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毕业设计论文


图 10-18 查得 K N ? 0.9,S = 1.3

?? F ? ?

0.9 ? 540 ? 373.8MPa 1.3

?? F ?
YF? YS?

?

373.8 ? 89.3 2.65 ?1.58

(5-3)

KFt 1.6 ? 2778.2 ? 49.4 ? 89.3 ? 30 ? 3 bm

故满足要求。 轴承的设计

轴承是主轴组件的重要组成部分,它的类型、结构、配置、安装、

设计内容

主要结论

36

调整、润滑和冷却都直接影响了主轴组件的工作性能。在数控机床上主轴 轴承常用的有滚动轴承和滑动轴承两大类。 滚动轴承摩擦阻力小,可以预紧,润滑维护简单,能在一定的转速范 围和载荷变动范围下稳定的工作。滚动轴承由专业化的工厂生产,选购维 修很方便,在数控机床上被广泛采用。但与滑动轴承相比,滚动轴承的噪 声大,滚动体数目有限,刚度是变化的,抗振性略差,并且对转速有很大 的限制。数控机床主轴组件在可能条件下,尽量使用了滚动轴承,特别是 大多数立式主轴和主轴装在套筒内能够作轴向移动的主轴。这时用滚动轴 承可以用润滑脂润滑以避免漏油。滚动轴承根据滚动体的结构的不同可分 为球轴承、圆柱轴承、圆锥滚子轴承三大类。

一.轴承的选择和轴承的精度
选用轴承时,首先是选择类型。选择轴承类型应考虑多种因素,如轴 承所受载荷的大小、方向及性质;轴向的固定方式;转速与工作环境;调 心性能要求;经济性和其他特殊要求等。滚动轴承的选,用原则课概括如 下。 1. 载荷条件 轴承承受载荷的大小、方向、性质是选择轴承类型的主要依据。载荷 较大时应选用线接触的滚子轴承。受纯轴向载荷时通常选用推力轴承;主 要受径向载荷时应选用深沟球轴承;同时受径向和轴向载荷时应选用角接 触轴承;受冲击载荷时宜选用滚子轴承。 2. 转速条件 当转速较高且旋转精度要求较高时,应选用球轴承。推力轴承的极限 转速低。当工作转速较高,而轴向载荷不大时,可采用角接触轴承或深沟 球轴承。对高速回转的轴承,为减小滚动体施加于外圈滚道的离心力,宜 选用外径和滚动体直径较小的轴承。

设计内容
37

主要结论

3. 装调性能 3 类(圆锥滚子轴承)和 N 类(圆柱滚子轴承)的内外圈可分离,便 于装拆。为方便安装在长轴上轴承的装拆和紧固,可选用带内缀孔和紧定 套的轴承。 4. 调心性能 轴承内、外圈轴线间的偏位角应控制在极限值之内,否则会增加轴承 的附加载荷而降低其寿命。对于刚度差或安装精度较差的轴组件,宜选用 调心轴承,如 1 类(调心球轴承) 、2 类(调心滚子轴承)轴承。 5. 经济性 在满足使用要求的情况下优先选用价格低廉的轴承。一般球轴承的价 Ⅰ轴:深沟球 格低于滚子轴承。轴承的精度要求越高价格就越高。在同精度的轴承中深 轴承 60000 型 沟球轴承的价格最低。同型号不同公差等级轴承的价格比为: 60 6012

