pronikov_a_s_1994_t_1 (830969), страница 54
Текст из файла (страница 54)
Ва втором случае, воздействуя на темпе- ратурное поле основных элементов станка, стре- мятся снизить- избыточную температуру, полу- чить равномерное или симметричное распреде- ление температурного поля, стабилизировать температуру нагревания- основных элементов.- Это достигается проведением следующих ме- роприятий'. интенсификации отвода теплоты от основных .элементов станка, например, путем увеличения площади теплоотдающей поверхности или улучшения. условий теплоотдачи посредством принудительной внешней или внутренней кон- векции: оребрения наружных поверхностей теплоотдачи, разбрызгивания масла на внутрен- ней поверхности шпиидельной коробки; охлаж- дения внутренней поверхности станины СОЖ; применения охлаждающих устройств — компрессорных холодильников, термоэлектрических батарей, полупроводниковых охлаждающих устройств; тепловой изоляции основных элементов станка: размещения между передней бабкой и станиной, шпинделем и его опорами теплоизолирующих прокладок; закрепления прокладок из теплоизолирующего материала, охватывающих весь контур поперечного сечения направляющих; равномерного распределения источников тепловыделения по всему объему: направления горячего воздуха, идущего от электродвигателя, с помощью отражающих плит на более холодные стенки; выравнивания температурного поля в грунте цеха, специальный подогрев фундаментов; направленного нагревания или охлаждения основных элементов станка с помощью единичных нагревателей или тепловых труб; применения дополнительных источников теплоты для сокращения времени стабилизации температуры, выравнивания температурного поля, например использования дополнительного источника теплоты для быстрого нагревания масла в баке системы смазывания до температуры его стабилизации; равномерного распределения масс металла для выравнивания неравномерной теплоемкости, а следовательно, и неравномерного температурного поля в нестационариом режиме; подбора материалов основных элементов станка с учетом их теплопроводности: применения материалов с высоким коэффициентом теплопроводности для деталей, расположенных в непосредственной близости к источникам тепловыделения, во избежание высоких температурных градиентов.
В третьем случае стремятся снизить тепловые смещения основных элементов станка путем следующих мероприятий: сокращения длины деталей, размеры которых непосредственно влияют на показатели точности' стаика: ограничения вылета шпинделя до упорного подшипника, ограничения расстояний от оси шпинделя до направляющих и т. д.;.. подбора материалов основных элементов станка с учетом их термомеханнческих характеристик: применения материалов с низким коэффициентом линейного расширения типа инвара, кварца, чугуна высоколегирова нного никелем (Зб ®); учета разности коэффициентов линейного расширения и модулей упругости сопрягаемых деталей (например, подбора для фундаментов материалов с коэффициентом линейного расширения таким же, как и чугуна), изготовления элементов станка ползунов, каре- б) Рис.
7.3. Смещение оси шпинделя нагретого ползуна при различной жесткости направляющих ~„1 и 1,~. а — 1„, ~~„2; б — ~„, = ~„~ Рис. 7.4. Тепловые деформации стола при наличии (а) и отсутствии ~б) избыточных связей Рис. 7.5. Шпиидельный узел с взаимной компенсацией тепловых смещений шпинделя Л и шпиндельной коробки Л,, (стрелками показаны направления тепловых смещений) Рис. 7,.3. Тепловые смещения оси шпинделя Л„, Л„, Л, при различном положении плоскостей базирования шпиндельной коробки ток, стоек, станин, столов, шпинделей из керамики на основе А120з или нитрида кремния; рационального выбора жесткости поверхностей сопряжения и соединения основных элементов станка (рис. 7.3); уменьшения числа избыточных связей (рис. 7.4), являющихся источником дополнительных температурных напряжений: выбора соответствующего расположения фиксирующих элементов, например упорных подшипников на шпинделе, мест закрепления шпиндельной бабки; установки продольно-обрабатывающих тяжелых станков на регулируемых башмаках; установки точных станков с жесткой станиной на трех точках; равномерного распределения масс металла, обеспечивающих малые температурные напряжения и изгиб, и придание деталям форм, способствующих равномерным тепловым смещениям; создания предварительных упругих смещений деталям, направленных в сторону, противоположную тепловым смещениям, например, компенсация тепловых смещений ходовых винтов предварительным растяжением.
Винт выполняют с постоянной коррекцией шага, обеспечивающей номинальный шаг в растянутом состоянии винта. При нагревании винта уменьшается сила начального растяжения, а шаг изменяется незначительно. В четвертом случае минимизируют влияние теплового режима на показатели точности станка путем проведения следующих мероприятий: взаимной компенсации тепловых смещений основных элементов станка; выбора компоновки и схем базирования основных элементов станка таким образом, чтобы тепловые смещения взаимно уничтожались.
