8.10. Расчет шпиндельных опор

Выбираются тип и класс точности подшипников и с использованием расчетной схемы шпинделя определяются величины и направление сил, действующих на опоры. Затем рассчитываются эквивалентные динамические нагрузки и по каталогу устанавливается динамическая грузоподъемность для выбранного типоразмера подшип-ников, на основании которых определяется их расчетная долговечность. Расчет подшипников шпиндельных опор имеет особенности, связанные с их работой при переменных режимах нагружения и частотах вращения, а также с необходимостью учета дополнительных нагрузок на подшипники от предварительного натяга и динамических усилий, возникающих в процессе резания. Поэтому долговечность подшипников рассчитывается по приведенной эквивалентной нагрузке, которая определяется на основании эквивалентных нагрузок для различных режимов нагружения. Полученная расчетная долговечность сравнивается с заданной и если оказывается меньше ее, то выбирается подшипник с большей динамической грузоподъемностью.

8.11. Конструирование шпиндельных узлов

Заключительным этапом является конструкторская проработка шпиндельного узла, при этом уточняется конструкция шпинделя, конструируются шпиндельные опоры и осуществляется разработка конструкции шпиндельного узла в целом с оптимизацией компоновки, возможности сборки и регулировки, системы смазки шпиндельных опор и т. д.

8.11.1. Схемы установки подшипников шпиндельных опор

Для предотвращения осевых перемещений шпиндели должны быть зафиксированы в опорах. В зависимости от возможности фиксации шпинделя опоры могут быть:

а) фиксирующие и плавающие;

б) по схеме враспор;

в) по схеме врастяжку.

В фиксирующих опорах осевое перемещение шпинделя ограничивается в обоих направлениях, а в плавающих – не ограничивается. При этом фиксирующая опора воспринимает радиальную и в любом направлении – осевую нагрузку и обычно является передней, а плавающая – только радиальную и чаще является задней опорой.

Применяются также схемы, в которых осевое фиксирование шпин-деля происходит в двух опорах. При этом в каждой из них перемещение ограничивается в одном направлении и опоры воспринимают радиальную и только в одном направлении – осевую нагрузку. В зависимости от типа, способа установки и регулировки подшипников эти схемы могут быть враспор и врастяжку.

При установке подшипников враспор наружные кольца имеют ограничение перемещения с внешней стороны опоры и регулирование зазора осуществляется при их осевом перемещении.

При установке подшипников врастяжку наружные кольца фиксируются с внутренней стороны опоры, а регулирование зазора и создание предварительного натяга осуществляются одновременно в обеих опорах при осевом перемещении внутренних колец одной регулировочной гайкой.

8.11.2. Способ создания предварительного натяга в подшипниках

Способ создания предварительного натяга в подшипниках назна-чается в зависимости от их типа:

а) в радиальных цилиндрических двухрядных роликовых подшипниках радиальный натяг регулируется благодаря коническому отверстию во внутреннем кольце, при осевом смещении которого относительно конической шейки шпинделя оно упруго деформируется и выбирается радиальный зазор;

б) в радиально-упорных роликовых конических двухрядных под-шипниках и упорно-радиальных шариковых двухрядных с углом кон-такта 60° натяг регулируется благодаря проставочному кольцу между внутренними кольцами. При их осевом смещении ширина проставоч-ного кольца обусловливает величину предварительного натяга между рабочими поверхностями дорожек колец и телами качения;

в) в комплектах радиально-упорных шариковых подшипников зазор и натяг регулируются проставочными втулками между внутренними и наружными кольцами при осевом смещении последних. Соотношение длин распорных втулок обусловливает величину пред-варительного натяга в зависимости от схемы установки, и, например, при дуплекс О-образной схеме наружная втулка должна быть длиннее внутренней, а при дуплекс X-образной – наоборот.