Шпиндельний вузол агрегатного верстата

Реферат: Шпиндельний вузол агрегатного верстата містить корпус з встановленим в ньому на здвоєних за допомогою компенсаційних кілець радіально-упорних підшипниках шпинделем, оснащеним упорними втулками, одна з яких розміщена з можливістю контакту з фланцем, з'єднаним з торцем корпусу, а інша - з гайкою, що забезпечує фіксацію внутрішніх кілець радіально-упорних підшипників. Вузол додатково оснащений упорним підшипником, розміщеним між упорною втулкою і фланцем, а також упорним кільцем і втулкою, що контактує з внутрішнім кільцем одного з радіально-упорних підшипників. UA 83381 U (12) UA 83381 U UA 83381 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до верстатобудування і може бути використана в агрегатних верстатах. Відомий шпиндельний вузол агрегатного верстата містить корпус, в якому шпиндель змонтований на радіально-упорних кулькових підшипниках, дворядному радіальному роликопідшипнику, а також містить два упорних кулькових підшипника, розташованих на втулці, змонтованої на валу, і розділених буртом втулки [див. 4, аркуш 18]. Цей шпиндель має недостатню довговічність, так як осьове навантаження, що діє з боку процесу різання, сприймає тільки один упорний кульковий підшипник, який має невелику осьову вантажопідйомність для розточування отвору діаметром 36 мм в сталі марки М74. Також відомим є шпиндельний вузол агрегатного верстата, що містить корпус, в якому змонтований шпиндель на радіально-упорному кульковому подшипнику і дворядному роликопідшипнику [див. 4, аркуш 22, мал. 1, б]. Така конструкція не забезпечує достатньої осьової вантажопідйомності при розточуванні отвору діаметром 36 мм в сталі марки М74, так як все осьове навантаження лягає на радіальноупорний підшипник, що також знижує довговічність. Найбільш близьким технічним рішенням є шпиндельний вузол агрегатного верстата прототип, що містить корпус, в якому змонтований шпиндель на радіально-упорних підшипниках, здвоєних за допомогою компенсаційних кілець, і містить упорні втулки, одна з яких розміщена з можливістю контакту з фланцем, з'єднаним з торцем корпусу, а інша розташована з можливістю контакту з гайкою [див. 4, аркуш 15]. Такий пристрій також не забезпечує бажаної осьової вантажопідйомності, а отже і довговічності, так як все осьове навантаження сприймають радіально-упорні кулькові підшипники, які мають недостатню осьову вантажопідйомність. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалити шпиндельний вузол агрегатного верстата, в якому введення нових елементів і їх взаємне розташування, підвищить вантажопідйомність, що призведе до підвищення довговічності. Поставлена задача вирішується тим, що містить корпус, в якому змонтований на здвоєних за допомогою компенсаційних кілець радіально-упорних підшипниках шпиндель, оснащений упорними втулками, одна з яких розміщена з можливістю контакту з фланцем, з'єднаним з торцем корпусу, а інша розташована з можливістю контакту з гайкою, згідно з корисною моделлю, вузол додатково оснащений упорним підшипником, розміщеним між упорною втулкою і фланцем, а також упорним кільцем і втулкою, що контактує з внутрішнім кільцем одного з радіально-упорних підшипників. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, на якому зображено загальний вигляд шпиндельного вузла агрегатного верстата. Шпиндельний вузол агрегатного верстата містить корпус 1, в якому змонтований шпиндель 2 на радіально-упорних підшипниках 3, здвоєних за допомогою компенсаційних кілець 4, і містить передню упорну втулку 5, розміщену з можливістю контакту з фланцем 6, з'єднаним з торцем корпусу 1, і задню упорну втулку 7, встановлену на шпинделі з можливістю контакту з гайкою 8, що забезпечує фіксацію внутрішніх кілець 9 радіально-упорних підшипників 3. Встановлені також упорний підшипник 10, розміщений між передньою упорною втулкою 5 і фланцем 6, упорне кільце 11 і додаткова втулка 12, що контактує з внутрішнім кільцем 9 одного з радіально-упорних підшипників 3. Пристрій працює наступним