Проектирование токарного станка с числовым программным управлением повышенной точности (стр. 8 из 12)
.8) Определяем основные параметры:
Нагрузочную способность:
, [H],где относительное смещение подвижной части подшипника
;Расход Q смазочной жидкости в мм3/с:
Силу демпфирования Fд в Н:
;9) Проводим расчет параметров дросселя. Длину канала (мм) капиллярного дросселя, имеющего круглое сечение, определяем как
,где dдр - диаметр канала дросселя, мм; qдр – расход смазочной жидкости через дроссель (мм3/с), соответствующий расходу через один карман радиального или одну сторону упорного подшипника. Если канал дросселя имеет сечение, отличное от круглого, то его приводим к круглому.
При проектировании опор и расчете дросселей учитываем, что трубопровод выполняет роль дополнительного гидравлического сопротивления, особенно при больших расходах жидкости.
Методика расчета упорного гидростатического подшипника
Рис. 4. Схема упорного гидростатического подшипника
Расчеты, выполняемые при проектировании упорных подшипников, сводятся к определению несущей способности, жесткости, расхода смазки и потерь на трение.
2) Определяем несущую способность упорного подшипника по формуле
кг; 
.3) Определяем жесткость упорного гидростатического по формулам:
при центральном положении вала относительно опорных поверхностей (e1=0)
кг/мкм;при смещении шпинделя под действием внешних сил на величину e1
кГ/мкм,где pн – давление, создаваемая насосом, в кг/см2; F– эффективная площадь кармана в см2; h0 – зазор между опорными поверхностями шпинделя и подшипника в мкм; e1 – подшипника из нейтрального положения под действием внешней нагрузки в мкм;
– относительное смещение подшипника;
см2,где r4 – наибольший радиус наружной перемычки в см; r3 - наименьший радиус наружной перемычки в см; r2 – наибольший радиус внутренней перемычки в см; r1 – наименьший радиус внутренней перемычки в см.
4) Определяем количество масла, необходимое для обеспечения работоспособности подшипника (расход масла) по формуле
см3/мин.5) Определяем рабочие параметры канала (капилляра) дросселя по формуле
; 
,где dэ – эквивалентный диаметр канала дросселя в см; Fд – площадь поперечного канала дросселя в см2; lд – длина канала дросселя в см.
6) Определяем потери на трение в масляном слое упорного подшипника
кВт,где n– число оборотов шпинделя в минуту.
Результаты выполнения программ сведены в таблицах 1, 2, 3 и 4.
Таблица 9. Параметры радиального гидростатического подшипника
| № п. | Параметры радиальногогидростатического подшипника | Обозначение | Величина |
| 1 | Диаметр шейки подшипника | D | 155 |
| 2 | Длина подшипника | L, мм | 237 |
| 3 | Ширина перемычек в осевом направлении | l0, мм | 28 |
| 4 | Ширина перемычек между карманами | lк, мм | 56 |
| 5 | Длина кармана | l, мм | 142,8 |
| 6 | Глубина кармана | t, мм | 0,5844943 |
| 7 | Угол охвата кармана | град | 77.4991 |
| 8 | Угол охвата перемычки | град | 12.5009 |
| 9 | Эффективная площадь подшипника | Аэф, мм2 | 39993,95 |
| 10 | Диаметральный зазор | , мм | 0,224 |
| 11 | Расчетное смещение шпинделя (эксцентриситет) | е, мм | 0,01 |
| 12 | Относительный эксцентриситет | 0,1818182 | |
| 13 | Частота вращения шпинделя | n, мин-1 | 618 |
| 14 | Давление источника питания | pн, Мпа | 2,5 |
| 15 | Коэффициент динамической вязкости | , | 12 |
