Опоры качения в тяжелых режимах эксплуатации - Комиссар А.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Допустимые отклонения формы посадочных мест не должны превышать 1U — V2 поля допуска выбранной посадки. Предельная несоосность отверстий и шеек в передней и задней опорах приведена в табл. 72.
Жесткость. Жесткость шпинделя, т. е. способность сохранять свои геометрические параметры под действием силы режущего инструмента, складывается из двух составляющих — жесткости вала и жесткости подшипников. Суммарная жесткость определяется упругими деформациями вала и поверхностей качения при приложении нагрузки F (рис. 101): R = F/8.
Суммарный прогиб вала
•-'.Наг(-5г + -яг + тг+?г) +
где Fr — радиальная нагрузка на свободном конце шпинделя, Н; E — модуль упругости материала подшипника, МПа; а — длина консольного участка шпинделя, мм; L — расстояние между подшипниками, мм; A1, A2 — площадь сечения вала с диаметрами dl9 d2, D1, D2, мм2;
Опоры качения быстроходных шпинделей
313
Рис. 101. К определению жесткости шпинделя
а
F
J19 J2—момент инерции сечения вала, мм
я (Z)4 - d4) 64
Ra> Rb — жесткость подшипника, зависящая от нагрузки, Н/мкм (Ra = F а^га\ Rb = FrB/8rB). Здесь F,At FrB — радиальные нагрузки, Н, на подшипники А и В; $гА> &гв — радиальные упругие деформации подшипников, вычисляемые по формулам табл. 73.
На общую жесткость шпинделя большое влияние оказывает длина консоли а. По формуле (43) может быть определено оптимальное расстояние L между подшипниками, при котором прогиб минимален.
Подшипники различных типов обладают разной жесткостью (см. табл. 8). Жесткость зависит от следующих факторов: формы тела качения и дорожек качения, количества тел качения и их размеров, угла контакта. .Роликовые подшипники с линейным контактом тел и дорожек качения имеют большую жесткость, чем шариковые с точечным контактом. С увеличением количества тел качения жесткость растет в большей степени, чем с увеличением диаметра тела качения. С ростом угла контакта увеличивается осевая жесткость, с падением его — радиальная жесткость подшипника
Жесткость подшипника существенно увеличивается за счет предварительного натяга — дополнительного на-гружения заданной величины. Предварительный натяг радиальных подшипников с коническим отверстием происходит за счет деформации внутреннего кольца при монтаже на вал. Предварительный натяг радиально-упорных подшипников осуществляется их осевым нагружением,
314
Тяжелонагруженные и быстроходные опоры качения
73. Формулы для вычисления упругих деформаций подшипников различных типов
Тип подшипника Упругие деформации при
0,-0
Радиальный сферический двухрядный шариковый » 0,0032 ог =-X cos а х V zr —
Радиальный однорядный шариковый Ьг = 0,002 ЛІ
Радиально-упорный шариковый ч 0,002 ог =-X cos а с 0,002 6tt « —I- X sm а X V*-X V Dw
Роликовый с линей ным контактом роли-ков с обеими дорожками качения ^ _ 0,0006Q0'9 я 0,0006Q0'9
cos<'8
Роликовый с линейным контактом роликов с одной из дорожек и точечным — с Другой 0,0012Q0'75 cos<5 с 0,0012Q0»75 tt" sin<*
Упорный шариковый - A 0,0024 6 =-:- X sm a x Уг f u W
Нагрузка на тело качения Q- bFr Q —
iz cos а ? sm а
Принятые обозначения: 6Г — радиальное перемещение, мм; 6tt — осевое перемещение, мм; і — число рядов подшипника; Q — максимальная нагрузка на тело качения.
Опоры качения быстроходных шпинделей 315
которое может быть упругим или жестким. Упругий предварительный натяг предпочтительнее, поскольку обеспечивает компенсацию тепловых деформаций и линейного износа поверхностей качения. Рекомендуемые значения предварительного натяга приведены на с. 350.
Фирма INA (ФРГ) выпускает игольчатые подшипники с упругим наружным кольцом (см. рис. 67, ж). За счет осевого крепления в узле кольцо деформируется в радиальном направлении, таким образом обеспечиваются необходимые величины посадочного натяга и внутреннего радиального зазора.
Конструкции шпиндельных узлов. Схемы расположения подшипников в опорах шпиндельных узлов весьма разнообразны. Чаще всего шпиндели выполняют двух-опорными с фиксирующей и плавающей опорами, причем в опору, размещенную в передней части шпинделя, устанавливают более жесткие подшипники. В коротких шпинделях подшипники устанавливают враспор с упругим предварительным натягом, что обеспечивает необходимую жесткость при различных тепловых режимах. Длинные шпиндели иногда выполняют трехопорными.
В фиксирующих опорах применяются следующие конструктивные схемы установки подшипников:
спаренные или строенные радиально-упорные шарикоподшипники, скомплектованные по схемам «X» или «О»;
двухрядные или спаренные радиально-упорные (конические) роликоподшипники;
радиальный двухрядный роликоподшипник с короткими цилиндрическими роликами (типа 3182000 или 4162000) и два упорных подшипника;
радиальный двухрядный роликоподшипник с короткими цилиндрическими роликами и упорно-радиальный шарикоподшипник (типа 178000).
Последняя схема обладает наибольшей жесткостью
В плавающих опорах, как правило, устанавливается один из следующих подшипников: однорядный радиальный роликовый с короткими цилиндрическими роликами; спаренный радиально-упорный шариковый, скомплектованный по схемам «X» или «О»; однорядный радиально-упорный (конический) роликовый с упругим поджатием или двухрядный (или спаренный) радиально-упорный
