ШПИНДЕЛЬНЫЕ УЗЛЫ С ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМИ ОПОРАМИ

Механизм работы гидродинамических подшипников. Гидродинамический подшипник представляет собой опору жидкостного трения. Эти подшипники бывают круговыми и упрямыми. Круговой подшипник имеет три либо че­тыре сектора (ботинка) 1 (рис. 7.6). При помощи гидравлической системы опора заполняется маслом. Под действием силы тяжести невращающийся шпиндель 3 опускается на сегменты. Когда шпиндель приводится во вращение, он собственной шероховатой поверхностью увлекает ШПИНДЕЛЬНЫЕ УЗЛЫ С ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМИ ОПОРАМИ масло в зазоры меж ним и секторами. Конструкция сектора, а именно смещенное положение его опоры 2 относительно оси симметрии, позволяет ему поворачиваться под действием давления масла, в итоге чего появляется клиновый зазор, су­жающийся в направлении вращения шпинделя, В этом зазоре появляется гидро­динамическое давление р, удерживающее шпиндель во ШПИНДЕЛЬНЫЕ УЗЛЫ С ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМИ ОПОРАМИ взвешенном положе­нии. Если шпиндель крутится на многоклиновых подшипниках с самоустанавливающимися секторами, обхватывающими его умеренно по окружнос­ти, малозначительное смещение его из среднего положения под действием внеш­ней нагрузки приводит к перераспределению давления в клиновом зазоре и появлению результирующей гидродинамической силы, уравновешиваю­щей внешнюю нагрузку.

Гидродинамические опоры рекомендуется ШПИНДЕЛЬНЫЕ УЗЛЫ С ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМИ ОПОРАМИ использовать для шпинделей, вра­щающихся с высочайшей неизменной либо не достаточно изменяющейся частотой и воспри­нимающих маленькую нагрузку, к примеру для шпинделей шлифовальных станков. Плюсы гидродинамических подшипников заключаются в высо­кой точности и долговечности (смешанное трение исключительно в моменты пусков и остановов), недочеты — в трудности конструкции системы питания опор Маслом ШПИНДЕЛЬНЫЕ УЗЛЫ С ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМИ ОПОРАМИ, в изменении положения оси шпинделя при изменении частоты его вращения.

Масло для гидродинамических подшипников. Обычно используют мине­ральное масло марки Л (велосит), имеющее коэффициент динамической вяз­кости у. = (4...5)10~3 Па-с при температуре 50 С. Масло (1...3 л/мин при давлении 0,1 ...0,2 МПа) подается в подшипник при помощи гидравлической системы, включающей фильтр узкой чистки ШПИНДЕЛЬНЫЕ УЗЛЫ С ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМИ ОПОРАМИ и холодильную установку.

Конструктивные выполнения круговых гидродинамических подшипни­ков. Сегменты подшипников обязаны иметь возможность без помощи других изменять свое положение как в плоскости, перпендикулярной к оси шпинде­ля, так и в плоскости, проходящей через ось. Последнее устраняет от возмож­ных больших кромочных давлений в опоре, сопровождаемых перегревом масла в узкой ШПИНДЕЛЬНЫЕ УЗЛЫ С ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМИ ОПОРАМИ граничной пленке и потерей его смазочных параметров. Имеется ряд конструкций подшипников, у каких зазор меж валом и секторами автоматом меняется зависимо от нагрузки и частоты вращения шпинделя.

Одна из конструкций — ЛОН-88, разработанная ЭНИМС, представлена на рис. 7.7. Подшипник выполнен в виде отдельного блока, состоящего из 2-ух колец 2, 3-х частей ШПИНДЕЛЬНЫЕ УЗЛЫ С ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМИ ОПОРАМИ 1 и проставочного кольца 3. Внешняя торцовая по­верхность частей находится в двухточечном контакте с коническими по­верхностями колец, вследствие чего сегменты имеют возможность устанавли­ваться повдоль оси шпинделя и в направлении его вращения. Проставочное кольцо своими выступами препятствует смещению частей по окружности. Изменяя толщину проставочного кольца, можно регулировать рабочий зазор ШПИНДЕЛЬНЫЕ УЗЛЫ С ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМИ ОПОРАМИ в подшипнике.

