Введение к работе
Актуальность темы. Анализ технологических методов об-!
іаботки резанием в машиностроении, в том чмоле в автомо
бильной и тракторной промышленности, показывает, что од- ,
юй из доминирующих тенденций в мире является увеличение '
точности обработки на финишных операциях с использованием
іисокопроизводительного прецизионного оборудования. При- і
іенение современных инструментальных материалов позволяет/
:ущественно повысить скорости резания и вызывает необхо-
имость создания высокоскоростных шпиндельных узлов /ШУУ,
і которых чаще других применяются опоры качения на ради-
дьно-упорных шарикоподшипниках /ШП/. ,'
Современный уровень требований к точности и быотроход-:ости высокоскоростных ШУ характеризуется аледуАщими оо-овными показателями:
суммарная погрешность при вращении шпинделя менее 0,5мхм; долговечность не менее 5000 часов; быстроходность и/1 более 500 000 мм. об/мин / гдеС -средний диаметр подшипника в мм; ft. - частота вращения шпинделя в об/мин /.
ти показатели обусловлены общими закономерностями совре-енной металлообработки, которые связаны с ростом требо-' аний к точности обработки и интенсификацией режимов реза-ия. Высокий уровень требований к ШУ по точности» быстро* одности, нагрузочной способности, ресурсу и другиы характеристикам не может быть достигнут без детального анализа »рактеристик работоспособности ШУ еще на стадии проекти-эвания. В связи с этим возникает задача определения наи-(чших конструктивных и эксплуатационных параметров ШУ ' учетным путем.
Сушествывщие методы расчета высокоскоростных ШУ на ра-іально-упорнмх Щ являются разрозненными, недостаточно )дными и несистематизированными. Главный их недостаток істоит в том, что они не позволяет комплексно исследовать іияние конструктивных и эксплуатационных параметров на іщепринятае показатели работоспособности ШУ / точность, ігвузочная способность, долговечность, быстроходность, істкость и т.д. /. Вместе с тем на этапе проектирования
.-4-«якно получить именно комплексные / интегрированные / сценки качества ШУ, С учетом этого в данной работе пред принята попытка создания автоматизированного комплексно го расчетного метода, который позволяет учесть все многообразие условий експлуатации высокоскоростных ШУ и ан диэнуовать взаимное влияние одних факторов на другие. Вез решэния этой задачи затруднено дальнейшее совершено сование конструкций и технологии изготовления ШУ, невоз иоано создание САПР высокоскоростных ШУ, ориентированно на' разработку точных и производительных станков.
flayчнал проблема состоит в разработке новых или усовершенствовании известных методов оценки качества механизмов на опорах качения, реализованных на базе програм много продукта, и их всестороннем исследовании для выда 411 практических рекомендаций при проектировании узлов и механизмов различных технологических машин.
Целью исследования является обеспечение показателей качества высокоскоростных ШУ путем выбора их рациональна! параметров и разработка автоматизированного компдеи оа расчетов для,определения этих параметров на стадии проектирования.
Научная новизна работы. Разработана комплексная мате иатнчеекая модель высокоскоростного ШУ на радиально-упс кмх Ш . включащая в себя деформационную, динамическую, твабологическую, тепловую модели, а также модель расчо-їд ресурса ШУ по критеріїв усталостного разрушения под-гошошов.
На основе использования критериев раскрытия стыков і подвшвшках при медленной вращении и гироскопического Проскальбыванмя вариков s контакте с дорошеами качения при быстром вращении, определены форма и размеры области работоспособности ШУ в пространстве параметров; силі рэ&аиня, осокой натяг, частота вращения шпинделя.
Научно обоснована возможность определения расчетным путем в пределах облачти работоспособности оптимальных ркепдувтационных параметров ШУ/ осевой натяг, диапазої частот вращения /, обеспечивающих необходимое качество ШУ по показателям его работоспособности.
Матоды исследования. Результаты работы получены на t
)снове теоретических исследований и расчетов на ПЭВМ. '.
Теоретические исследования проводились с использованием
оассических методов теоретической механики и ыатеаати"- ;
«ского анализа, теории расчета подшипников качений и
юдшипниковнх узлов, а также численных методов решения
шлинейных уравнений. Проверка достоверности полученных
ївзультатов проводилась на основе базовых экспериментов, /
сыподненных_ з лабораториях ЭНИМС. ' :. /
Практическая ценность. Разработан автоматизированный' сомплекс программ, позволяющий расчетным путем анализировать показатели качества высокоскоростных ШУ на ради- . шьно-упорных Ш: квазистатическую и динамическую яоот-:ость, погрешность вращения шпинделя, температурные деформации, долговечность опор. Разработанный комплекс юзволяет на стадии проектирования оценивать эффективность конструктивных решений при различных условиях аас-шуатации, определить область работоспособности и рацио-[альные параметры ШУ, в частности, анализировать способы юэдания и определить величины осевых праднатлгоа.
Реализация'результатов работы. Разработанное програмк-[О-иатематическое обеспечение использовалось при анализа 'і ювых и типовых конструкций ШУ в ЭНИМСе и на станкоотро-:троительных заводах.
В виде расчетного анализа результаты работы были ис-юльзованы на московском станкозаводе " Красный Пролетарий ;ри разработке конотруктивных зариантоз шпиндельных узлов окарного станка, а также АО " АНКОН " при разработке уперпрецизионного шлифовального сташса с ЧПУ для обработки коленчатых и распределительных валов.
Апробация работы и публикации. Основные полояения ра-:огы доложены и обсуждены: на Всесоюзной научно-практической конференции я Одессе в октябре 1989 года;
на научно-практической конференции " Пути повдаеиил эффективности использования оборудования с ЧПУ " з Оренбурге в 1989 году; на международной научно-тохкцчпекой конференции " Проб-
- б -
леми повышения качества машин " в Брянске в 1994 году; - на заседании кафедры АССИ в МГАШ.
Основные положения работы отражены в семи печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и содержит 143 страницы машинописно^ текста, 46 рисунков, 12 таблиц, библиографию из 98 отечественных и зарубежных источников.