Адаптация шпиндельных узлов к условиям эксплуатации на основе автоматического регулирования натяга подшипников

• Автор: Курнасов, Евгений Вячеславович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 207 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Анализ компоновочных схем шпиндельных узлов и влияние предварительного натяга на их характеристики

1.1. Требования, предъявляемые к шпиндельным узлам

1.2. Основные компоновочные схемы шпиндельных узлов

1.3. Методы создания предварительного натяга в опорах качения

1.4. Влияние предварительного натяга на жесткость опор.

1.5. Влияние предварительного натяга на долговечность опор.

1.6. Влияние предварительного натяга на потери на трение.

1.7. Влияние предварительного натяга на точность обработки.

1.8. Выводы
2. Анализ устройств создания натяга в опорах шпиндельного узла
2.1. Классификация устройств создания натяга.
2.2. Устройства создания предварительного натяга опор качения
2.3. Устройства с регулируемым предварительным натягом.
2.4. Устройства с управляемым натягом
2.5. Постановка задачи исследования
3. Теоретические предпосылки управления натягом в опорах качения шпиндельных узлов
3.1. Разработка модели распределения натяга в подшипниках опоры
3.2. Синтез устройства натяга
3.3. Вывод соотношений для косвенной оценки нагрузки на опору шпиндельного узла
3.4. Разработка алгоритма управления натягом
3.5. Разработка программного модуля управления натягом
3.6. Выводы.
4. Моделирование технологической системы резания с устройством натяга
4.1. Моделирование натяга в опоре шпиндельного узла.
4.2. Моделирование системы процесс резания динамическая несущая система станка
4.3. Моделирование измерительного преобразователя тангенцальной составляющей силы резания.
4.4. Моделирование регулятора натяга
4.5. Исследование процессов в технологической системе резания с регулируемым натягом опор.
4.6. Выводы и рекомендации
Общие выводы
Список литературы


Применение радиально-упорных шарикоподшипников в передней опоре связано со снижением несущей способности и жесткости узла и поэтому целесообразно главным образом в легко нагруженных быстроходных шпиндельных узлах типа шпиндельных головок алмазно-расточных станков, легких токарных автоматов и т. Схемы №7, №8 целесообразно применять в высокоскоростных алмазнорасточных головках, а схемы №8, №9 и № следует применять для внутришли-фовапьных головок. Высокоскоростные схемы проектируются на радиально-упорных шарикоподшипниках типа 0 или 0. Для особоскоростных ШУ необходимо применять подшипники типа 0К ГОСТ 6- или типа 0, 0 сверхлегкой серии, либо 0,0. Шариковые радиально-упорные подшипники имеют максимальную быстроходность и минимальные потери на трение. Особенность этих подшипников в том, что они работают с предварительным натягом, как правило, превышающим деформации, вызываемые внешними нагрузками []. Следует отметить, что применение в опорах шариковых радиально-упорных подшипников, имеющих множество разнообразных исполнений, различающихся углом контакта, схемой комплектования (рис. Рис. При встречном расположении "ВАСК-ТО-ВАСК" (рис. Осевая нагрузка воспринимается в обоих направлениях, как и на рис. При расположении подшипников "TANDEM" (рис. Сдвоенные подшипники выпускаются попарно и не требуют дополнительных пригоночных колец. Сущность предварительного натяга заключается в том, что пару подшипников предварительно нагружают осевой силой. Эта сила не только устраняет осевой зазор в парном комплекте подшипников, но и создает начальную упругую деформацию в местах контакта колец с телами качения. Если затем подшипник нагрузить рабочей осевой силой, то относительное перемещение его колец под действием этой силы будет значительно меньше, чем до создания предварительного натяга. Чем меньше относительное перемещение колец, тем выше жесткость узла []. Рис. Предварительный натяг подшипников обычно осуществляют взаимным осевым смещением колец (схематично показано на рис. Рис. При изменении режима работы шпиндельного узла . С течением времени выполненное при сборке регулирование подшипников постепенно нарушается вследствие изнашивания и обмятия микронеровностей. Поэтому необходимо периодическое повторное регулирование подшипников. Па рис. Апу и излишек а сошлифовывается. Когда оба подшипника будут смонтированы, то внутренние кольца относительно наружных будут сдвинуты на величину а []. Рис. Метод создания предварительного натяга. Создание предварительного натяга набором прокладок 7, устанавливаемых под фланец крышки подшипников, показано на рис. Для этой цели применяют набор тонких (толщиной -0,1 мм) металлических прокладок. Удобно также производить регулирование набором прокладок разной толщины. Так, фирма «Тимкен» (США) поставляет для этого следующий комплект прокладок (шт. Достаточно точную регулировку можно получить составляя набор прокладок из ряда толщин: 0,; 0,1; 0,2; 0,4; 0,8 мм. На рис. Шайбу крепят к торцу вала винтом и стопорят []. Рис. Регулирование набором металлических прокладок обеспечивает достаточно высокую точность, его применяют при установке как радиальных, так и радиально-упорных подшипников. Регулирование натяга подшипника - ответственная операция. Качество регулирования зависит от квалификации сборщика. Подшипники можно легко недотянуть или перетянуть. Поэтому на некоторых заводах опоры требуемой жесткости также создают подбором проставочных колец 1 и 2, которые устанавливают между подшипниками на валу и в корпусе (рис. После этого как внутренние, так и наружные кольца подшипников закрепляют на валу и в корпусе. Этот способ очень надежен, но требует точных измерений размеров подшипников и тщательной пригонки колец. Рис. В случае применения закладных крышек регулирование радиальных подшипников можно выполнять установкой проставочного кольца 1 между торцами наружного кольца подшипника и крышки (рис. Более или менее постоянную жесткость опор создает применение поджимных элементов (например, различные виды пружин), компенсирующих износ.