Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Гидродинамические опоры шпинделей



 

Опоры скольжения применяют в шпиндельных узлах тех станков, где подшипники качения не могут обеспечить требуемой точности и долговечности работы. Для надежности работы шпиндельной опоры скольжения необходимо, чтобы несущий слой масла, разделяющий шейку шпинделя и вкладыш подшипника, имел необходимую толщину и жесткость во всем диапазоне скоростей и нагрузок. В зависимости от способа создания несущего слоя масла различают подшипники гидродинамические и гидростатические.

Гидродинамические подшипники применяют в станках с высокими постоянными или малоизменяющимися скоростями вращения шпинделей при н езначительных нагрузках (станки шлифовальной группы). Несущий масляный слой создается при вращении вала вследствие прилипания масла к поверхности вкладыша и затягивания его в клиновый зазор между поверхностями цапфы и подшипника. В станкостроении используют многоклиновые гидродинамические подшипники, поскольку одноклиновые не могут обеспечить требуемой жесткости и точности вращения.

В опорах шпинделей прецизионных станков и станков для финишной Я обработки наиболее целесообразно использовать подшипники типа Л0Н-34 и ЛОН-58 (табл. 4.9). Подшипники типа ЛОН-34 обеспечивают надежную работу в интервале скоростей 0, 05...60 м/с и рекомендуются для опор шпинделей шлифовальных станков всех классов точности. Подшипники типа ЛОН-58 более сложны технологически и их использование рационально в шпиндельных узлах особо точных токарных, расточных и внутришлифо-вальных станков.

Программа " Расчет гидродинамических опор" предназначена для оценки работоспособности гидродинамических подшипников шпинделя по критерию отсутствия металлического контакта между шейкой шпинделя и подшипником. Она позволяет определить минимальную толщину масляного слоя и жесткость для каждой из опор шпинделя, а также произвести тепловой расчет подшипников. Идентификаторы исходных данных приведены в табл. 5.1. Диаметр шейки выбирают исходя из расчета шпинделя на жесткость.

Расчет состоит из четырех частей. После ввода исходных данных определяют основные конструктивные параметры подшипников. Длину дуги охвата сегмента В, см, выбирают из условий максимально несущей способности: В D/2; диаметральный расчетный зазор , мкм, определяют исходя из максимального зазора на выходной кромке сегмента: =3D, где D - диаметр шейки, см. При частоте вращения шпинделя n, , на каждом сегменте подшипника возникает реакция, Н:

, (5.1)

где ; L - ширина вкладыша, см.

Под действием внешнего усилия шпиндель смещается на некоторый эксцентриситет е , причем внешнее усилие (реакция в опоре FR, H) и смещение связаны зависимостями:

для трехсегментного подшипника

, (5.2)

для четырехсегментного подшипника

(5.3)

Здесь - относительный эксцентриситет.

Тогда

, i=3, 4 (5.4)

 

Решая уравнение (5.4) относительно ε , определяют относительный эксцентриситет для каждого конкретного случая. При этом для допустимых рассчитываемых значении ε < 0, 3 зависимость (5.4) можно приближенно спогрешностью не более 3% представить в виде квадратного уравнения

(5.5)

где для трехсегментного подшипника

, (5.6)

а для четырехсегментного

(5.7)

Вторая часть программы состоит в расчете толщины масляной пленки hmin, мм, в каждой опоре. Чтобы не возникал металлический контакт между шейкой шпинделя и подлинником, необходимо выполнение условия

, (5.8)

где , -наибольшие значения микронеровностей поверхности подшипника и шпинделя, -наибольший прогиб шейки шпинделя в подшипнике, мм.

Если неравенство (5.8) не соблюдается и, следовательно, имеется опасность нарушения жидкостного трения, надо увеличить вязкость масла, улучшить качество обрабатываемых поверхностей, увеличить размеры подшипника.

При выполнении условия (5.8) переходят к третьей части расчета определению жесткости опор. Жесткость гидродинамических подшипников устанавливается не столько жесткостью слоя смазки См, сколько жесткостью элементов и сопряжений конструкции Ск. Суммарная жесткость опоры, Н/мкм:

(5.9)

где жесткость масляного слоя

(5.10)

и для подшипника Л0Н-34

(5.11)

Для подшипника ЛОН-58 Ск, определяется параметрами сечения ножки сегмента и колеблется в пределах 320...800 Н/мкм.

Чем больше частота вращения шпинделя, тем меньше опасность нарушения жидкостного трения. Однако при росте n увеличивается коэффициент жидкостного трения и соответственно - тепловыделение. Поэтому заключительной стадией расчета по программе является тепловой расчет опоры, который заключается в сравнении изменений температуры опор с допустимыми значениями. Последовательность расчета отражена в тексте программы " Расчет гидродинамических опор".

 

Таблица 5.1. Конструкция гидродинамических подшипников

Конструктивная схема подшипника ЛОН-34

 

 

Основные исполнительные размеры, мм
D D1 D2 L dc

 

 

Продолжение таблицы 5.1

Конструктивная схема подшипника ЛОН-58
Основные исполнительные размеры, мм
D D1 D2 D3 D4 L S
4, 5
7, 5
7, 5

 

Таблица 5.2. Исходные данные и результаты расчета

Идентификатор Обозначение величины Единица Наименование величины
Исходные данные
FR1, FR2 H Реакция в опорах 1 и 2
DE1, DE2 см Диаметры шейки шпинделя в подшипниках 1 и 2
EL1, EL2 см Ширина соответствующих вкладышей
AMU СП Динамический коэффициент вязкости масла
EN n Частота вращения шпинделя
R1MAX, R2MAX мм Наибольшее значение микронеровностей поверхностей подшипника и шпинделя
K2   Количество сегментов в подшипнике
RU мм Наибольший прогиб шейки шпинделя в подшипнике
DS мм Диаметр опорной полусферы в подшипнике ЛОН-34
FNT ккал/кг Теплоемкость масла
GAMA кг/л Удельный вес масла
QU л/ч Объем прокачиваемого через подшипник масла
TEMP Допустимое увеличение температуры подшипника
Результаты расчета
EP   Относительный эксцентриситет
ENO H Реакция на каждом сегменте подшипника
HMIN1, HMIN2 мм Толщина масляных слоев в опорах 1 и2
CR1, CR2 Н/мм Радиальные жесткости подшипников 1 и 2
DTEMP1, DTEMP2 Изменения температур опор 1 и 2
FUEPS   Функция величины смещения

 

 

Лабораторная работа 6


Поделиться:



Популярное:

Последнее изменение этой страницы: 2016-07-12; Просмотров: 1669; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.015 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь