Повышение эффективности работы высокоскоростных шпиндельных узлов внутришлифовальных станков за счет совершенствования эксплуатационных характеристик газовых опор

• Автор: Смирнов, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Комсомольск-на-Амуре
• Количество страниц: 195 с. : ил.

Условные обозначения
ГЛАВА 1. Современное состояние вопроса и постановка
задач исследований
1.1. Область применения подшипников на газовой смазке в станкостроении
1.2. Обзор конструкций шпиндельных узлов с опорами на газовой смазке
1.3. Обзор типов привода ШУ
1.4. Обзор конструкций основных типов подшипников на
газовой смазке
1.5. Обзор работ по исследованию радиальных газостатических опор
с пористыми ограничителями расхода
1.6. Методы расчета радиальных газовых подшипников
1.7. Выводы и постановка задач исследований
ГЛАВА 2. Численный метод расчета эксплуатационных характеристик
шпиндельных газостатических подшипников с
пористыми шпоночными вставками
2.1. Дифференциальное уравнение для определения поля давления газа в смазочном слое подшипника с пористыми вставками
2.2. Численный метод расчета эксплуатационных характеристик шпиндельного подшипника с пористыми шпоночными вставками
2.3 Сравнение результатов расчета характеристик подшипников с
данными других исследований
2.4. Выводы
ГЛАВА 3. Экспериментальная установка и методика проведения
исследований
3.1. Конструкции экспериментальной установки для исследования характеристик газостатических подшипников с
пористыми вставками
3.2. Методика обработки опытных данных
3.3. Оценка погрешности определения экспериментальных данных
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. Эксплуатационные характеристики шпиндельных
газостатических подшипников с пористыми шпоночными вставками и рекомендации по их проектированию
4.1. Оценка достоверности теоретических данных
4.2. Анализ эксплуатационных характеристик шпиндельных опор, работающих в режиме подвеса
4.3. Анализ эксплуатационных характеристик шпиндельных опор, работающих в гибридном режиме
4.4. Рекомендации и методика проектирования шпиндельных газостатических опор с пористыми шпоночными вставками
4.5. Сравнение эксплуатационных характеристик шпиндельных опор с пористыми вставками и питающими отверстиями
4.6. Высокоскоростная внутришлифовальная шпиндельная головка на газостатических опорах с пористыми вставками
4.7. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Библиографический список
Приложения
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
а - длина пористой вставки;
а = а!Ь— относительная длина пористой вставки;
В — число сжимаемости;
Ь - раздвижка линий наддува;
Ъ = ЫВ- относительная раздвижка линий наддува;
С.д - коэффициент несущей способности подшипника;
ср - удельная теплоемкость при постоянном давлении;
с — средний радиальный зазор;
В - диаметр подшипника;
Е - тензор скоростей деформации;
е - абсолютный эксцентриситет;
f - внешняя сила, отнесенная к единице массы газа;
О - массовый расход газа;
Сгтах - максимальный массовый расход газа;
0 = С/Стах - относительный расход газа; к - зазор между валом и вкладышем;
к = к/с - относительный зазор между валом и вкладышем; К— параметр питания подшипника;
Кс - конструктивный параметр подшипника;
кР - коэффициент проницаемости пористого материала;
к5 - коэффициент жесткости газового слоя;
Ь — длина подшипника;
Ь - Ы В - относительная длина подшипника;
1Л - координата первого ряда вставок;
— координата второго ряда вставок;
1 - ширина пористой вставки;

Считая процесс течения газа стационарным (— = 0) и изотермическим

(и = 1), уравнение (2.3) приведем к виду:

V др д _1 къ др
Кр дх , дг КрРдг2
= 12рУ2у/ + 6р¥^- + 6кГ^:. (2.4)

После умножения левой и правой части уравнения (2.4) на 2 имеем:

р дх

Отметим, что:
,дк
^/г3 др

р дг

= 24рУ2у/ + Пр¥^ + ШГ
12рГ— + 12к¥^ = 12¥ р— + к

дк др

дх дх
■ 12 V
д{рЬ)

А также:
1 2пдр др2
дх дх ’ дг дг
(2.5)
(2.6)
(2.7)
С учетом выражений (2.6) и (2.7) дифференциальное уравнение (2.5) можно представить в виде:

Гдр2''
р дх
д +
к др2
= 24pV2yf + 12У
д(рк)

(2.8)
р дг
В радиальных подшипниках с пористым вкладышем движение таза происходит и в направлении нормали к поверхности. В работе [98] показано, что в соответствии с законом Дарси компонента скорости в этом направлении может быть определена по формуле:
П+1

г +
п+1
/у7?1п 1 +

Так как процесс в пористой среде и смазочном слое мы считаем изотермическим (и = 1), то имеем:
(р; -р2)
(2.9)