- •Оборудование автоматизированного машиностроительного производства
- •Введение
- •1. Организация курсового проектирования
- •1.1. Тематика и содержание курсового проекта
- •1.2. Последовательность выполнения курсового проекта
- •1.3. Содержание и оформление расчетно-пояснительной записки
- •1.4. Содержание и оформление графической части
- •2. Определение основных технических характеристик привода
- •2.1. Выбор базовой модели станка
- •2.2. Определение частот вращения шпиндельного вала
- •2.3. Предварительный выбор электродвигателя
- •3. Кинематический расчет привода
- •3.1. Типы передач приводов вращательного движения
- •3.2. Приводы с последовательно соединёнными передачами
- •3.3. Приводы с частичным перекрытием ступеней частот вращения
- •3.4. Приводы с выпадением ступеней частот вращения
- •3.5. Приводы сложенной структуры
- •3.6. Последовательность кинематического расчета привода
- •4. Проектные расчеты
- •4.1. Ориентировочный расчет валов
- •4.2. Расчет ременной передачи
- •4.3. Пример расчета клиноременной передачи
- •4.4. Проектный расчёт зубчатых передач
- •4.5. Пример расчета зубчатой передачи
- •4.6. Особенности конструкций элементов зубчатых передач
- •4.7. Предварительный выбор подшипников
- •4.8. Расчет и выбор шпоночных и шлицевых соединений
- •4.8.1. Расчет шпоночных соединений
- •4.8.2. Расчет шлицевых соединений
- •5. Разработка компоновочной схемы привода
- •6. Проверочные расчеты
- •6.1. Уточненный расчет валов
- •6.2. Пример расчета вала на усталостную прочность
- •6.3. Проверочный расчет зубчатых передач на усталость при изгибе
- •6.4. Проверка подшипников качения на долговечность
- •6.5. Пример определения долговечности подшипников
- •6.6. Расчет жесткости шпиндельного узла
- •7. Проектирование системы переключения передач
- •8. Выбор и расчет системы смазки
- •8.1. Классификация смазочных систем
- •8.2.Способы смазывания подшипников качения жидким материалом
- •8.3. Способы смазывания подшипников качения пластичным материалом
- •Список литературы
- •Приложение
4.7. Предварительный выбор подшипников
В опорах валов и шпинделей современных станков в основном применяют подшипники качения. Для них характерны небольшие потери на трение и простые системы смазывания. Подшипники качения обеспечивают высокую точность вращения шпинделей (радиальное биение 0,01...0,03 мм, а в прецизионных станках — несколько микрометров) и необходимую виброустойчивость, надежно работают при изменении частоты вращения и нагрузок в широких диапазонах, удобны в эксплуатации.
Тип подшипника выбирается в зависимости от характера воспринимаемых им нагрузок. Предпочтение отдается шариковым радиальным подшипникам, как наиболее дешевым. В опорах, подверженных ударным нагрузкам, предпочтение отдается роликоподшипникам с цилиндрическими роликами, если опора не испытывает осевых нагрузок (или они весьма незначительны). Если же осевые нагрузки достигают радиальных и даже превышают их, то в случаях безударного характера действующих на опору нагрузок следует применять радиально-упорные шариковые подшипники, а в случаях ударных нагрузок – роликовые конические подшипники.
Несущая способность подшипников качения характеризуется динамической и статической грузоподъемностью. Динамическая грузоподъемность радиальных и радиально-упорных подшипников определяется постоянной радиальной нагрузкой, которую каждый из группы идентичных подшипников с неподвижным наружным кольцом может воспринимать при долговечности, составляющей 1 млн. оборотов. Динамическая грузоподъемность упорных и радиально-упорных подшипников определяется постоянной осевой нагрузкой, которую каждый из группы идентичных подшипников может воспринимать в течение 1 млн. оборотов. Статическая грузоподъемность определяется статической нагрузкой, в результате действия которой возникает общая остаточная деформация тел качения и колец в наиболее нагруженной зоне контакта, равная 0,0001 диаметра тела качения.
Быстроходность подшипников качения характеризуется предельной частотой вращения и параметром быстроходности. Превышение предельной частоты вращения приводит к существенному проявлению сил инерции тел качения и сепаратора, возрастанию влияния погрешностей формы тел и дорожек качения и соответствующему нарушению равномерности вращения подшипника, ухудшению условий смазывания, росту износа рабочих поверхностей и перегреву опоры. Предельная частота вращения подшипников в нормальных условиях эксплуатации указывается в каталогах подшипников. Если частота вращения шпинделя должна превышать предельную для подшипников частоту, следует обеспечить хороший отвод теплоты от опор, использовать смазочные материалы малой вязкости.
Обобщенным показателем быстроходности опор шпинделей с радиальными, радиально-упорными и упорно-радиальными подшипниками является параметр быстроходности dm·nmax (мм·мин-1), где dm = 0,5·(d + D); d — диаметр отверстия подшипника, мм; D — наружный диаметр подшипника, мм; nmax — наибольшая частота вращения шпинделя. Иногда в качестве показателя быстроходности опоры считают произведение d·nmax, называемое характеристикой быстроходности.
Подшипники качения для шпинделей станков выходят из строя вследствие усталостного выкрашивания дорожек качения или из-за износа элементов, приводящего к увеличению зазоров. Считается, что срок службы подшипника закончен, когда по одной из названных причин он не может выполнять своих функций. Показателем долговечности подшипников считается время, в течение которого в тождественных условиях должны работать не менее 90 % партии подшипников данного типоразмера.
Жесткость подшипника характеризуется отношением действующей на него нагрузки к вызываемому упругому сближению колец (при этом контактные деформации на посадочных поверхностях не учитываются), Различают радиальную и осевую жесткость.