8.1.7 Обоснование метода и системы смазывания шпиндельных опор
В первую очередь отметим, что для смазывания шпиндельных опор применим жидкий материал. Так как жидкие смазочные масла хорошо отводят теплоту от шпиндельных опор, уносят продукты изнашивания, делают ненужным периодический надзор за подшипниками.
Систему смазывания жидким материалом выбираем исходя из требуемой быстроходности шпинделя, проанализировав существующие способы, примем исходя из таблицы 6.19 [1] при предельной быстроходности (3…4)·105мм·мин-1 – жидкое минимальное импульсное смазывание масленым туманом. Данный способ обеспечивает во внутренней полости опоры необходимый минимальный объем смазочного материала, достаточный только для разделения рабочих поверхностей опоры эластогидродинамической пленкой, также это позволит экономически расходовать смазочный материал.
Смазывание масляным туманом, образующимся с помощью маслораспылителя, приводит к выделению в опорах минимального количества теплоты. Они хорошо охлаждаются сжатым воздухом и благодаря его избыточному давлению защищены от пыли. Однако система сложна, и проникающие наружу через уплотнения частицы масла ухудшают санитарные условия у станка, поэтому при выборе уплотнения шпиндельных опор этому вопросу было уделено особое внимание.
Принцип работы системы следующий: перед подачей в зону смазывания, масло смешивается с воздухом, находящимся под повышенном давлении, в следствии чего образуется масленый туман. После этого масло свободно истекает из опоры, проходит цикл очистки и заново поступает в систему смазывания.
Требуемый расход смазочного материала (расчет ведем в соответствии с методикой приведенной на стр.161 [1]):
где Q0 – минимально допустимый расход маслапри благоприятных условиях, для шарикоподшипников Q0 = 0.02 см3;
k1 – коэффициент, зависящий от частоты вращения и размера подшипника, при n·d1.5 = 4500·951.5= 3.45·106 >106, тогда k1= 4;
k2 – коэффициентзапаса смазочного материала в корпусе опоры, при отсутствии запаса, когда масло свободно истекает из опоры, k2= 4;
k3 – коэффициент, зависящий от допустимой температуры опоры, принимаем температуру 70˚С, тогда k3= 1;
Таким образом:
8.1.8 Описание уплотнений шпиндельных опор
Уплотнения защищают подшипники от загрязнений и смазочно-охлаждающей жидкости, препятствуют вытеканию смазочного материала из опор. Учтя горизонтальное расположение шпинделя, а также высокие частоты его вращения, применим бесконтактные динамические (см. рисунок 8.3, а) зигзагообразные лабиринтные уплотнения радиального типа, а также аксиальное щелевое радиальное, образуемое двумя цилиндрическими поверхностями статического типа (см. рисунок 8.3, б) Эти уплотнения обеспечивают наилучшую герметичность опор шпинделя, они выполняют свои функции тем лучше, чем выше частота вращения шпинделя.
Рисунок 8.3 – Уплотнения для опор шпинделя:
а – зигзагообразное лабиринтное уплотнение (радиального типа);
б – аксиальное лабиринтное уплотнение (статического типа).
Жидкий смазочный материал образует на поверхности шпинделя масляную пленку, которая способна перемещаться вдоль его оси и проходить через уплотнения. Поэтому для ее сброса предусматриваем маслосбрасывающие уплотнения, имеющие острые кромки, с которых масло срывается под действием центробежных сил. Также применим щелевое уплотнение, для защиты от проникновения внутрь шпиндельной опоры смазочно-охлаждающей жидкости.