СТАТИЧНИЙ АНАЛІЗ ШПИНДЕЛЬНИХ ВАЛІВ НА НЕЛІНІЙНО ПРУЖНИХ ОПОРАХ ВЗАЄМОПОВ'ЯЗАНИХ ЖОРСТКОСТЕЙ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2079-004X.2024.2(10).03Ключові слова:
жесткость шпиндельного вала, матрица взаимосвязанных жесткостей подшипника, нелинейная система уравненийАнотація
Шпиндельный узел металлорежущего станка определяет точность и производительность металлообработки. Жесткость шпиндельного узла оцениваются упругими перемещениями шпиндельного вала под действием рабочего нагружения. Корректное моделирование жесткости подшипников является условием получения достоверных результатов при анализе жесткости шпинделя. Предложен подход для статического анализа шпиндельных валов, у которых упругое поведение опор задается матрицами взаимосвязанных жесткостей. Введена матрица жесткости, связывающая радиальные деформации подшипника в двух взаимно перпендикулярных направлениях и продольную деформацию с соответствующими усилиями. Итерационное формирование коэффициентов этой матрицы осуществляется методом Ньютона-Рафсона по значениям усилий и перемещений в опоре. Для решения задачи анализа в матричной форме получена система уравнений, нелинейность которой формируется зависимостью связанных матриц жесткости подшипников от усилий. В пакете MatLAB создана универсальная компьютерная программа для статического анализа шпиндельных валов, у которых упругое поведение опор задается матрицами взаимосвязанных жесткостей. Рассмотрен статический анализ шпиндельного вала на опорно – упорных подшипниках. Проведено сравнение с результатами для раздельного изгиба в двух перпендикулярных плоскостях при расчете радиальных жесткостей подшипников по модели Джонса-Харриса.
Посилання
D.N. Reshetov, "Raschet valov (shpindelej) s uchetom uprugogo vzaimodejstvija ih s oporami", Mashgiz, 1939 75с.
Shareef, K.J.H, Brandon, J.A., "On the Quasi-Static Design ofMachine Tooi Spindies, " Journal ofEngineering Manufacture, Voi. 204, 1990, pp. 91-104.
Lewinchai, L., "Machine Tooi Spindie Applications, " SKF Industries, Inc. Engineering and Research, SKF Norden, Feb 1983. Jones A. B. New departure engineering data: analysis of stresses and deflections. New Departure Division, General Motors Corporation, Vol. 2, 1946.
Palmgren A. Ball and Roller Bearing Engineering. SKF Industries Inc., Philadelphia, 1959.
Harris T. A. Rolling Bearing Analysis. Wiley, New York, 1984
Gargiulo E. A simple way to estimate bearing stiffness. Machine Design, Vol. 52, Issue 17, 1980, p. 107-110.
Lim T. C., Singh R. Vibration transmission through rolling element bearings, part I: bearing stiffness formulation. Journal of Sound and Vibration, Vol. 139, Issue 2, 1990, p. 179-199.
Lim T. C., Singh R. Vibration transmission through rolling element bearings, part II: system studies. Journal of Sound and Vibration, Vol. 139, Issue 2, 1990, p. 201-225.
Lim T. C., Singh R. Vibration transmission through rolling element bearings, part V: effect of distributed contact load on roller bearing stiffness matrix. Journal of Sound and Vibration, Vol. 169, Issue 4, 1994, p. 547-553.
Hernot X., Sartor M., Guillot J. Calculation of the stiffness matrix of angular contact ball bearings by using the analytical approach. Journal of Mechanical Design, Vol. 122, Issue 1, 2000, p. 83-90.
Guo Y., Parker R. G. Stiffness matrix calculation of rolling element bearings using a finite element/contact mechanics model. Mechanism and Machine Theory, Vol. 51, 2012, p. 32-45.
Cao Y and Altintas Y (2007), A general method for the modelling of spindle-bearing systems, J. Mech. Des. Transactions of the ASME 126: pp. 1089-1104. DOI:10.1115/1.1802311
Cao H, Li B and He Z (2013), Finite Element Model Updating of Machine-Tool Spindle Systems, Journal of Vibration and Acoustics 135: 0245031-0245034. DOI: 10.1115/1.4023045 4
ANALYSIS OF LATHE SPINDLE USING ANSYS 1Dr. S. Shivakumar 1 Dr. Anupama N Kallol , 2Vishwanath Khadakbhavi International Journal of Scientific & Engineering Research, Volume 4, Issue 9, September-2013, pp. 431 – 440.