чином: Обертання шпинделя передається за допомогою клинового ременя від ведучого шківа, насадженого на вал електродвигуна, на ведений шків (на кресленні не відображені), встановлений на шпинделі 2. У передній частині до фланця 13 шпинделя 2 кріпиться борштанга 14, якою обробляється отвір. При розточуванні отвору з боку процесу різання виникає осьове навантаження Ро, значна частина якого доводитиметься на упорний підшипник. З боку привода також виникає осьове навантаження Рз, яке сприймають радіально-упорні підшипники. Підвищення довговічності запропонованої конструкції підтверджується наступним: Потрібна динамічна вантажопідйомність при розточуванні отвору діаметром d=36 мм у сталі МР-75 на 56 % більше, ніж динамічна вантажопідйомність підшипників встановлених вданому шпинделі. Розрахунок потрібної динамічної вантажопідйомності: Радіальне навантаження на радіально-упорні підшипники на лівій та правій опорі дорівнює і -1 становить Fr=3907 Н; осьове навантаження Fab=4779 Н; частота обертання вала n=481 хв ; коефіцієнт обертання кільця V=1 (при обертанні внутрішнього кільця підшипника відносно навантаження), Кς=1,2 (табл. 6.3, [1]); КT=1,05 (табл. 6.4, [1]); необхідна довговічність Lh16000 г. 1 UA 83381 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Підшипники (№ 4611, [2]), встановлені в шпиндельному вузлі агрегатного верстата мають статичну вантажопідйомність С=21100 Н і динамічну вантажопідйомність С 0=32600 Н, кут контакту α=26°. Так як навантаження на підшипники однакові та підшипники ідентичні розрахунок буде проводитися для одного підшипника. 1. Знаходимо відношення Fr та визначаємо наближене значення параметра e' (мал. 6.2, C0 [1]) Fr 3907   0,185 C0 21100 е'=0,57. 2. Осьова складова радіального навантаження: FS=e'Fr FS=0,573907=2227 Н. 3. Розрахункове осьове навантаження (табл. 6.6 п. 2, [1]): Fa=FS+Fab Fa=2227+4779=7006 H. 4. Знаходимо відношення Fa і за табл. 6.1, [1] уточнюємо значення параметра є C0 (визначається інтерполяцією) Fa 7006   0,332 C0 21100 е=0,395. 5. Обчислюємо відношення Fa : V  Fr Fa 7006   1793  e  0,395 , V  Fr 1 3907 і приймаємо коефіцієнти радіального та осьового навантаження: X=0,41, Y=0,87. 6. Еквівалентне динамічне навантаження на підшипник (табл. 6.5, п. 4, [1]): Р=(XVFr+YFa)KςKT Р=(0,4113907+0,877006)1,21,05=9698 Н. 7. Потрібна динамічна вантажопідйомність С. За табл. 21, [1] додатку, відношення C  7,7 , отже, C=7,7P P С=7,76968=74675 Н. Отже, радіально-упорні підшипники сприймають приблизно 44 % осьового навантаження, тому з метою підвищення довговічності шпиндельного вузла агрегатного верстата, забезпечивши запас міцності, пропонується додатково встановити упорний роликовий підшипник (№ 9111, [3]). Застосування запропонованої конструкції вузла шпинделя агрегатного верстата дозволить підвищити його довговічність. Джерела інформації: 1. Киркач Н.Ф, Баласян Р.А. Расчет и проектирование деталей машин: [Учеб. Пособие для техн. вузов].-3-е изд., перераб. и доп. - X.: Основа, 1991.-276 с: схем. 2. ГОСТ 831-75 Подшипники шариковые радиально-упорные однорядные. 3. ГОСТ 23526-79 Подшипники роликовые упорные с цилиндрическими роликами одинарные. 4. Шпиндельные узлы агрегатных станков: Альбом / Н.М. Вороничев, Г.И. Плашей, С.С. Гиндин и др. – М.: Машиностроение, 1983.-180 с.; ил. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 Шпиндельний вузол агрегатного верстата, що містить корпус з встановленим в ньому на здвоєних за допомогою компенсаційних кілець радіально-упорних підшипниках шпинделем, оснащеним упорними втулками, одна з яких розміщена з можливістю контакту з фланцем, з'єднаним з торцем корпусу, а інша - з гайкою, що забезпечує фіксацію внутрішніх кілець 2 UA 83381 U радіально-упорних підшипників, який відрізняється тим, що він додатково оснащений упорним підшипником, розміщеним між упорною втулкою і фланцем, а також упорним кільцем і втулкою, що контактує з внутрішнім кільцем одного з радіально-упорних підшипників. Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3