8. Шпиндельные узлы на опорах с гидростатической смазкой, конструирование, основы расчета и эксплуатации

Гидростатические опоры обеспечивают высокую точность вра­щения, обладают высокой демпфирующей способностью, что значи­тельно повышает виброустойчивость шпиндельного узла, имеют прак­тически неограниченную долговечность, высокую нагрузочную спо­собность при любой частоте вращения шпинделя. Гидростатические опоры могут быть использованы в качестве датчиков силы в системах адаптивного управления, в качестве приводов микроперемещений.

Принцип действия гидростатического подшипника основан на том, что при прокачивании масла под давлением от внешнего источ­ника через зазоры (щели) между сопряженными поверхностями в за­зоре образуется несущий масляный слой, исключающий непосред­ственный контакт поверхностей даже при невращающемся шпинделе (рис.30). В радиальных подшипниках равномерно по окружности. Делают полости-карманы, куда через дроссели подается под давле­нием масло от источника питания (насоса). При приложении внешней нагрузки вал занимает эксцентричное положение, зазоры h в подшипнике перераспределяются, что приводит к увеличению давления р масла в одних карманах и уменьшению в противоположных. Уравнивания давлений в карманах не происходит вследствие наличия дросселей на входе в каждый карман. Разность давлений создает результирующую силу F_c, воспринимающую внешнюю нагрузку. Отвод смазочного материала производится через торцы подшипника,иногда и через дренажные кана­вки, выполненные на перемы­чках между карманами.

К онструктивные параметры радиальных гидростатических подшипников выбирают в зави­симости от диаметра шейки шпинделя D.

Применение гидростатических опор требует сложной системы питания и сбора масла, что является их недостатком.

Для обеспечения нормальной работы гидростатических опор требуется тщательная фильтрация масла.

Расчет гидростатических подшипников сводится к определению нагрузочной способности, жесткости масляного слоя, расхода сма­зочного материала и потерь на трение и прокачивание масла.

Опоры с воздушной смазкой. В станкостроении применяют аэростатические подшипники, по принципу действия подобные ана­логичным гидростатическим, только несущий слой в них создается путем подвода в зазоры между сопряженными поверхностями не жидкости, а сжатого воздуха под давлением, не превышающим 0,3— 0,4 МПа. Вследствие этого нагрузочная способность их невелика, однако малая вязкость воздуха позволяет существенно снизить по­тери на трение, что предопределило применение аэростатических подшипников в небольших прецизионных станках при больших окружных скоростях вращения шпинделя.

Правила эксплуатации шпиндельных узлов на гидростатической смазке:

1. Применять строго рекомендуемые смазки.

2. Вовремя производить замену фильтров.

Не вращать шпиндель без подачи смазки в опоры (при выключенной насосной установки).

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

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.

Р ис. 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.

И звестен подшипник скольжения самоустанавливающейся сферической поверхностью. Подшипник изготавливается из порошков. Технология обеспечивает пористую структуру подшипника. Через поры масло под давлением проникает к рабочей поверхности подшипника, обеспечивая равномерную смазку. В силу микроскопичности пор, для смазки таких подшипников рекомендуется применять высокоочищенные масла типа «Велосит».

Рис. 34