Совершенствование характеристик газовых опор высокоскоростных шпиндельных узлов металлообрабатывающего оборудования

• Автор: Космынин, Александр Витальевич
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Комсомольск-на-Амуре
• Количество страниц: 385 с. : ил.

Условные обозначения
ГЛАВА 1. Современное состояние вопроса и постановка задачи
исследования шпиндельных газостатических подшипников
1.1. Опоры шпиндельных узлов металлообрабатывающих станков
1.2. Обзор основных конструкций шпиндельных узлов
на газостатических опорах
1.3. Конструкции основных типов подшипников на газовой смазке
1.4. Обзор методов решения задач газового подшипника
1.5. Обзор работ по исследованию пористых радиальных
подшипников с внешним наддувом газа
1.6. Обзор работ по исследованию упорных газостатических подшипников
1.7. Постановка задачи исследований
ГЛАВА 2. Метод расчета эксплуатационных характеристик шпиндельных частично пористых радиальных подшипников с внешним наддувом газа
2.1. Дифференциальное уравнение для определения поля давления
газа в смазочном слое подшипника с пористыми вставками
2.2. Численный метод расчета эксплуатационных характеристик шпиндельного частично пористого радиального подшипника
с внешним наддувом газа
2.2.1. Определение поля давления газа в зазоре подшипника
2.2.2. Расчет эксплуатационных характеристик подшипника
2.2.3. Метод и алгоритм решения задачи
2.3. Применение метода к расчету эксплуатационных характеристик газостатических подшипников с пористыми ограничителями расхода
2.4. Методика расчета жесткости на шлифовальном круге ШУ
2.5. Сравнение результатов расчета характеристик
подшипников с данными других исследований
2.6. Выводы
ГЛАВА 3. Экспериментальные установки и методики проведения
исследований шпиндельных газостатических подшипников
3.1. Критерий оптимизации конструкции шпиндельных У ГСП
с прямоточным лабиринтным уплотнением рабочей поверхности
3.2. Конструкции экспериментальных стендов
3.2.1. Конструкция стенда для исследования линейных характеристик шпиндельных газостатических подшипников с пористыми вставками и их температурного состояния
3.2.2. Конструкция стенда для исследования характеристик
на консоли вала
3.2.3. Стенды для исследования точности вращения вала
3.2.4. Конструкция стенда для исследования характеристик шпиндельных УГСП с прямоточным лабиринтным уплотнением рабочей поверхности
3.3. Методики обработки экспериментальных данных
3.3.1. Методика определения опытных характеристик частично пористого радиального подшипника
3.3.2. Методика определения опытных характеристик,
измеренных на консоли вала
3.3.3. Методика проведения исследований и обработки опытных данных УГСП с прямоточным лабиринтным уплотнением
рабочей поверхности
3.4. Методика оценки погрешностей опытных значений эксплуатационных характеристик газовых опор ШУ
3.5. Выводы
ГЛАВА 4. Исследование эксплуатационных характеристик
шпиндельных радиальных газостатических
подшипников с пористыми вставками
4.1. Экспериментальное исследование элементов ШУ
4.1.1. Результаты исследования линейных характеристик подшипника с пористыми вставками
4.1.2. Результаты исследования характеристик на консоли вала
4.1.3. Результаты исследования температурного состояния вкладыша опоры с пористыми вставками
4.1.4. Результаты исследования точности вращения вала
4.2. Статические характеристики шпиндельных подшипников
с пористыми ограничителями расхода
4.2.1. Влияние относительного эксцентриситета на характеристики подшипников
4.2.2. Влияние относительной длины подшипников на характеристики газовых опор
4.2.3. Влияние расположения пористых вставок на характеристики подшипников
4.2.4. Влияние относительной ширины линии наддува на характеристики подшипников
4.2.5. Влияние относительного давления наддува на характеристики подшипников
4.3. Гибридные характеристики шпиндельных подшипников
с пористыми ограничителями расхода
4.3.1. Влияние относительного эксцентриситета на характеристики подшипников
4.3.2. Влияние конструктивного параметра на характеристики подшипников
4.3.3. Влияние относительной длины подшипников на характеристики газовых опор
4.3.4. Влияние расположения пористых вставок на характеристики подшипников
Для повышения устойчивости этих подшипников применяются резонаторы различных размеров (рис. 1.23).
Рис. 1.23. Газостатический подшипник с резонатором
Газ, вытекающий из зазора, проходя в камеры 1, колеблется с частотой, зависящей от размеров камер. Изменяя длину камер, можно обеспечить совпадение частоты генерируемых колебаний с резонансной частотой ротора. При этом, совпадение колебаний по фазе может быть таким, что генерируемые колебания гасят колебания ротора. Недостатком конструкции этих подшипников является сложность настройки камер.
На рис. 1.24 приведен подшипник с повышенной несущей способностью.
■Питатели этого подшипника соединены Н-образными микроканавками, выполненными на рабочей поверхности. Глубина канавки подшипника составляет 0,06 мм, а ширина 1 мм. Подшипник обеспечивает быстрое всплытие ротора при запуске. Недостатком подшипников с микроканавками является недостаточная устойчивость.
Пористый вкладыш равномерно подводит
>;///;////л

Рис. 1.24. Газостатиче-ский подшипник с Н-образными микроканавками