металло и автоматы (841805), страница 31
Текст из файла (страница 31)
74), считая С,=К С. Например, если надо, чтобы шарикоподшипник безотказно работал с вероятностью 99% (т. е. а=1%), то по графику получаем К, =-0,62, и срок службы подшипника должен быть ЪЗ уменьшен по формуле (37) в 1 — ) 0,62 =2,6 раза. Следует также учитывать, что до потери подшипником работо- ла о,о о,о о за,ог о,г Г 2 ЗььЗЬ и х ь~ гпььь ~:,х Л аьаеь~ичсГ~ способности по выносливости его износ или деформации могут привести к уменьшению точности вращения. Величина биения шпинделя обычно линейно возрастает со временем (хотя изменение, как правило, незначительно), и эта зависимость может быть получе на э к спер и мент ал ь но. $3. Подшипники сиоиьжеимя Для надежной работы шпиндельного подшипника скольжения необходимо, чтобы несушнй масляный слой, разделяющий шейку шпинделя и под-:, шипника, имел необходимые толщину и жесткость во всем диапазоне скоростей и нагрузок. При износе н при сильном изме- .
нении режима работы станка должна .' быть предусмотрена возможность ре- .:: гулирования' зазора между шейкой:. шпинделя и подшипником. Желательно, чтобы при регулировании не было ис- . кажения формы подшипника, так как это может повлиять на условия жид-:, костногоырения и точность врашения . шпинделя. Кроме того, подшипник дол-:. жен самоустанавливаться при деформации шпинделя, чтобы не было кромочных давлений, а положение оси шпинделя не становилось эксцентрич-' ным по отношению к осн подшипника. ' Этим условиям не удовлетворяют, как правило, обычные конструкции подшипников скольжения, и поэтому для шпин-, дельных узлов широко применяют специальные подшипники жидкостного .
трения. В этих подшипниках создают. несколько клиновых зазоров, чтобы за- . ставить гндродинамнческие силы дейст- ': вовать на шпиндель в различных на-: 116 Ркс. 75. Щлинуюыь плж.комли йоааиыо~с станка иол Зпта~ ;,~!правлениях и тем самым фиксировать ;::его в центральном положении. Для воз,„::-.можности самоустановки применяют 1-','"подшипники, состоящие из отдельных 1::сегментов. На рис. 75 показан шпиндель !' плоскошлифовального станка особо выВ.:сокой точности мод. ЗБ721, вращаю,:::щийся на трехсегментных подшипниках 7 с частотой вращения в=2205 об/мин Сегменты опираются на сферические -;, головки регулируемых штырей и поэто;, .му могут самоустанавливаться в тан- ~.'„': генцнальном направлении для образо=.::;:ванна масляного клина и в осевом ;;.
направлении по образующей шейки "'пинделн.. Такая конструкция хорошо :, себя зарекомендовала с точки зрения "-:":"сгабильности положения оси шпинделя в подшипнике и надежного обеспече: ния жидкостного трения. Вкладыши ;: подшипников находятся в масляной :.
ванне. Тщательно отфильтрованное " ,масло подают в каждый подшипник под давлением Для точной фиксации :-::,шпинделя в осевом направлении у его ,, переднего конца имеется бурт. который прижимается к самоустанавливающе', мусн бронзовому кольцу. Прижим осу::., ществляется пружинами, действуюши- ми на наружное кольцо радиально- упорного шарикоподшипника, посаженного на заднем конце шпинделя. Все большее применение в станках находят гидростатические подшипники скольжения, когда давление в масляном слое создается специальным насосом высокого давления. В этом случае при реверсе и останове шпинделя, а также при любых низких частотах вращения обеспечивается жидкостное трение.
Срок службы может быть неограниченно большим. Недостатками гидростатических подшипников являются большой расход масла и необходимость иметь специальную систему для подачи масла под давлением. Особенность конструкции гидростатических подшипников заключается в применении специальных карманов, масло к которым дросселируется через тонкие капиллярные трубки. Шп индел ьный узел токарно-винто- резного станка особо высокой точности мод. ! 6Б20А показан на рнс. 76. Станок предназначен для окончательной обработки различных деталей для наре аиия высокоточных резьб.
Диапазон частот вращения шпинделя л = 1!7 Рис. 76. Шлви;кл т игяиа-эиитттзмио гтхикя ьог, Щвзтл =12+3000 об/мин, регулирование частот вращения бесступенчатое, отклонение от круглости обработанных деталей до 0,6 мкм. Масло подводят в карманы каждого из подшипников, причем на торцах передней втулки выполнены гидростатические подпятники с кольцевыми канавками. Диаметральный зазор между шейкой шпинделя и подшипником равен 60 мкм. Большой интерес представляет применение подшипников с газовой смазкой (аэродинамических и аэростатических подшипников).
Малая вязкость воздуха обеспечивает небольшой момент трения и соответственно малое тепловыделение, поэтому не требуется специальных устройств для отвода тепла, кроме вентиляции. Температура и давление воздуха практически не влияют на его вязкость, что обеспечивает стабильность работы подшипника. Шпиндели на аэродинамических опорах применяются для частоты вращения до 300 000 об/мин. Оии должны быть выполнены с высокой точностью и обеспечивать в первый период работы поддув для создания аэростатической подушки. Шпиндельиый узел на аэростатических опорах, предназначенный для шлифования наружных колец приборных шарикоподшипников, приведен на рис.
