Средне- и высокоскоростные схемы шпиндельных узлов

Конструкции опор

95% из всех существующих опор являются подшипники качения, оставшиеся это – гидродинамические, аэростатические и магнитные опоры.

Критерии выбора подшипников:

6. Точность (0,6,5,4,2 (8,7)) – характеризует радиальное биение наружного и внутреннего кольца.

7. Долговечность

,

Где С – статическая грузоподъемность;

 Р_экв – эквивалентная нагрузка.

8. Особенности работы подшипника в заданном диапазоне

9. Виброустойчивость.

10. Эксплуатационные показатели. (смазка, ремонтопригодность, регулировка)

С уменьшением К_б – растет Р

 

Среднескоростные схемы шпиндельных узлов

5 К_б=(2,5…3,5)•10⁵ мм•мин^-1

Куатро

6 К_б=(4,0…5,0)•10⁵ мм•мин^-1

Триплекс

7 К_б=(4,5…6,0)•10⁵ мм•мин^-1

Дуплекс

5 – 7 - используются радиально упорные подшипники, выполненные в виде набора подшипников

 

Высокоскоростные схемы шпиндельных узлов

 

8 К_б=(5…8)•10⁵ мм•мин^-1

 

 

9 К_б=(8…10)•10⁵ мм•мин^-1

 

10 К_б=(10…15)•10⁵ мм•мин^-1

Данные схемы используются в высокоскоростных станках (шлифовальных), где высокая частота вращения.

Элементы регулировки

Способом контргайки

Нельзя прямо использовать гайку для перемещения кольца подшипника для этого используется втулка 2, где высокая точность перпендикулярности торца кольца и оси.

Способом корольчатой гайки и шайбы

 

При помощи медной пластины

Использование разрезной гайки

1 – гильза

2 – пружина

3 – гайка корольчатая

 

Смазка ШУ

Способ смазки выбираем в зависимости от К_б

 

- тихоходные валы – консистентная смазка

- все остальные – жидкие минеральные масла

 

Виды смазки:

· Погружение К_б=(5…8)•10⁵ мм•мин^-1

· Разбрызгивание К_б=(2,2…6)•10⁵ мм•мин^-1

· Капельная К_б=(2,8…4)•10⁵ мм•мин^-1

· Циркуляционная

· Фитильная К_б=(2…2,8)•10⁵ мм•мин^-1 (станки малой мощности)

· Дроссельная К_б=(2,8…4)•10⁵ мм•мин^-1 (расточные станки)

· Масляный туман (аэрозоль) для высокоскоростных и станков с ЧПУ

· Под давлением К_б=(2,8…4)•10⁵ мм•мин^-1

Смазывание погружением для ШУ практически не применяют. При смазывании разбрызгиванием от шестерен привода масло подается в подшипники либо непосредственно, либо через специальный сборник. Следует учитывать, что в этом случае масло поступает к подшипникам загрязненным продуктами изнашивания шестерен коробки, кроме того, для нормальной работы системы смазывания частота вращения шпинделя не должна быть низкой.

Циркуляционное смазывание обеспечивает необходимый по условиям теплоотвода расход масла через подшипник и охлаждает его. В большинстве случаев система циркуляционного смазывания общая для шпинделя и всей коробки скоростей, раздельные системы смазывания применяют для высокоскоростных шпиндельных узлов.

При капельном методе смазывания подшипники смазываются независимо от других элементов, в них подается ограниченное количество масла (от1 до 100г в 1ч), что снижает тепловыделение. В этом случае необходимо предотвращать попадание в подшипники смазки из коробки скоростей.

Смазка методом масляного тумана применяют в высокоскоростных узлах; при этом кроме постоянного и равномерного смазывания осуществляется интенсивное охлаждение подшипника сжатым воздухом, служащим для образования масляного тумана в специальных маслораспылителях. Избыточное давление воздуха в подшипнике препятствует попаданию в него внешних загрязнений.

Проточное смазывание при строгом дозировании применяют при работе ШУ в особо напряженных условиях (при высоких частотах вращения). В этом случае под давлением с помощью специальных дозаторов периодически впрыскивают через сопла непосредственно в зазор между сепаратором и кольцом подшипника. Тем самым преодолевая воздушный барьер, создаваемым подшипником при высоких частотах вращения.

Твердые смазочные материалы применяют в шпиндельных узлах при относительно низких частотах вращения. Особенно они удобны для ШУ, работающих в вертикальном или наклонном положении. Следует учитывать, что избыток смазочного материала, закладываемого в подшипник, ведет к повышению температуры в опоре и вытеканию смазочного материала, а недостаточное его количество приводит к быстрому выходу подшипников из строя.

Уплотнения

Уплотнения шпиндельных узлов служат для защиты подшипников шпинделя от проникновения в них грязи, пыли и охлаждаемой жидкости, а также препятствует вытеканию смазочного материала из подшипника

По своей конструкции уплотнения бывают:

3. Контактные

4. Бесконтактные

В ШУ чаще всего применяют бесконтактные лабиринтные уплотнения для уменьшения тепловыделения в узле и исключения изнашивания уплотнений. Для надежной их работы необходимо чтобы радиальные зазоры в них были не более 0,2-0,3 мм. В ШУ работающих в тяжелых по загрязнению условиях, лабиринт заполняют твердым смазочным материалом, а при жидком смазочном материале иногда применяют продувку воздуха через уплотнения. В уплотнениях размещают полости и каналы для отвода смазочного материала от подшипников

а – контактное манжетное резиновое армированное уплотнение с пружиной; б – контактное манжетное кожаное уплотнение с пружиной; в – бесконтактное лабиринтное уплотнение; г - лабиринтное дисковое уплотнение; h=0,4-0,6мм – лабиринтный зазор; 1 – вращающийся стакан; 2 – кольца; 3 – диски; 4 – невращающийся стакан; 5 – резиновое кольцо; 6 – фиксирующий винт.