2 Описание и расчет системы смазки шпиндельного узла и привода главного движения в целом

Жидкие смазочные масла хорошо отводят теплоту от шпиндельных опор, уносят из подшипников продукты изнашива­ния, делают ненужным периодический надзор за подшипниками. При выборе вязкости масла учитывают частоту вращения шпинделя, температуру шпиндельного узла и ее влияние на вязкость масла.

Систему смазывания жидким материалом выбирают исходя из требуемой быстроходности шпинделя с учетом его положения (горизонталь­ное, вертикальное или наклонное), условий подвода масла, конструкции уп­лотнений.

Так, параметр быстроходности равен:

(2.1)

где

– наружный диаметр подшипника, мм;

– диаметр отверстия подшипника, мм;

– максимальная частота вращения шпинделя ( ).

Поскольку , то по таблице [1] выбираем циркуляционное смазывание без охлаждения масла для передней опоры и задней опор. Данный тип является системой обильного смазывания (с отводом теплоты).

Циркуляционное смазывание осуществляется автономной системой, предназначенной только для шпиндельного узла, или системой, общей для него и коробки скоростей. Масло подается в шпиндельную опору (рисунок 2.1). Для улуч­шения циркуляции масла предусматривают отверстия в наружном кольце подшипника, в роликах. Чтобы обеспечить надежное попадание смазочного материала на рабочие поверхности подшипников, масло подводят в зону всасывания, то есть к малому диаметру дорожек качения радиально-упорных шариковых и роликовых подшипников, которым присущ насосный эффект. Предусматривают свободный слив масла из опоры, благодаря чему не допускают его застоя и снижают температуру опоры. В резервуаре или с помощью специального холодильника масло охлаждается. С повышением частоты вращения шпинделя разница между количеством выделяющейся теплоты и отводимой от подшипникового узла увеличивается, а при высокой частоте вращения через подшипники невозможно прокачать нужный объем масла. Например, двухрядные роликоподшипники создают большое гидравлическое сопротивление, и перемешивание слишком большого объема масла приводит не к снижению, а к повышению температуры опоры.

Рисунок 2.1 – Схема подачи масла в шпиндельную опору

Минимально допустимый расход жидкого смазочного масла для смазывания шпиндельных опор определяем по формуле:

где – средний диаметр подшипников, мм;

– частота вращения шпинделя, об/мин;

– число рядов тел качения в подшипнике;

– вязкость масла при рабочей температуре опоры, м²/с;

– коэффициент, характеризующий тип подшипника, для роликоподшипников

– коэффициент, характеризующий условия нагружения, с предварительным натягом

– коэффициент, характеризующий условия выхода масла из рабочей зоны подшипника, при свободном выходе из конических, упорных и упорно-радиальных

– коэффициент, зависящий от рабочей температуры подшипника, .

Прокачивание через шпиндельную опору нескольких тысяч кубических сантиметров масла в минуту не только позволяет надежное смазывание, но и обеспечивает отвод теплоты от опоры, то есть создает режим "охлаждающего" смазывания. Расход масла при таком смазывании зависит от типа подшипника, частоты его вращения и вязкости масла. Дня конических роликоподшипников q= (5...10) d. Для радиально-упорных подшипников при d < 50 мм Q = 500.,. 1500 см³/мин, при d > 120 мм Q > 2500 см³/мин. Для смазывания упорно-радиальных подшипников при d = 30...80 мм Q = 100...1000 см³/мин, при d = 80...180 мм Q = 500...5000 см³/мин, при d> 180 мм Q = 2000...10 000 см³/мин [1].