Расчет осевой жесткости привода

Данный расчет проводим по каталогу “Rexroth” [11; 12].

Жесткость шарико-винтового привода зависит от многих входящих в него деталей, в том числе опор деталей крепления, корпусов гаек и т. д.

Суммарная осевая жесткость шарико-винтового привода, суммарная осевая жесткость R_tot, определяется жесткостью опоры R_al, вала Rs и гайки R_nu и определяется по формуле:

Жесткость опор Ral= 1 300 Н / мкм. Жесткость подшипника указы­вается в каталогах изготовителя.

Жесткость гайки Rnu = 530 Н / мкм в месте ее установки. Определя­ется по соответствующим таблицам.

Жесткость вала Rs =211 Н / мкм. Она также определяется по соот­ветствующим таблицам.

С учетом того, что жесткость вала зависит от типа опор, ее можно найти по формуле:

В этом случае минимальная жесткость вала Rsmin наблюдается на его середине ( Is. = Is / 2). Она определяется по формуле:

,

где d =40 мм:

Is — расстояние от опоры до опоры (Is = 1380 мм).

Тогда суммарная осевая жесткость Rtot вычисляется по формуле (1.10)

R_tot = 253,8 H / мкм.

Обоснование конструкции шпинделя, выбор материала и термической обработки

Шпиндельные узлы с двухрядным роликовым подшипником типа 182000 и упорно-радиальным шариковым подшипником типа 178800 применяют в средних и тяжелых токарных, фрезерных, фрезерно-расточных и шлифовальных станках. В передней опоре первый подшипник предназначен для восприятия радиальной нагрузки, второй - для осевой [1]. Типовая компоновка шпиндельного узла представлена на рисунке 1.12.

Рисунок 1.12 – Типовая компоновка шпиндельного узла

Конец шпинделя принимаем по ГОСТ 12593-93, условное обозначение: Конец шпинделя 4 ГОСТ 12593-93. В передней опоре шпинделя установлен один роликовый радиальный двухрядный подшипник с короткими цилиндрическими роликами серии диаметров 1, серии ширин 3 с размерами d = 65 мм, D = 100 мм, B = 26 мм, условное обозначение подшипника: Подшипник 3182113 ГОСТ 7643-75; и один упорно-радиальный шариковый двухрядный подшипник с углом контакта 60º с размерами d = 65 мм, H = 44 мм, условное обозначение подшипника: Подшипник 178813 ГОСТ 20821-75. В задней опоре шпинделя установлен один роликовый радиальный двухрядный подшипник с короткими цилиндрическими роликами серии диаметров 1, серии ширин 3 с размерами d = 35 мм, D = 62 мм, B = 20 мм, условное обозначение подшипника: Подшипник 3182107 ГОСТ 7643-75. Роликовые подшипники установлены с предварительным натягом. Радиальный зазор в роликовом подшипнике передней опоры регулируется с помощью гайки, которая через втулку надвигает на коническую шейку шпинделя с конусностью 1:12 внутренне кольцо подшипника. В результате деформации внутреннего кольца происходит разжим его и, тем самым, устанавливается необходимый радиальный зазор шпинделя в микронах.

Для изготовления шпинделя принимаем легированную сталь 40Х с закалкой ответственных поверхностей до твёрдости 48…56 HRC с использованием индукционного нагрева [1].