| 16 | Несущая способность при смещении на e1 | F, Н | 6695,4 |
| 17 | Максимально допустимое смещение шпинделя | e1, мм | 0,04464 |
| 18 | Несущая способность при максимально допустимом смещении | F1, Н | 7146.199 |
| 19 | Жесткость подшипника | j, Н/мм | 1312500 |
| 20 | Потери на вязкое трение при вращении | , кВт | 1,0653 |
| 21 | Потери мощности на прокачивание масла | , кВт | 1,83904 |
| 22 | Суммарные энергетические потери | , кВт | 2,90436 |
| 23 | Коэффициент демпфирования | kд, | 29685,94 |
| 24 | При: частоте колебанийамплитуде колебанийвиброскорость | fк, с-1Aк, ммV, мм/с | 600,2 |
| 25 | Сила демпфирования при смещении на e1=0 мм | Fд1, Н | 6458,2 |
| 26 | Сила демпфирования при смещении на e1=0.01 мм | Fд2, Н | 6689,5 |
| 27 | Расход масла через подшипник | Q, мм3/с,л/мин | 750330,9545,02 |
Таблица 10. Параметры дросселя радиального подшипника
| № п. | Параметры капиллярного дросселярадиального подшипника | Обозначение | Величина |
| 1 | Эквивалентный диаметр капилляра | dдр, мм | 1 |
| 2 | Расход масла через один дроссель | qдр, мм3\с | 187582,73 |
| 3 | Длина капилляра дросселя | lдр, мм | 71,39 |
| 4 | Сторона канавки дросселя | А, мм | 1,4099 |
| 5 | Падение давления на дросселе | PД, Мпа | 1,2231 |
| 6 | Давление в кармане | Pк, МПа | 1,7769 |
Таблица 11. Параметры упорного гидростатического подшипника
| № п. | Параметры упорногогидростатического подшипника | Обозначение | Величина |
| 1 | Наружный радиус подшипника | D1, мм | 370 |
| 2 | Наименьший радиус наружной перемычки | D2, мм | 321 |
| 3 | Наибольший радиус внутренней перемычки | D3, мм | 329 |
| 4 | Внутренний радиус подшипника | D4, мм | 280 |
| 5 | Эффективная площадь подшипника | Аэф, мм2 | 250,97 |
| 6 | Зазор между опорными поверхностями подшипника | H, мм | 30 |
| 7 | Жесткость подшипника при е1=0 | j, Н/мм | 125,6 |
| 8 | Жесткость подшипника при смещении на е1=0,1 | j, Н/мм | 137,4 |
| 9 | Давление источника питания | pн, Мпа | 2,5 |
| 10 | Динамический коэффициент вязкости масла | , | 12 |
| 11 | Потери на вязкое трение в подшипниках при вращении | , кВт | 1,951252 |
| 12 | Потери масла при прокачивании масла через подшипник | , кВт | 0,2096431 |
| 13 | Суммарные энергетические потери | , кВт | 2,160895 |
| 14 | Несущая способность при смещении на е1=10 мкм | F1, Н | 1205 |
| 15 | Расход масла через подшипник | Q, мм3/с, | 8621,5 |
| 16 | Сила демпфирования в подшипнике | Fд1, Н | 0,45866 |
Таблица 12. Параметры дросселя упорного подшипника
| № п. | Параметры капиллярного дросселяупорного подшипника | Обозначение | Величина |
| 1 | Диаметр капилляра желаемый | dж, см | 0,1187553 |
| 2 | Число дросселей | z | 1 |
| 3 | Площадь поперечного сечения канала дросселя | Fд, см2 | 0,01107633 |
| 4 | Желаемая длина капилляра дросселя | lж, см | 20 |
| 5 | Сопротивление дросселя | Rд,кГ мин/см5 | 4,857 10-3 |
| 6 | Падение давления на дросселе | pд, кГ/см2 | 12,53819 |
| 7 | Давление в кармане | pк, кГ/см2 | 12,46181 |
| 8 | Сторона канавки треугольного сечения дросселя | uд, см | 0,1599634 |
Расчет шариковой винтовой пары привода продольных подач
Расчет ведется по методике [7, стр. 303]
Исходные данные:
L =2500 [мм] – длина винта;
L = 1800 [мм] – наибольшая рабочая длина винта;
t = 10 [мм] – шаг передачи;
Q = 6000 [Н] – осевая нагрузка на винт;