнтованих графів
Лекція 37 . Можна виключити вершину . Для цього стрілки продовжують так, ніби вузла і не було. В діамагнетику вказується - коефіцієнт при виключеній вершині.
Мовне забезпечення САПР
: Мовне (лінгвістичне) забезпечення САПР. Призначення, структура та вимоги до мовного забезпечення. Мовне проектування. Мови програмування. 1. Мови забезпечення САПР включають в себе мови проектування та мови програмування і охоплює терміни, визначення, правила формалізації звичайної мов, методи стиснення та розширення.