Студопедия Главная Случайная страница Задать вопрос

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ШПИНДЕЛЬНЫЕ ОПОРЫ КАЧЕНИЯ





В шпинделях станков для обеспечения высокой грузо­подъемности, точности вращения, повышенной жесткости и мини­мальных выделений теплоты, как правило, применяют подшипники качения специальных конструкций. Для восприятия радиальных нагрузок широко применяют двухрядные подшипники 3182100 с ци­линдрическими роликами. Два ряда точных роликов, расположен­ных в шахматном порядке, обеспечивают грузоподъемность и жест­кость подшипника при высокой точности вращения. Аналогичные подшипники типа 3182100К имеют в наружном кольце четыре отверстия (под углом 90°) и кольцевую ка­навку, через которые смазочный материал подается непосред­ственно на дорожки качения, что увеличивает быстроход­ность опор и повышает надеж­ность их работы.

Для восприятия осевых сил применяют радиально-упорные подшипники в обычном исполне­нии 36000, 46000, но чаще всего используют рационально-упорные шарикоподшипники типа 178600 с углом контакта 60°, имеющие быстроходность в 2—2,5 раза выше, чему упорных шарикоподшипников (dn)max = (4 ÷ 5)-105 мм · мин-1. В последнее время применяют роликоподшипники конические одно­рядные (тип 67000) и двухрядные (тип 697000) с упорным буртом на наружном кольце, предназначенные для восприятия радиальной и осевой нагрузки, и однорядные со встроенными в широкое наруж­ное кольцо пружинами (тип 17000), служащие для восприятия ра­диальных нагрузок в задних опорах.

При повышенных требованиях к быстроходности в опорах шпин­делей применяют особо быстроходные радиально-упорные шарико­подшипники (тип 36000K) с несколько измененными конструктив­ными и геометрическими параметрами по сравнению с обычными. Эти подшипники собирают в комплекты по два, три или четыре.

Для создания шпиндельных узлов в виде отдельных агрегатных модулей, уменьшения трудоемкости конструирования, изготовления и эксплуатации шпиндельных узлов в практике станкостроения целе­сообразно применять типовые конструктивные схемы (рис.1). Их отличительной особенностью является то, что осевая нагрузка воспринимается передней опорой, задняя опора при этом плаваю­щая, т. е. не закреплена в осевом направлении. Это повышает ра­диальную жесткость узла, уменьшает тепловые деформации перед­него конца шпинделя.

Точность подшипников, которая регламентируется радиальным или осевым биением вращающегося кольца, во многом определяет точность вращения шпинделя. При этом радиальное биение перед­ней 6 и задней бв опор можно найти из простых геометрических соотношений, анализируя схему, приведенную на рис. 2, а. Ра­диальное биение конца шпинделя

, (1.2)

 

 

Рис. 1 Типовые конструктивные схемы шпиндельных узлов на под­шипниках качения и области их при­менения

 

 

бычно принимают δ ≤∆/3, где ∆ — допуск на радиальное бие­ние конца шпинделя.

Приняв, что (2.2)

 

 

По величинам δА и δВ выбирают подшипники соответствующего класса точности. Рекомендуемые классы подшипников шпинделей станков различной точности приведены в табл. 6.

Если при сборке шпиндельного узла подшипники устанавливают таким образом, что их биения направлены в одну сторону, то это резко снижает биение переднего конца шпинделя (рис. 2, б).

Жесткость подшипников определяется упругими сближениями тел качения с кольцами и контактными деформациями колец с со­пряженными деталями. Жесткость зависит, главным образом, от типа подшипников и их диаметра. Радиальная и осевая жесткость шпин­дельных опор различных типов приведена на рис. 3.

Для повышения жесткости подшипников, а также устранения за­зоров (что повышает точность вращения) в них применяют предва­рительный натяг, т. е. прикладывают постоянную предварительную нагрузку. В радиальных шарикоподшипниках для создания пред­варительных натягов смещают наружные кольца относительно вну­тренних в осевом направлении, для чего либо сошлифовывают торцы колец, либо применяют втулки различной длины между наружными и внутренними кольцами, либо устанавливают распорные пружины.

В роликовом подшипнике (тип 3182800) предварительный натяг создают осевым смещением внутреннего кольца подшипника на ко­нической шейке шпинделя, что вызывает радиальные деформации кольца. В шариковых радиально-упорных и конических роликовых подшипниках (тип 697000) натяг

 

создается при сборке за счет осе­вого взаимного сближения рядов тел качения, что обеспечивается размерами сопряженных деталей. В конических роликовых подшипниках (тип 17000) натяг создается

 

постоянным осевым смещением наружного кольца относительно внутреннего с помощью встроенных в него пружин.

От тщательности и точности регулирования предварительного натяга во многом зависит работоспособность шпиндельного узла. На рис. 4 представлена зависимость жесткости и долговечности подшипника типа 3182100 от предварительного натяга. При увели­чении предварительного натяга резко возрастает тепловыделение в подшипниках. Натяг или зазор шпиндельных подшипников обычно регулируют в специальном приспособлении на собранном узле вне или на станке. Для упрощения этой операции применяют дистан­ционные кольца. Их размеры устанавливают заранее и при сборке точно ограничивают силу предварительного натяга.

Посадки подшипников качения оказывают большое влияние на точность вращения шпинделя и другие критерии работоспособности,

 

 

так как они сказываются на величине и постоянстве предваритель­ного натяга в подшипниках. Вращающиеся (внутренние) кольца подшипников нужно устанавливать с небольшим натягом (——4 мкм); невращающиеся (наружные) кольца — с натягом в низко­скоростных шпиндельных узлах и с небольшим зазором высокоско­ростных при (dn)max > 2,5 105 мм-мин-1. Отклонения размеров и формы сопряженных с подшипником поверхностей деталей шпин­дельного узла не должны превышать допустимых отклонений для тех элементов подшипников, с которыми контактирует данная деталь.

Потери на трение в подшипниках качения оцениваются по мо­менту трения либо тепловым потоком, Вт, выделяемым в них:

Q = 0,4-10-2 R dn f, (3.2)

где R — нагрузка на подшипник, Н; d — диаметр подшипника, мм; п — частота вращения, мин-1; натяг создается f— условный коэффициент трения (для шариковых и роликовых цилиндрических подшипников f = 0,002÷0,003; для конических роликоподшипников f = 0,004÷0,008).

Теплота, выделяемая в подшипнике, ведет к нагреву стенок кор­пуса и самого шпинделя и, как следствие, к температурным дефор­мациям. Неравномерность нагрева наружного и внутреннего кольца

подшипника существенно изменяет первоначально установленную величину натяга (рис.5). Поэтому окончательное регулирова­ние шпиндельных подшипников целесообразно проводить при до­стижении в узле установившегося значения температуры. При пере­менном характере режима работы и высоких требованиях к точности обработки целесообразно применять искусственное охлаждение опор шпинделей. В последнее время применяют специальные конструк­ции шпиндельных подшипников с регулированием натяга или под­держанием его на заданном уровне. На рис. 6 изображен под­шипник, в котором предусмотрено промежуточное кольцо 2, обра­зующее вместе с наружным кольцом 1 подшипника небольшой гид­роцилиндр. Поршень-кольцо 3, смещаясь под давлением масла, соз­дает осевую силу предварительного натяга, воздействуя на торцы роликов 4. Давление масла автоматически изменяется при измене­нии температуры или нагрузки в узле, что обеспечивает независимость натяга подшипника от внешних воздействий.






Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 735. Нарушение авторских прав

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.155 сек.) русская версия | украинская версия