Например, точку закрепления шпиндельной коробки выбирают таким образом, чтобы она перемещалась назад на то же расстояние, что и шпиндель (рис. 7.5); рационального выбора баз, схем базирования и крепления, направления тепловых смещений основных элементов станка так, чтобы это не влияло на показатели точности станка (рис. 7.6); создания термосимметричных конструкций с плоскостью симметрии, проходящей через ось шпинделя; ( сокращения суммарной длины размерных цепей, определяющих относительное положение формообразующих узлов; уменьшения числа составляющих размерной цепи, определяющей относительное положение формообразующих узлов.
Если с помощью перечисленных мероприятий не может быть обеспечена требуемая точность станка, используют методы компенсации тепло- вых погрешностей, когда на основе информации об изменении показателей точности станка при тепловых воздействиях вносят корректирующее воздействие, направленное на изменение линейного, а в некоторых случаях и углового положении формообразующих узлов станка.
Применяют методы компенсации по тепловым характеристикам, косвенно характеризующим показатели точности станка: мощности тепловыделения, температурному полю или тепловым смещениям основных элементов станка, частоте вращения шпинделя, погрешности обработки детали. Функциональная связь этих характеристик с показателями точности станка следует из схемы причинно-следственных связей, приведенной на рис. 7.1. Объектами компенсирующего воздействия могут быть программа управления, детали и узлы станка, элементы системы управления. 7.2. Расчет мощности тепловыделения в механизмах и системах станка 7.4. Основные характеристики масел значение ч=15 мм'/с), мм'/с; ~о — коэффициент, зависящий от типа подшипника и условий смазывания (табл. 7.5); д„— средний диаметр подшипника, мм.
Момент М, особенно велик при малой частоте вращения тяжелонагруженных подшипников [4], в остальных случаях его можно не учитывать. Подшипники скольжения. Мощность тепловыделения (Вт) в подшипниках скольжения ~ = 17 3. 10 '5Ы'ри2/Ь+ Ри~, (7.2) Тепловыделение в источниках характеризуется мощностью и плотностью теплового потока.
Мощность тепловыделения (Вт) — количество теплоты, выделяющейся в единицу времени. Плотность теплового потока (Вт/м')— количество теплоты, переносимой через поверхность в единицу времени. Мощность тепловыделения в механизмах и узлах станка рассчитывается из предположения, что вся работа трения превращается в теплоту. Поэтому для оценки мощности тепловыделения в механизмах и узлах станка могут использоваться существующие зависимости для определения потерь механической энергии на трение 17.5 — 7.81. Подшипники качения.
Мощность тепловыделения (Вт) в подшипниках качения ~') — 1 047, 10 4М (7.1) Здесь М,— момент трения, Н мм; М,=Мо+ +М~, где Мо — момент трения, зависящий от типа подшипника, Н.мм; М| — момент трения, зависящий от нагрузки на подшипник, Н.мм; и — частота вращения, мин Момент Мо достигает больших значений при , высокой частоте вращения, когда при прочих равных условиях потери на трение в основном (на 90 — 95%) зависят от условий смазывания и вязкости смазочного материала.
При чи- 2000 Ма=10 '~о(чи)'~'д,'р. При ~и- .2000 Мо= 160*10 '~одер. Здесь ~ — кинематическая вязкость смазочного материала при рабочей температуре подшипника (табл. 7.4), при пластичном смазочном материале — вязкость базового масла, среднее где 1 — длина рабочей поверхности подшипника в направлении оси вала, мм; д — диаметр шейки вала, мм; ц=~р — динамическая вязкость масла при рабочей температуре подшипника, мПа с; р — плотность масла (см. табл. 7.5), кг/м', и — частота вращения вала, мин Ь вЂ” диаметральный зазор, мм; Р— нагрузка на подшипник, Н; о — окружная скорость на шейке вала, м/с; ~ — коэффициент трения.
Для подшипников, работающих в условиях жидкостного трения, вторым слагаемым в формуле (?.2) можно пренебречь. Для тяжелонагруженных подшипников, работающих в условиях смешанного трения, среднее значение 1,„= 0,03...0,06. Гидростатические подшипники. Мощность тепловыделения (Вт) в радиальных гидростатических подшипниках 9=72.10 "д'и'р,/Ь+ +3,65р~Ьз/р, где д — диаметр шейки вала, мм; и — частота вращения вала, мин ', Ь вЂ” диаметральный зазор, мм; р, — давление, создаваемое насосом, МПа. Гидродинамические подшипники.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
