4.4 Расчет подшипников

Тип и габаритные размеры определяем по конструктивным соображениям. Исходя из расчетного диаметра вала, для выходного вала коробки скоростей выбираем два шариковых радиальных подшипника 309 по ГОСТ 8338-75 средней серии с диаметром внутреннего кольца диаметром 45 мм.

Определим действительную динамическую грузоподъемную силу наиболее нагруженного подшипника по:

,

где С – динамическая грузоподъемная сила, кН;

n – частота вращения вала, об/мин, п=606 об/мин;

h - требуемая долговечность подшипника, ч, h=10000ч;

Q – приведенная нагрузка на подшипник, кН;

- показатель степени, .

Приведенную нагрузку для радиально-упорных роликоподшипников определим по формуле [3]:

,

где R – расчетная радиальная нагрузка, действующая на подшипник, кН;

кН.

А – расчетная осевая нагрузка на подшипнике, А=0,717 кН (см.п.2.4);

т – коэффициент приведения осевой нагрузки к радиальной, т=1,5;

К_к – коэффициент вращения, К_к=1;

К_б – коэффициент, учитывающий влияние характера нагрузки на подшипник, К_б=1;

К_Т – температурный коэффициент, К_Т=1.

Получили:

кН

Подставив значение Q в формулу, получаем:

кН

Полученное значение должно быть меньше динамической грузоподъемной силы для двух подшипников.

С=4209 кгс< =2*10200=20400 кгс следовательно условие динамической грузоподъемности выполняется.

5. Шпиндельные узлы

5.1 Расчет шпинделя на кинематическую точность

Конструкция, точность изготовления и сборки шпиндельного узла во многом определяют точность, надежность и в конечном итоге работоспособность металлорежущего станка. В связи с этим к точности вращения, жесткости, виброустойчивости, и износостойкости шпиндельных узлов предъявляют особые требования, которые следует учитывать на всех стадиях создания станка и особенно на стадии проектирования.

Точность вращения характеризуется обычно биением переднего конца шпинделя и определяется точностью, как самого шпинделя, так и классом точности подшипников.

Радиальное биение конца двухопорного шпинделя определяют по формуле [3]:

, мм

где - радиальное биение подшипников соответственно в задней и передней опорах, мм;

- радиальное биение, связанное с геометрическими погрешностями шпинделя, мм;

- расстояние между опорами, мм;

- длинна консольного конца шпинделя, мм.

На стадии проектного расчета считаем, что погрешности, вносимые подшипниками, составляют две трети от допускаемого биения шпинделя .

Выберем класс точности переднего подшипника, так как проектируем станок нормальной точности, то выберем передний подшипник с классом точности Р4. Пользуясь уравнением:

рассчитаем необходимую точность заднего подшипника.

По табл.9 [3] определяем, что для подшипника Р2 с номинальным диаметром от 50 до 80 мм допускаемое радиальное биение составляет 0,004 мм. Расчетная схема шпинделя приведена на рис.8.( мм; мм).

Рис.8. Схема радиальных биений шпинделя

По ГОСТ 370-93 радиальное биение шпинделя вертикально-сверлильного станка не должно превышать мм. Две трети этого допустимого значения составляет 0,017 мм.

Далее решим уравнение:

мм

По табл. 9 [3] принимаем подшипник с классом точности Р4 с допускаемым радиальным биением 0,006 мм.

Проведем проверку:

условие проверки выполняется.

Таким образом, в передней опоре шпинделя должны стоять два подшипника с классом точности Р2, а в задней опоре два подшипника с классом точности Р4.