6 Подшипники скольжения шпинделей

6.1 Обычные конструкции подшипников скольжения шпинделей. При износе и при сильном изменении режима работы станка должна быть возможность регулирования зазора между шейкой шпинделя и подшипником. Желательно, чтобы при регулировании не было искажения формы подшипника, так как это может повлиять на условия жидкостного трения и точность его вращения.

Шейка шпинделя и соответственно сопряженная поверхность подшипника могут быть цилиндрической или конической. Технологически проще изготовить точную цилиндрическую шейку шпинделя, однако при конической шейке можно обеспечить регулирование зазора без искажения сопряженных поверхностей.

Конструкция подшипника проста, но, во-первых, его регулирование занимает много времени и требует разборки подшипника и, во-вторых, искажается внутренняя цилиндрическая форма подшипника. Разъемы могут мешать образованию масляного клина. Такие подшипники применяются в некоторых конструкциях тяжелых станков.

У подшипника с прорезью и конической наружной поверхностью (рисунок 7,а) можно регулировать зазор без его разборки. Для этого предусмотрены две гайки, которые втягивают подшипник в конусную расточку корпуса, благодаря чему он будет более плотно охватывать вал. Хотя такая конструкция и удобна в эксплуатации, здесь также происходит искажение формы зазора.

В подшипниках скольжения с конической шейкой шпинделя (рисунок 7,б) регулирование зазора происходит без искажения его формы за счет осевого смещения подшипника. Такая конструкция применяется в ряде токарных станков средних размеров.

В небольших прецизионных станках применяются конструкции подшипника скольжения с конической поверхностью и дополнительным буртиком, воспринимающим часть осевых усилий (рисунок 7,в). Недостатком шпинделей с конической шейкой заключается в большей сложности изготовления точных поверхностей подшипника и шейки.

Во всех конструкциях должна быть обеспечена надежная смазка подшипника, лучше с циркуляцией масла для его охлаждения и фильтрации.

Рисунок 7 – Подшипники скольжения шпинделей

6.2 Специальные подшипники скольжения шпинделей. В случае применения обычных подшипников скольжения возникает целый ряд явлений, которые не учитываются классической гидродинамической теорией смазки. Так, например, подшипник, выполненный в виде обычной втулки, не обладает способностью самоустанавливаться соответственной линии прогиба шпинделя (рисунок 8), а это может привести к сухому трению у края подшипника, что вызывает недопустимый нагрев и заедание. Кроме того, перекос вала по отношению к подшипнику создает условия, подобные работе шнека, в результате чего смазка может выбрасываться через зазор подшипника.

Рисунок 8 – Схема работы обычного (а) и самоустанавливающегося (б) подшипников

Это явление наиболее неблагоприятно сказывается на работе шлифовальных станков. При шлифовании поперечное усилие велико, что приводит к изменению положения оси шпинделя. В результате на поверхности обрабатываемой детали возникают неровности, являющиеся следствием перекоса шлифовального круга относительно детали. Сужение зазора только в одном месте вызывает соответствующее распределение нагрузок. Это приводит к неустойчивости положения шпинделя, который колеблется по отношению к точке максимального давления в пределах имеющегося зазора.

Если создать несколько клиновых зазоров, то можно заставить гидродинамические силы действовать на шпиндель в различных направлениях и тем самым фиксировать его в постоянном положении.

Для возможности самоустановки в прецизионных станках применяются конструкции подшипников, состоящие из специальных самоустанавливающихся сегментов (рисунок 9,а).

а)

б)

Рисунок 9 – Специальные подшипники скольжения шпинделей

Сегменты могут самоустанавливаться в тангенциальном направлении для образования масляного клина. Такая конструкция хорошо зарекомендовала себя с точки зрения стабильности положения оси шпинделя в подшипнике.