STATIC STIFFNESS ANALYSIS OF HIGH FREQUENCY MILLING SPINDLE Anandkumar Telang IJRET: International Journal of Research in Engineering and Technology eISSN: 2319-1163 | pISSN: 2321-7308 Volume: 03 Special Issue: 03 | May-2014 | NCRIET-2014.
DESIGN AND ANALYSIS OF BORING BAR USING ANSYS J.Premkumar1, V.Mani Kumar2, Theenathayalan. K3 International Journal For Technological Research In Engineering Volume 5, Issue 11, July-2018, pp. 4584 – 4587
Andrei GHEORGHIȚĂ1, Dragoș AROTĂRIȚEI2,*, Marius TURNEA3, George CONSTANTIN4 MODELING AND SIMULATION OF HIGH SPEED SPINDLE, CURRENT PROBLEMS AND OPTIMIZATIONS ‒ A SURVEY Proceedings in Manufacturing Systems, Volume 11, Issue 4, 2016, 215-222
Yu.M. Danylchenko ● M.G. Storchak Static calculation of the “Spindle unit” elastic system by using transfer matrices method Mechanics and Advanced Technologies #1 (79), 2017 11-18
V.Mallikarjuna Reddy1,K.Rajasekhara Reddy2, V.Purushotham3 Design And Analysis Of Spindle International Journal of Creative Research Thoughts (IJCRT) Volume 6, Issue 2 April 2018 399 403
Ayush Anand1,2, Himel Roy 1,2 Static and Dynamic Analysis of Lathe Spindle using ANSYS International Journal of Applied Engineering Research ISSN 0973-4562 Volume 13, Number 9 (2018) pp. 6994-7000
Chuan-Hai Chen; Rui Wang; Zi-Dong Zhou; Zi-Jia Wang; Hao-Nan Cui; Nai-Kou Zhang Static and Dynamic Characteristics Analysis of Spindle for Turning and Milling Process 2019 International Conference on Quality, Reliability, Risk, Maintenance, and Safety Engineering (QR2MSE) 6-9 Aug. 2019 : Zhangjiajie, China
Peng T., Lim T. C. dynamics of hypoid gears with emphasis on effect of shaft rotation on vibratory response. ASME 2007 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference, American Society of Mechanical Engineers, 2007.
Peng T., Lim T. C. Influence of gyroscopic effect on hypoid and bevel geared system dynamics. SAE International Journal of Passenger Cars-Mechanical Systems, Vol. 2, Issue 1, 2009, p. 1377-1386.
Yang J., Lim T. C. Dynamics of coupled nonlinear hypoid gear mesh and time-varying bearing stiffness systems. Dynamics, Vol. 1, 2011, p. 1548.
Fawzi M.A. El-Saeidy Time-varying total stiffness matrix of a rigid machine spindle-angular contact ball bearings assembly: Theory and analytical/experimental verifications Shock and Vibration 18 (2011) 641–670.
A. Bourdon, J. F. Rigal, D. Play Static Rolling Bearing Models in a CAD. Environment for the Study of Complex Mechanisms: Part II—Complete Assembly Model Journal of Tribology Copyright © 1999 by ASME APRIL 1999, Vol. 121, p. 215 – 223.
O. Kyrkach, V. Khavin, I. Khavina, "A computational technique for the static analysis of multi-support spindle shafts with nonlinear elastic bearings", Proceedings of 2020 IEEE KhPI Week on Advanced Technology Conference, Kharkiv, Ukraine, 5-10 Oct. 2020, pp. 402-406.
V.L. Khavin, O.B. Kirkach, B.M. Kirkach "Statychnyy analiz bahatoopornykh shpyndelʹnykh valiv na neliniyno pruzhnykh oporakh". Visnyk NTU "KHPI" №2, 2021r., S.94-100. Ser. "Dynamika ta mitsnistʹ mashyn".
V.L. Khavin, O.B. Kirkach, B.M. Kirkach "Statychnyy analiz bahatoopornykh stupinchastykh shpyndelʹnykh valiv na neliniyno pruzhnykh oporakh". Visnyk NTU "KHPI" № 2, 2022r. s. 48-55. Ser. "Dynamika ta mitsnistʹ mashyn".
H. Sjovall, “Belastningsfordelningen inom kul-och rullager vid givna yttre radial-och axialbelastningar,” Teknisk Tidskrifr. Mekanik, 1933.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Технологiї в машинобудуваннi
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
