Разработка и исследование гидростатических опор с дросселированием в зазоре, образованном поверхностью кармана и шпинделя Пузаков, Юрий Васильевич

Введение к работе

Актуальность. На основе гидростатических опор можно создать практически любую пару трения: направляющие, передачи винт-гайка, опоры палов. Требования, предъявляемые к опорам, столь же многовариантны, как и область их применения. К основным и наиболее общим из них следует отнести: обеспечение оптимальной, а чаще всего, максимальной жесткости масляного слоя; обеспечение высоких демпфирующих свойств; как можно более длительное сохранение рабочих характеристик неизменными; возможность оперативного управления рабочими характеристиками опор. Источником нарушения характеристик или полного выхода его из строя могут быть: прекращение подачи жидкости, изменение параметров рабочих перемычек или изменение параметров дросселирующих устройств.

Следовательно, очень многие свойства опоры зависят от состояния дросселирующего устройства. Решение вопроса разработки качественных дросселирующих устройств является основой для разработки высококачественных опор, и обеспечения качества и надежности станков. Существующие конструкции гидростатических опор имеют ряд существенных недостатков, связанных с неустойчивостью работы вынесенных регуляторов, нетехнологичностью их изготовления и сложностью отладки, а также подверженностью к засорению и облитерации.

Научная задача, решаемая в данной работе, заключается в разработке метода расчета рабочих характеристик гидростатических опор с дросселирующими устройствами, образованными поверхностями кармана и шпинделя на основе моделирования нагрузочных характеристик.

Цель исследования - разработка и исследование гидростатических опор с дросселированием в зазоре, образованном поверхностью кармана и шпинделя для улучшения их технологичности и эксплуатационных свойств.

Методы исследования, В теоретических исследованиях применялись методы математического анализа, оптимизации, аппроксимации и интерполяции. Экспериментальные исследования проводились по разработанной методике на опытно-промышленных образцах станков с помощью современных средств измерения и обработки данных.

Научная новизна.

1. Разработан метод расчета рабочих характеристик гидростатических опор с дросселирующими устройствами, образованными поверхностями кармана и шпинделя.

'2. Разработана математическая модель для расчета нагрузочных характеристик гидростатических опор рассматриваемого типа.

Практическая полезность.

1. Обоснованы и спроектированы оптимальные варианты конструктивного исполнения гидростатических опор с дросселированием между поверхностями кармана и шпинделя, обеспечивающие: возможность регулирования характеристик опор за счет изменения давления насоса; неизменную величину максимальной жесткости при любых значениях давления насоса; значительное снижение их подверженности засорению и исключении облитерации.

2. Предложенная конструкция регулятора повышает технологичность конструкции опоры за счет изготовления поверхностей опоры и дросселя за одну установку, что позволяет устранить необходимость настройки дросселирующих устройств.

3. Разработана конструкция устройства подвода жидкости к вращающемуся шпинделю, содержащая маслоподводящее кольцо, базирующееся на упорный ступенчатый подшипник корпуса и радиальный ступенчатый подшипник шпинделя, и обладающая широкими возможностями компенсации осевого и радиального биений шпинделя при минимальных зазорах в опоре и снижение потерь мощности на трение.

4. Разработаны практические рекомендации по конструктивному исполнению формы кармана, значениям размеров и формы поперечного сечения кольца устройства подвода жидкости к шпинделю.

Реализация работы. Результаты работы внедрены на: АО "Читинский станкостроительный завод" для которого разработана гамма гидростатических люнетов для шлифования передних концов шпинделей станков, выпускаемых заводом; АО "Хабаровский станкостроительный завод" для которого разработаны устройства подвода жидкости к шпинделю станков 1И140П и 11Д65ПФ40; в учебный процесс в Хабаровском государственном техническом университете для подготовки специалистов по специальностям 120200, 120900. Применение разработанных люнетов обеспечило изготовление шпинделей с биением поверхности переднего конца не превышающим 2 мкм. Применение механизма подвода жидкости позволило существенно упростить конструкцию механизма зажима и повысить его надежность.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на Российской научно-практической конференции "Проблемы создания и эксплуатации технологического оборудования и гибких производственных систем", Хабаровск, 1992; на V международной научно-технической конференции "Динамика технологических систем", Ростов-на-Дону, 1997; на заседаниях кафедры "Компьютерного проектирования и сертификации машин" Хабаровского государственного технического университета

Публикации. Всего по теме диссертации опубликована 21 работа.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, списка литературы и приложения, включает 106 страниц машинописного текста, 5 таблиц и 25 рисунков.