Подшипники другой конструкции — ЛОН-34 — с секторами 1, устанавли­вающимися в итоге поворота на сферических опорах А (рис. 7.8) , допус­кают скорость скольжения до 60 м/с при отсутствии кромочного давления* Опоры частей выполнены в виде винтов 2 из закаленной стали с маленькой резьбой. Перемещениями их в круговом направлении регулируют радиаль­ный зазор в ШПИНДЕЛЬНЫЕ УЗЛЫ С ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМИ ОПОРАМИ опоре и положение оси шпинделя. Для увеличения жесткости за­зоры в резьбовых соединениях опорных штырей с корпусом выбирают гайка­ми 3, С целью уменьшения изнашивания частей в моменты запуска и тормо­жения шпинделя они выполнены биметаллическими: на железную базу спо­собом центробежного литья нанесен слой бронзы Бр ОФ ШПИНДЕЛЬНЫЕ УЗЛЫ С ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМИ ОПОРАМИ10-0,5, Бр 0С10-10 либо другого антифрикционного материала. Параметр шероховатости Ra рабо­чих поверхностей частей должен быть не выше 0,32 мкм, шеек шпинделя — не выше 0,04...0,16 мкм. Размеры частей и опорных винтов приведе­ны в табл. 7.1 и 7.2.


-

Пример конструкции шпиндельного узла. В фронтальной и задней опорах шпиндельного узла шлифовального станка (рис. 7.9) установлены гидродина ШПИНДЕЛЬНЫЕ УЗЛЫ С ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМИ ОПОРАМИ­мические подшипники 1 типа ЛОН-88. Осевые нагрузки воспринимаются дву­сторонним упрямым подшипником, образованным дисками 2 и 4, С ними контактирует бурт 3 шпинделя. Смазочный материал в этот подшипник под­водится через отверстия Б и 5. Вытеканию масла из шпиндельной бабки пре­пятствуют уплотнения щелевого типа. По каналу Г масло из полостей уплотне­ний соединяется ШПИНДЕЛЬНЫЕ УЗЛЫ С ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМИ ОПОРАМИ в корпус бабки.

Конструктивные характеристики подшипников. Поперечник D шеи шпинделя выбирают по условиям жесткости. Длина I подшипника для шлифовальных станков - 0,751), для прецизионных токарных и расточных станков — (0,85— 0,9) D. Длина дуги охвата вкладыша (0,6-0,8)1. Диаметральный зазор = 0,003 D. Обычно используют подшипники с 3-мя либо 4-мя вкладыша­ми.


Расчет гидродинамических круговых подшипников. Расчет производится с целью найти размеры ШПИНДЕЛЬНЫЕ УЗЛЫ С ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМИ ОПОРАМИ подшипника зависимо от данной нагрузоч­ной возможности опоры и ее жесткости. Не считая того, определяют утраты на тре­ние в опоре.

Ниже изложена методика расчета круговых гидродинамических подшип­ников с 3-мя либо 4-мя самоустанавливающимися секторами для опор со скоростями скольжения до 30 м/с [ 67].

Начальные данные: конструктивные характеристики ШПИНДЕЛЬНЫЕ УЗЛЫ С ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМИ ОПОРАМИ подшипника, частота вра­щения шпинделя, большая круговая нагрузка, требуемая круговая твердость опоры.

Нагрузочная способность (Н) 1-го сектора при центральном положе­нии шпинделя

где динамическая вязкость масла, Па-с; n —частота вращения шпинделя, об/с; D - поперечник расточки частей, мм; В — хорда дуги сектора, мм; L - длина сектора, мм; ; расчетный диаметральный ШПИНДЕЛЬНЫЕ УЗЛЫ С ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМИ ОПОРАМИ зазор, мм.

Под действием результирующей силы шпиндель сдвигается из исходного положения на е мм, и его новое положение характеризуется относи­тельным эксцентриситетом Если результирующая сила ориентирована по оси опоры сектора, нагрузочная способность трехсегментного подшипника

четырехсегментного подшипника

Когда результирующая сила ориентирована меж вкладышами, нагрузочная способность трехсегментного подшипника

четырехсегментного подшипника

Нагрузочная способность подшипника должна быть больше ШПИНДЕЛЬНЫЕ УЗЛЫ С ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМИ ОПОРАМИ максималь­ной круговой нагрузки на опору.

Твердость (Н/мкм) опоры с гидродинамическим подшипником, состоя­щим из частей и опорных винтов, находится в зависимости от жесткости несущего масляно­го слоя и контактной жесткости сферических опорных поверхностей частей и винтов:

Отсюда

Твердость несущего масляного слоя

Твердость сферических опорных поверхностей

где d - поперечник опорной полусферы, мм ШПИНДЕЛЬНЫЕ УЗЛЫ С ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМИ ОПОРАМИ; к - коэффициент контактной податливости, мкм-мм2 /Н. Не считая приведенных, производятся расчеты утрат на трение в опоре и температуры несущего масляного слоя.


shum-na-rabochem-meste-referat.html
shumaher-pozhertvoval-500-000-v-pomosh-postradavshim-ot-navodneniya-v-evrope-rossijskaya-blagotvoritelnost-v-zerkale-smi.html
shumel-surovo-bryanskij-les-13-glava.html