Проников А.С. 1995 Т.2 Ч.1 (830965), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Размеры подшипников рассчитывают исходя из максимального значения радиальной жесткости 1 и радиальной нагрузочной способности Р. Нагрузочную способность определяют по среднему давлению Рср(н,в) = з ~ (Рщ — Р~) /(Рщ — Рд)) с учетом того, что текущий радиальный зазор Й изменяется с изменением относительного эксцентриситета е=е/йо (см. рис. 3.42); Ь,„~,,,~'= =Ьо(1~е), где значение Ь, и знак минус относятся к значению наибольшего давления р, в зазоре, а значение Ь, и знак плюс — к наименьшему давлению р,. Относительные давления р„и р, представляют собой соответственно отношения р ~р~ и р,/р .
Радиальная статическая нагрузочная способность газового слоя аэростатического однорядного подшипника Р= (ЯЭ1-Р,~4) (Рср.н — Рср. ). (3.41) И У В 7 К Рис. 3.49. Шпиндельные узлы с газостатическими опорами станков: а — Фрезерно-сверлильного„б — сверлильного; в — специального токарного (см. рис. 3.41,ж) с одним рядом питающих дросселей. В этом случае нагрузочная способность — разность нагрузочных способностей двух односторонних подпятников с наибольшим Ь, и наименьшим Ь зазорами ~17~: Р=Р— Р„ где Р, и Р,— соответственно нагрузочные способности односторонних подпятников с зазорами Й„и Ь„определяемые по зависимости (3.45).
Конструкции ШУ с газостатическими опорами представлены на рис. 3.49. ШУ, показанный на рис. 3.49,а '(А. с. 1215875), предназначен для фрезерования по контуру и сверления отверстий в платах печатного монтажа (толщиной до 9 мм) при диаметре инструмента до 6 мм. Частота вращения шпинделя регулируется бесступенчато в диапазоне от 5000 до 72000 мин — ' изменением питающего напряжения, подаваемого на электродвигатель 7.
Режущий инструмент устанавливают в инструментальный блок 1, который крепят в коническом отверстии шпинделя 8. Осевые нагрузки на шпиндель воспринимает аэро- статический подпятник 2, а радиальные — система радиальных аэро- статических опор б, смонтированных в корпусе 4. Корпус электродвигателя имеет охладительную рубашку 6 для отвода теплоты, возникающей при работе ШУ на максимальных нагрузках. ШУ, представленный на рис. 3.49, о (А. с. 1139205), предназначен для сверления отверстий диаметром от 0,5 до 3 мм в платах печатного монтажа. Частота вращения шпинделя регулируется бесступенчато в диапазоне от 20000 до 120000 мин-' изменением подачи питающего напряжения, подаваемого на электродвигатель б. Сверла устанавливают в инструментальный блок 1, который крепят в цилиндрическом отверстии сборного шпинделя 2. Шпиндель имеет две опорные шейки для установки радиальных аэростатических опор 8 и б, между которыми установлен электродвигатель.
Осевые нагрузки воспринимает подпятник 7, расположенный в верхней части ШУ. Опоры, электродвигатель и подпятник смонтированы на корпусе 4. ШУ, приведенный на рис. 3.49, в (А. с. 1551470), предназначен для токарной обработки наконечников волоконно-оптических кабелей. Диаметр обрабатываемых наконечников 2,5 мм, отклонение от концентричности наружной поверхности наконечника и оптического волокна не более 0,0004 мм.
Частота вращения шпинделя регулируется бесступенчато в диапазоне от 100 до 3000 мин — ' электродвигателем 9, установленным в пустотелую скалку 10, которая находится в радиальном аэростатическом подвесе. Шпиндель б вращается в двух радиальных аэростатйческих опорах 8, закрепленных в корпусе 6. Во внутренней полости шпинделя смонтировано юстировочное устройство 4 с оптической системой 2, предназначенной для установки обрабатываемого наконечника с точностью 0,0002 мм. На конце шпинделя крепят резцовую головку 1 с летучим резцом, который вместе со шпинделем совершает вращательное и поступательное движение. Поступательное движение реализует водило 8, которое перемещает скалку, шпиндель и аэростатический подвес, в котором установлен аэростатический подпятник 7.
3.8. Магнитные опоры В высокоскоростных ШУ с показателем Вп до 3.10' мм/минн — ' и при Ж/В до 0,5 кВт/мм целесообразно применять магнитные опоры. Это связано с практическим отсутствием потерь на трение между -Л ! Рис„3.50. Шпиндель в электромагнитных опорах Охлаждаюя лсидкаст ш.а в вращающимся валом и неподвижной втулкой, высокой экологической. чистотой опор и с использованием только одного вида энергии— электроэнергии.
