Лабораторная работа 6 Гидростатические подшипники шпиндельных узлов
Гидростатические подшипники наиболее целесообразно применять в тяжело нагруженных опорах с большими скоростями, например, токарных, колесотокарных, вальцешлифовальных и других станков. Рекомендуемые размеры радиальных гидростатических шпиндельных подшипников приведены в табл. 6.1.
Расход масла Q и жесткость СR, подшипника указаны для давления насоса Рн = 200 МПа. Расчеты выполнены для подшипников, смазываемых маслом марки Т (вазелиновое, ГОСТ 1840-51) с динамической вязкостью =9,87СП3 при температуре t=30 °С и давлении в карманах Рк=100 МПа.
Диаметр шейки D шпинделя назначают исходя из того, чтобы жесткость шпинделя между опорами при силе, приложенной в середине пролета, была в пределах 250...500 Н/мкм. Число несущих карманов – четыре (шесть); длина подшипника L = (I...I.2) D. Диаметральный зазор при скольжениях на шейках шпинделя V 15 м/с принимают равным =(0,0006...0,00065) D; давление в системе Рн 2pк.
Несущая способность радиально гидростатического подшипника, Н.
,
(6.1)
где рн - давление
насоса, МПа; Аэф-
эффективная
площадь подшипника,
;
- функция, зависящая от относительного
смещения
шпинделя
в опоре и ее формы; е
- абсолютное
смещение центра шпинделя в опоре.
Для шпиндельных
узлов прецизионных станков внешние
нагрузки и абсолютные
смещения невелики. Ограничив относительный
эксцентриситет
с
достаточной для проектных расчетов
точностью можно принять
(6.2)
Эффективная площадь цилиндрического гидростатического подшипника, мм:
, (6.3)
и, соответственно,
(6.4)
Жесткость гидростатического подшипника приблизительно принимается равной жесткости слоя смазки ,и при указанных малых смещениях, Н/мм:
(6..5)
Таблица 6.1. Конструкция гидростатического подшипника
Конструктивная схема подшипника |
|||||||||||||
|
|||||||||||||
Параметры подшипника |
|||||||||||||
D |
L |
l0 |
l1 |
b |
k |
h |
ad |
Δ |
Q |
FR при д=1мм |
CR при д=0 |
dэ |
ld |
мм |
л/мин |
Н |
Р/мкм |
мм |
мм |
||||||||
50 |
50 |
40 |
5 |
2,5 |
5 |
1 |
0,9 |
0,03 0,035 |
0,208 0,329 |
239 204,5 |
265 227 |
0,52 |
208 131 |
60 |
60 |
48 |
6 |
3 |
6 |
1,2 |
1 |
0,035 0,04 |
0,329 0,493 |
293,5 263 |
327 286 |
0,576 |
197 131 |
70 |
70 |
56 |
7 |
3,5 |
7 |
1,4 |
1,1 |
0,04 0,045 |
0,493 0,702 |
358 236 |
388 345 |
0,637 |
197 141 |
80 |
80 |
64 |
8 |
4 |
8 |
1,6 |
1,3 |
0,05 0,055 |
0,961 1,28 |
367 326 |
407 370 |
0,764 |
210 157 |
90 |
90 |
72 |
9 |
4,5 |
9 |
1,8 |
1,5 |
0,055 0,06 |
1,28 1,651 |
420 429 |
468 |
0,826 |
213 165 |
100 |
100 |
80 |
10 |
5 |
10 |
2 |
1,5 |
0,06 0,065 |
1,651 2,13 |
488 466 |
530 489 |
0,872 |
206 161 |
110 |
110 |
88 |
11 |
5,5 |
10 |
2,2 |
1,6 |
0,065 0,07 |
2,13 2,83 |
575 512 |
590 548 |
0,938 |
217 172 |
120 |
120 |
96 |
12 |
6 |
10 |
2,4 |
1,7 |
0,07 0,075 |
2,63 3,23 |
610 679 |
654 610 |
0,97 |
198 160 |
Зависимости (6.4) и (6.5) положены в основу расчета гидростатических опор на ЭВМ, цель которого - проверить работоспособность подшипников по критерию обеспечения жидкостного трения. Идентификаторы, используемые в программе "Расчет гидростатических опор", приведены в табл. 6.2.
Таблица 6.2. Исходные данные и результаты расчета гидростатических подшипников
Исходные данные |
Идентификатор |
Обозначение величины |
Единица |
Наименование величины |
FR1,FR2,FR |
FR1,FR2 |
H |
Реакции в опорах шпинделя |
|
DE1,DE2,D |
D1,D2,D |
мм |
Диаметр шеек шпинделя |
|
EL |
L |
мм |
Длина подшипника |
|
DELT |
Δ |
мм |
Диаметральный зазор |
|
HN |
Рн |
Мпа |
Давление ,создаваемое насосом |
|
R1MAX,R2MAX |
R1MAX,R2MAX |
мм |
Наибольшее значения микронеровностей поверхности подшипника и шпинделя |
|
RU |
RU |
мм |
Наибольший прогиб шейки шпинделя |
|
Результаты |
HMIN1,HMIN2,HMIN |
hmin1,hmin2,hmin |
мм |
Толщина масляных слоев в подшипниках |
CR1,CR2,CR |
CR1,CR2,CR |
H/мм |
Радиальные жесткости подшипников |
|
Другие величины |
NOP |
Non |
_- |
Номер опоры |
EKC |
e |
мм |
Абсолютное смещение центра шпинделя в опоре |
|
HRD |
hRD |
мм |
Значение толщины масляного слоя ,допускаемое величинами микронеровностей и прогибом в подшипниках |