10. Обзор конструкций и область применения шпиндельных узлов на опорах с газовой смазкой и на магнитных опорах.

Газостатические опоры

Применение подшипников с газовой смазкой в ШУ обусловлено минимальными потерями на трение, что определено малой вязкостью газов. Это позволяет достичь высокой частоты вращения и. Опоры имеют потенциально высокую долговечность и не загрязняют окружающую среду.

Конструкции. Конструкцию подшипника выбирают исходя из функционального назначения ШУ и совокупности следящих функциональных и конструкционных признаков опор:

по форме поверхности (цилиндры, плоскости, конусы, комбинированные),

по функциональному назначению (радиальные, осевые, уплотнения),

по принципу действия (газостатические, газодинамические, гибридные),

по характеру поверхности втулки (жесткие, податливые),

по типу элемента, создающего давление в зазоре (для газостатических подшипников: дроссели, простые и кольцевые диафрагмы, пористые вставки, щели и др.; для газодинамических подшипников: карманы Релея, одно и многоклиновые башмаки, спиральные канавки; для податливых втулок: лепестковые, ленточные, сегментные, керамические).

Чаще других в ШУ применяют газостатические подшипники, которые при наличии системы принудительной подачи сжатого воздуха называются аэростатическими.

Магнитные опоры

В высокоскоростных ШУ целесообразно применять магнитные опоры. Это связано с практическим отсутствием потерь на трение между вращающимся валом и неподвижной втулкой, высокой экологической чистотой опор и с использованием только одного вида энергии — электроэнергии.

Конструкции. Выбор типа магнитной опоры зависит от условий эксплуатации ШУ и его конструкционных особенностей. По принципу создания магнитного поля опоры можно разделить на опоры с постоянным магнитным полем, электромагнитные с авторегулированием (с регулируемым магнитным полем), индукционные электромагнитные, кондукционные электромагнитные, диамагнитные, сверхпроводящие и электростатические.

Наибольшее распространение в ШУ станков получили электромагнитные опоры с внешней автоматической стабилизацией. По типу воспринимаемой нагрузки опоры делят на радиальные (рис. 37, а, б), радиально-упорные (рис. 37, в), упорные (рис. 37, г, д), по форме опорной поверхности на цилиндрические (рис. 37, а, б), конические (рис. 37, в), кольцевые (рис. 37, г, д), а также по числу пар полюсов.

Особенности конструкций:

1) Если вращается вал относительно неподвижного корпуса, несущего сердечник электромагнитов, опору называют прямой. Если вращается подвешенный корпус, а неподвижный вал несет сердечник электромагнитов, опору называют обращенной.

2) Вторая особенность состоит в том, что к обмоткам может быть подведен постоянный или переменный ток.

3) Наличие системы управления и цепи обратной связи для электромагнитных опор является третьей особенностью и характеризуется параметром, контролируемым в процессе стабилизации, и управляющим сигналом.