P0:P6:P5:P4=1:1.5:1.8:6。选用高精度轴承时应进行性能价格比的分析。 Ⅱ轴:圆柱滚 本次设计中选用了的轴承是角接触轴承和双向推力向心球轴承。角接 子轴承 NJ 型 触轴承可以同时承受径向载荷和轴向载荷的联合作用,其轴上载荷能力的 45 大小,随接触角的增大而增大;轴承的精度,分为 2、4、5、6、0 五级。 NJ 209 E 其中 2 级最高,0 级为普通精度级。主轴轴承以 4 级为主。高精度主轴可 用 P2 级。要求较低的主轴或三支撑主轴的辅助轴承可用 P5 级。P6 级和 P0 级一般不用 根据这些条件可初步确定各轴上轴承型号 Ⅰ轴:深沟球轴承 60000 型 60 Ⅱ轴:圆柱滚子轴承 NJ 型 45 III 轴:角接触球轴承 70000 型 100 双列向心短圆柱滚子轴承 二.轴承寿命的校核 主轴轴承通常载荷相对较轻,除一些特殊的重载主轴外,轴承的承载 能力是没有问题的。主轴轴成的寿命,主要不是取决于疲劳点蚀,而是因 6012 NJ 209 E 7020C/AC NN 3016 双列向心短 圆柱滚子轴 承 NN 3016 III 轴: 角接触球轴 承 70000 型 100 7020C/AC

设计内容
38

主要结论

为磨损而降低精度。通常,如轴承精度为 P4 级,经使用导致磨损后跳动 精度降至 P5 级时,这个轴承就不能满足加工精度要求了。应该更换了。 虽然还远未达到其疲劳寿命,但是这种“精度寿命”目前还难以估算准确。 所选轴承按照每天两班工作制,每班工作 8 小时,预计使用五年。则 T=16×365×5=29200h

根据轴承寿命校核公式: 式中 Lh----轴承寿命。

Lh= 500(

Cf n )? ? T K A K HP K n K LP

T----滚动轴承许用寿命。 C----滚动轴承额定动负荷。 fn----速度系数 fn= ?

1000 ? 0.281 3nc

ε ----寿命指数。 对球轴承ε =3;对滚子轴承ε =10/3。 KA----使用系数。查表取 KA=1.2. Kn----转速变化系数,查表取 Kn=0.89。 KL----齿轮轮换工作系数,查表取 KL=0.8. P----当量动载荷。 所以根据公式计算得:

38.4 ? 0.281 ? ? Lh=500 ? .8 h>T ? ? 46013 ? 1.2 ? 0.85? 0.89 ? 0.8 ? 3.28 ?
因为轴承使用寿命远大于轴承预期的寿命所以轴承合格的。 三.轴承的润滑 主轴的密封有接触式密封和非接触式密封,主轴轴承的润滑与密封是 机床使用和维护过程中值得重视的两个问题。良好的润滑效果可以轴承的

3

Lh=46013h

39

设计内容
工作温度和延长使用寿命。密封不仅要防止灰尘屑末和切削液进入,还要 防止润滑油的泄漏。 数控机床上,主轴轴承润滑方式有:油脂润滑、油液循环润滑、油雾 润滑、油气润滑等方式。此次设计选用的是油润滑方式。主轴的润滑状态 可分为流体润滑状态和非流体润滑状态两大类,流体润滑状态又可分为边 界润滑状态和干摩擦润滑状态。除上述外,还常见有混合润滑状态,即流 体润滑状态和边界润滑状态同时存在。 油润滑方式是目前在数控机床的主轴轴承上最常用的润滑方式,特别 是在后支承轴承上更是常常用到。 当然, 如果主轴箱中有冷却润滑油系统,

主要结论

那么所有支承轴承和其他轴承,一般都将采用油润滑方式润滑所以此次选 选用油润滑 用油润滑 四. 轴承的密封 轴承间隙调整和预紧 主轴轴承的内部间隙,必须能够调整。多数轴 承,还应在过盈状态下滚动体与滚道之间有一定的预变形,这就叫做轴承 的预紧。 轴承预紧后,内部无间隙,滚动体从各个方向支承主轴,有利于提高 运动精度。滚动体的直径不可能绝对相等,滚道也不可能绝对正圆,因而 预紧前只有部分滚动体与滚道接触。预紧后,滚动体和滚道都有了一定的 变形,参加工作的滚动体将更多,各滚动体的受力将更为均匀。这些都有 利于提高轴承的精度、刚度和寿命。如主轴产生振动,则由于各个方面都 有滚动体支承,可以提高抗振性。但是,预紧将使轴承寿命下降,故预紧 要适量。 主轴箱箱体的设计

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