77. Два прецизионных подшипника и два подпятника выполнены из бронзы и приклеены к корпусу эпоксидным клеем. По каналам к подшипникам и подпятннкам под давлением подается сжатый воздух, который подводится через четыре отверстия диа- 118 метром 0,33 мм к подпятникам, а к подшипникам через питаюгцие радиальные щели шириной 22 мм и глубиной !5 — ': 20 мкм. Длн образовании щелей под- .' шипники выполнены составными из трех колец. Диаметральный зазор меж-:;: ду шейкой шпинделя и подшипником::: составляет 50 — 55 мкм. Подшипники скольжения шпинделей: с масляной смазкой рассчитывают па "', жидкостное трение так, чтобы между ..' шейкой вала и подшипником не было:.' непосредственного касания поверхно-:,:. стей и их разделял слой смазки. Пред- ': варительный выбор размеров гидроди-,: намического подшипника, его длины 1 и диаметра 0 производят обычно; по характеристике ро, где р — услов-:.; ное диаметральное давление на под- '.
шипник„п — окружная скорость. Для ! шпинделей станков со средними часто-:,' тами вращения и при р~300 Н/ем~;;:! принимают ро=-100 —:150 Н/см' ° (и/с) ' Уточненный расчет основывается на,'-':.,' гидродинамической теории жидкостного! трения. Согласно этой теории, положе-:,':. ние вала а подшипнике и минималь-:,;: Рис. 77 Шаиилельиыа узел миифоазльиою ) гтвииа иол. ЛЗ-246 толщина масляного слоя Ь и за- т от безразмерной характеристики нма: е (Зб) ы — угловая скорость вала, )е — динамическая вязкость масла, с/мх; р — удельное давление, мх иапазон работы подшипника опреяется значениями: А=О (при в=О, р=оо), когда вал лежит в гвдшипнике и й,„=О; и А=со (при ы=ао или Р=О), когда вал занимает !1'.:' центральное положение в подшипнике '.;"' и Ь,„= —, где 6=0 — Н вЂ” диаметраль- '~" иый зазор между шпинделем и под;',;- шипником.
Гидродинамическая теория '„:; позволяет найти значение 6 мв функции Х и других параметров. Чтобы не возни.":„";": кал металлический контакт между шей- ~;;; кой шпинделя и подшипником, необ,',- ходимо выполнение условия 'Ьм1 )б, +б +У, (39) : где 6„, 6 — наибольшее значение мик-':::ронеровйостей поверхности подшипни- ~~ ка и шпинделя; 9 — наибольший про- ~~',,':: гиб шейки шпинделя а подшипнике. Если зависимость (39) не соблюда 'Ф":: ~':.:.," ется и, следовательно, имеется опас- ~,' ность нарушения жидкостного трения„ 'в:необходимо уменьшить зазор Л или уве- 3:;,'личитЬ вязкость масла; улучшить каче;";- ство обрабатываемых поверхностей, у увеличить жесткость шпинделя; увели ):, чить размеры подшипника с тем, что'.:, бы уменьшилось давление р Чем больше частота вращения шпин- .
деля, тем меньше опасность наруше", ния жидкостного трения, и поэтому , ' высокооборотные шпиндели надежно ';„работают в условиях гидродинамиче;;. ской смазки. Однако при росте часто 'ты вращения шпинделя увеличивается коэффициент жидкостного трения и со,: ответственно растет тепловыдсление. ,, В этом случае необходим тепловой рас„::: чет подшипника, который заключает- ся в сравнении величин тепловыделе',: ния и теплоотвода путем решении уравнения теплового баланса. Количество отводимого тепла при нормальной температуре смазки (О = =50 ! 70' С) должно быть больше вы: деляемого.
В противном случае новы:; -шение температуры приведет к падению вязкости масла, нарушению жидкостного тренин и выходу из строя шпиндельного узла. Количество выделяемого в масляном слое тепла (Лж/с) может быть подсчитано по формуле (;!т = Ри/, (40) где Р— нагрузка, Н; и — скорость шейки вала, м/с; /=0,02 —:0,002 — коэффициент жидкостного трения.
Количество отводимого тепла (~х зависит от конструкции опор и корпуса, свойств масла, параметров подшипника, метода охлаждения опоры и может быть определено экспериментально или подсчитано по приближенным формулам (!1). При работе подшипника должно соблюдаться условие От>()о При расчете гидростатических подшипников обычно определяют их нагрузочную способность Р (Н), которая зависит от давления масла, создаваемого насосом р„(МПа), и эффективной площади подшипника (без площади карманов) Р,: = Сррнрей. (4!) Коэффициент С, является функцией относительного смещения е = — (экс2е Л центриситета) вала в подшипнике, где е — абсолютный эксцентриситет; Л— диаметральный зазор. Обычно 0<в< <0,35 и для предварительных расчетов можно принять С = 1,5е, Р =0,5От, в результате формула (4! ! примет вид (42) Р=-1,5 д Ир. Жесткость гидростатического подшипника, т.
е. сопротивление сжатию масляного слоя р 1,язери е д (43) Из формулы видны основные пути повышения жесткости гидростатической опоры. Гидростатические подшипники рекомендуется применять как для шпинделей особо точных станков, так и для тяжелонагруженных станков с низкими частотами вращения шпинделя, где затруднено образование масляного своя за счет гидродинамического эффекта (45): Обычно делают четыре кармана, длина подшипника равна его диаметру !20 и — =0,0006 †: 0,00065. что обеспечид В пает высокую жесткость и устойчивость движения при окружных скоростях до !5 м/с. з 4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