Принцип действия шпинделя, установленного в электромагнитных опорах, показан на конкретном примере (рис. 3.50). Высокоскоростной шпиндель фирмы 32М, установленный на фрезерном станке фирмы Гоген-олпе (Франция) имеет частоту вращения до 30000 мин ' и. мощность 20 кВт. Шпиндель представляет собой ротор 1, вращающийся внутри статора 2 в двух радиальных электромагнитных опорах 3 и 4 и осевой опоре б. Для обеспечения безопасной работы при радиальных нагрузках, превышающих допустимые, или при отсутствии напряжения на электромагнитных опорах предусмотрены опоры-ловители 6 и 7, на которые ложится ротор.
Для сохранения положения оси ротора постоянным при различных радиальных и осевых нагрузках отклонения ротора от центрального положения измеряют датчиками (радиальными 8 и 9 и осевыми 10 — 12). Сигналы рассогласования преобразуются управляющей ЗВМ в ток возбуждения в обмотках, чем регулируется магнитодвижущая сила, которая и возвращает ротор в исходное положение. В этом ШУ применено принудительное охлаждение статора. Конструкции. Выбор типа м агнитной опоры зависит от условий эксплуатации ШУ и его конструкционных особенностей. По принципу создания магнитного поля опоры можно разделить ~5, 61 на опоры с постоянным магнитным полем, электромагнитные с авторегулированием (с регулируемым магнитным полем), индукционные электромагнитные, кондукционные электромагнитные, диамагнитные, сверхпроводящие и электростатические. Различные конструкции магнитных опор показаны на рис.
3.51. Наибольшее распространение в ШУ станков получили электромагнитные опоры с внешней автоматической стабилизацией Д. По типу воспринимаемой нагрузки опоры делят на радиальные (рис. 3.51, а, б), 'радиально-упорные (рис. 3.51,в), упорные (рис. 3.51,г,д), по форме опорной поверхности на цилиндрические (рис. 3.51, а, б), конические (рис. 3.51, в), кольцевые (рис.
3.51, г, д), а также по числу пар полюсов. В радиальной электромагнитной опоре (рис. 3.51, б) Д с цилиндрической опорной поверхностью пары полюсов электромагнитов расположены в плоскости, перпендикулярной к оси вращения вала. Вал состоит из ферромагнитов ! и шпинделя 4.
Статор д неподвижен, охватывает вал, несет обмотки б электромагнитов и датчики 2 радиального положения. Особенности конструкций. Первая из особенностей связана с тем, какой из элементов опоры, вал или корпус, вращается. Если вращается вал относительно неподвижного корпуса, несущего сердечник электромагнитов, опору называют прямой. Если вращается подвешенный корпус, а неподвижный вал несет сердечник электромагнитов, опору называют обращенной. Вторая особенность состоит в том, что к обмоткам может быть подведен постоянный или переменный ток. Принцип выбора рода тока связан с применяемой системой управления.
Наличие системы управления и цепи обратной связи для электромагнитных опор является третьей особенностью и характеризуется параметром, контролируемым в процессе стабилизации, и управляющим сигналом. Чаще всего в электромагнитных опорах реализуют принцип 165 Рис. 3.52. ШУ с электромагнитными опорами: а — для резания неметаллических материалов; б — для шлифования отверстий На рис. 3.52, б показан электрошпиндель для шлифования внутренних отверстий диаметром до 50 мм шлифовальным кругом 1.
Он имеет частоту вращения до 50 000 мин ', получаемую от электродвигателя 7, установленного в корпусе 4. В качестве опор в ШУ использованы две радиальные б и 10 и осевая 12 электромагнитные опоры. Положение шпинделя 8 в опорах контролируют с помощью датчиков обратной связи: двух радиальных 6 и 9 и осевого 13.
Шарикоподшипники 3 и 11 предназначены для безаварийной остановки шпинделя 8 при случайном отключении питания электромагнитных опор. В крышке 2 смонтированы уплотнения для защиты шарикоподшипников 3 от попадания СОЖ. Через разъем 15, установленный на крышке 14, подается питание к электроманитной опоре, электродвигателю и передаются сигналы с датчиков обратной связи. 3.9. САПР шпиндельных узлов Разработка и внедрение САПР ШУ позволяет с минимальными затратами машинного времени и конструкторского труда проектировать ШУ с заданными характеристиками работоспособности. Особенности прикладных САПР ШУ состоят в наличии следующего: полной информации о возможных вариантах компоновки ШУ для заданных технологических процессов, исходя из возможности корректировки и доработки компоновки с учетом специфических особенностей выбранного типа и конструкции подшипников; достоверных математических моделей и машинных методов расчета ШУ, основанных на оптимизации их основных эксплуатационных характеристик и размеров, а также учете критериальных ограничений; возможности прогнозирования выходных характеристик и параметров ШУ с целью выбора оптимального варианта конструкции; возможности выпуска полного комплекта конструкторской документации автоматизированным способом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
