Uložení vřetene soustruhu
Uložení vřetene soustruhu
Výrobní (zde obráběcí) stroj nemusí být vystaven pouze jednomu zátěžnému stavu, ale zátěžných stavů může být několik. Jako důsledek proměnlivého zatížení vzniká spektrum zatížení široké dle počtu zátěžných stavů. Každý zátěžný stav má svoje specifické parametry – např. otáčky vřetena n, řezná síla F, posunová rychlost v a tomu odpovídající životnost L (součet všech jednotlivých životností vyjadřuje celkovou životnost stroje). Pokud by dimenzování stroje (nebo konstrukční skupiny – zde vřeteno) probíhalo jen podle parametrů nejvíce zatěžujících při max. životnosti, výsledkem by byly masivní a v podstatě nevyužitelné části velkých proporcí.
V tomto případě předpokládáme dva zátěžné stavy:
1.stav představuje hrubování; úkolem je odebrat co největší objem třísek v co nejkratší době (viz definice „produktivita“); proto jsou zde max. řezné síly, ale poměrně malé otáčky,
2.stav představuje obrábění na čisto; úkol vytvořit jakostní povrch (přesnost, drsnost...); malé síly , ale vysoké otáčky
Z příslušných podílů životnosti (dob běhu) se předpokládá, že 37,5% životnosti se využije na hrubování (stav1), zbytek - 62,5% - na obrábění na čisto (stav 2).
Zatěžovací stavy
počet stavů
|
Radiální síla |
Axiální síla |
Otáčky |
Doba běhu |
i |
|
|
|
|
1 |
225 kN |
225 kN |
25 |
15000 hr |
2 |
25 kN |
45kN |
700 |
25000 hr |
celková doba běhu
poměrná doba běhu
Vřeteno je uloženo do čtyř ložisek (viz obr. 1). Prvním krokem je kontrola těchto ložisek z hlediska statické a dynamické únosnosti.
Ložisko |
označení |
statická únosnost٭ |
dynamická únosnost٭ |
A - radiální přední |
NNU4960 ø300/420 |
kN |
kN |
B – radiální zadní |
NNU4938 ø180/260/69 |
kN |
kN |
C – axiální zprava |
81238 ø190/270/62 |
kN |
kN |
D – axiální zleva |
81144 ø220/270/37 |
kN |
kN |
٭ statická a dynamická únosnost je odečtena z katalogu ložisek
N min. předpětí axiálních ložisek (též k katalogu nebo přibližný výpočet).
L = 823 mm vzdálenost mezi rad. ložisky
a = 496 mm vyložení rad. síly
Stanovení reakcí v podpěrách (ložiskách)
|
- reakce v předním ložisku |
kN |
|
- reakce v zadním ložisku |
kN |
|
- reakce v ax. ložisku zprava |
kN |
Pro kontrolu statické únosnosti ložisek se stanovuje koeficient bezpečnosti So. Obvykle je minimální hodnota So = 3, ale pro ložiska vřetena jsou vyšší (přísnější) požadavky So = 5.
Statická únosnost (ložiska A, B, C):
|
- ekvivalentní zatížení |
kN |
|
- bezpečnost |
|
|
- ekvivalentní zatížení |
kN |
|
- bezpečnost |
|
|
- ekvivalentní zatížení |
kN |
|
- bezpečnost |
|
Při kontrole dynamické únosnosti se porovnává skutečná životnost s celkovou životností (doby běhu). Po výpočtu středních otáček a zatížení se stanoví ekvivalentní zatížení, které se spolu s dynamickou životností dosadí do vztahu skutečné životnosti. Jedná se o exponenciální závislost životnosti na poměru dynamické únosnosti s ekv. zatížením; exponent je závislý na použitých valivých elementech v ložiscích.
|
- střední otáčky |
|
|
- střední zatížení |
kN |
|
- ekvivalentní zatížení |
|
|
- životnost |
hod |
|
- střední zatížení |
kN |
|
- ekvivalentní zatížení |
|
|
- životnost |
hod |
|
- střední zatížení |
kN |
|
- ekvivalentní zatížení |
kN |
|
- životnost |
hod |
2. Přesnost chodu
Na přesnost chodu má vliv zejména tuhost ložisek a vlastního vřetena. Ze stanovených hodnot se stanovuje přesnost obrábění, která je možné zaručit zákazníkovi.
2.1 Podíly ložisek na přesnosti
Z katalogu:
= 0,01 mm házení předního ložiska
= 0,015 mm házení zadního ložiska
Pro ložisko A:
Na základě geometrické podobnosti trojúhelníků na obrázku platí rovnost mezi poměry stran:
Odvození vztahu
= 0,016 mm
= 0,009 mm
= 0,025 mm ...............celkové házení na vřetenu
...............podíly ložisek
Na přední ložisko větší nároky, protože více ovlivňuje přesnost, jak je vidět z vyjádřených podílů.
2.2 Tuhost uložení vřetene
Tuhost na konci vřetene:
D = 340 mm |
- průměr vřetene |
mm4 |
|
|
- moment průřezu |
mm4 |
|
|
- průhyb na hrotu vřetene od zatěžující síly |
||
|
- poddajnost na hrotu vřetene od vřetene |
|
|
|
- tuhost na hrotu vřetene od vřetene |
|
|
Tuhost ložisek
vnitřní rozměry NNU4968:340/460/118
F = 379 mm |
mm |
=6 mm |
|
- průměr válečku |
= 0,026 m |
|
- délka válečku |
=0,039 m = 40mm |
mm |
- tloušťka klece mezi válečky |
|
|
- počet válečků |
|
mm |
|
kN |
mm mm
|
- poddajnost ložiska |
|
B – radiální zadní: NNU4940Ø200/280/80
|
26 mm |
= 135,601 kN |
= 36 |
||
|
- poddajnost ložiska B
|
|
|||
|
|
- tuhost ložiska A |
|
||
|
|
- tuhost ložiska B |
|
||
|
|
- poddajnost na hrotu vřetene od ložisek |
|
||
|
|
- celková poddajnost na hrotu vřetene |
|
||
|
|
- celková tuhost na hrotu vřetene |
|
||
|
|
- podíl poddajnosti vřetene na celkové poddajnosti |
|||
|
|
- podíl poddajnosti ložisek na celkové poddajnosti |
|||