9. Шпиндельные узлы на опорах скольжения. Особенности конструкции и эксплуатации.

Материалы для подшипников скольжения в опорах шпинделей

При выборе материала подшипников скольжения для шпиндельных опор следует учитывать износостойкость, теплопроводность, коэффициент трения, коэффициент линейного расширения, иногда и некоторые другие свойства антифрикционных сплавов.

Ориентировочный выбор материала производится с учетом окружной скорости v и удельного давления р (табл. 13).

Ч у г у н ы обладают плохой прирабатываемостью, в связи с чем тре­буется тщательная отделка поверхностей вкладыша и закаленной шейки шпинделя. Для предупреждения кромочных давлений необходима доста­точная жесткость шпинделя.

При малых окружных скоростях (десятые и сотые доли м/сек) чугунные подшипники способны выдерживать давления до 20—30 н/мм² [(20—30) X 10⁶ н/м²].

Бронзы — ввиду сравнительно высокой цены применяются для подшипников в виде биметаллических втулок. При этом стальной или чугунный вкладыш заливают тонким (после обработки ~1 мм) слоем бронзы. Благодаря замене цельных вкладышей из бронзы биметаллическими втулками расход цветных металлов уменьшается не­редко в 4—5, а иногда и в 9—10 раз, цена подшипника — в 2,5—3,5 раза, а долговечность его возрастает, особенно при заливке тонким слоем. В практике станкостроительных заводов заливка производится обычно центробежным способом.

Оловянные бронзы следует применять только в случаях, обоснованных расчетом или опытными данными.

А нтифрикционный чугун (v ≤ 2 м/сек)

Цинковый сплав ЦАМ 10 – 5 (v ≤ 2,5м/сек)

Алькусин (v ≤ 5 м/сек)

Бронза ОЦС 6-6-3 (v ≤ 5 м/сек)

Бронза АЖ 9-4 (v ≤ 5м/сек ) Бронза С-30 (v ≤ 10м/сек )

Баббит(v ≤ 5м/сек) Бронза ОФ 10-0,5 (v ≤ 10м/сек )

Баббиты — применяются для вкладышей крупных подшипников в виде биметаллических втулок; обладают хорошей прирабатываемостью, в связи с чем могут работать в паре с незакаленной шейкой.

Табл. 13

,

Подшипники скольжения.

Подшипники скольжения в настоящее время редко применяются в шпиндельных узлах но все таки некоторые фирмы их используют. Известна чешская фирма, ставит подшипники скольжения в токарных станках высокой точности. Есть пример установки в шлифовальных станках украинской фирмы и т.д..

Подшипники скольжения обладают высокими деформирующими свойствами, обеспечивают высокую точность работы шпинделя.

Недостаток – работа на относительно низких скоростях, для обеспечения высокой точности работы шпинделя. Необходима очень точная обработка как опорных шеек шпинделя, так и подшипников, что достигается чаще всего вручную при подгонке шабрением рабочей части подшипника к шейке шпинделя, что повышает их себестоимость. Такие станки предназначены для финишных работ с небольшими нагрузками.

Рабочие поверхности подшипников изготавливают из антифрикционных материалов: бронза, баббит, используют и другие специальные покрытия.

Рассмотрим некоторые конструкции подшипников скольжения.

Рис. 31

1 – подшипник вставляемый в корпус по конической поверхности,

2 – корпус шпиндельной бабки,

3 – регулировочные гайки,

4 – шпиндель,

5 – прорезь

6 – канавки.

Гайками 3 обеспечивается регулировка зазора между шпинделем и подшипником, для обеспечения деформации подшипника сделан разрез 5. Для равномерной деформации подшипника (сохранения его рабочей поверхности близкой к окружности) выполнен ряд прорезей (пазов).

Известен подшипник фирмы «Фагатнер»

Рис. 32

1 – корпус, 2 – подшипник, 3 – шпиндель.

Шпиндель опирается на коническую поверхность, при работе обеспечивается компенсация износа. Угол необходимо выбирать на 15-20% больше угла самоторможения. На поверхности подшипника скольжения необходимо выполнять канавки для обеспечения рабочей поверхности.

Рис. 33

Известен подшипник скольжения самоустанавливающейся сферической поверхностью. Подшипник изготавливается по специальной технологии порошковой металлургии, из порошков. Технология обеспечивает пористую структуру подшипника. Через поры масло под давлением проникает к рабочей поверхности подшипника, обеспечивая равномерную смазку. Прочность таких подшипников невелика. В силу микроскопичности пор, для смазки таких подшипников рекомендуется применять высокоочищенные масла типа «Велосит». Использование других масел приведет к выводу из строя подшипника. Повышенное содержание в масле серы, фосфора и других составляющих приводит к образованию смол, серы. Смолы, оседая на стенках капилляров, препятствуют проникновению смазки, кроме того оседая на рабочих поверхностях подшипника и шпинделя, создают эффект схватывания, что может привести к задирам в подшипнике, вырыванию частиц материала из подшипника и его заклиниванию.

Р ис. 34