RU2465986C1 - Spindle assembly - Google Patents

Spindle assembly Download PDF

Info

Publication number
RU2465986C1
RU2465986C1 RU2011134695/02A RU2011134695A RU2465986C1 RU 2465986 C1 RU2465986 C1 RU 2465986C1 RU 2011134695/02 A RU2011134695/02 A RU 2011134695/02A RU 2011134695 A RU2011134695 A RU 2011134695A RU 2465986 C1 RU2465986 C1 RU 2465986C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spindle
bearing
preload device
coaxially
thrust
Prior art date
Application number
RU2011134695/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Савельевич Кочетов (RU)
Олег Савельевич Кочетов
Фан Сагирович Сабиров (RU)
Фан Сагирович Сабиров
Михаил Павлович Козочкин (RU)
Михаил Павлович Козочкин
Александр Владимирович Шестернинов (RU)
Александр Владимирович Шестернинов
Владимир Александрович Шестернинов (RU)
Владимир Александрович Шестернинов
Мария Олеговна Стареева (RU)
Мария Олеговна Стареева
Original Assignee
Олег Савельевич Кочетов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Олег Савельевич Кочетов filed Critical Олег Савельевич Кочетов
Priority to RU2011134695/02A priority Critical patent/RU2465986C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2465986C1 publication Critical patent/RU2465986C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Turning (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
  • Machine Tool Units (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: spindle assembly includes hollow spindle coaxially located inside bearing assemblies and mounted in thrust ball bearing with preload device for thrust bearings and radial thrust roller bearing, internal ring of which contacts spindle surface along cone surface and pressed by bush coaxial the spindle via nuts. Assembly is equipped by cover with labyrinth sealing located perpendicular spindle axis for pressing internal ring of radial thrust roller bearing and preload device located in spindle front support for compensation of its parts wear. In order to achieve the same technical result the other version of spindle assembly includes hollow spindle coaxially located inside bearing assemblies and mounted in thrust ball bearing with preload device for thrust bearings and radial thrust roller bearing performed in a form of hydrostatic support containing housing in a form of cylindrical bush embracing the spindle that has, at least, three hydraulic radially located elements, each of which consists of coaxially arranged inlet and pocket interacting with spindle via oil wedge, and between housing neck and spindle external surface there are radially arranged outlets made in housing in quantity equal to the quantity of hydraulic radially arranged elements. Pockets are made in a form of cavities, for example round or non-round holes that are connected through throttle and filter with supply main with pump located in oil bath.
EFFECT: increase of coefficient of performance, durability and reliability.
2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к шпиндельным узлам. Наиболее близким к заявленному объекту является шпиндельный узел, включающий полый шпиндель, соосно расположенный внутри подшипниковых узлов и установленный в упорном шариковом подшипнике с устройством предварительного натяга для упорных подшипников и радиально-упорном роликовом подшипнике, внутреннее кольцо которого контактирует с поверхностью шпинделя по конической поверхности и поджимается соосно шпинделю втулкой посредством гаек (а.с. СССР №1287978, В23В 19/02, 1987 - прототип).The invention relates to the field of engineering, namely to spindle units. Closest to the claimed object is a spindle assembly comprising a hollow spindle coaxially located inside the bearing assemblies and mounted in a thrust ball bearing with a preload device for thrust bearings and an angular contact roller bearing, the inner ring of which contacts the spindle surface on a conical surface and is compressed coaxially with the spindle by the sleeve by means of nuts (as USSR AS No. 1287978, B23B 19/02, 1987 - prototype).

Недостатком известных объектов является то, что пары скольжения из-за больших потерь при скольжении имеют невысокий КПД.A disadvantage of the known objects is that the slip pairs due to large losses during sliding have a low efficiency.

Технически достижимый результат - повышение КПД, долговечности и надежности.A technically achievable result is an increase in efficiency, durability and reliability.

Это достигается тем, что в шпиндельном узле, включающем полый шпиндель, соосно расположенный внутри подшипниковых узлов, и установленный в упорном шариковом подшипнике с устройством предварительного натяга для упорных подшипников и радиально-упорном роликовом подшипнике, внутреннее кольцо которого контактирует с поверхностью шпинделя по конической поверхности и поджимается соосно шпинделю втулкой посредством гаек, радиально-упорный роликовый подшипник снабжен расположенной перпендикулярно оси шпинделя крышкой с лабиринтным уплотнением для поджима внутреннего кольца радиально-упорного роликового подшипника и размещенным в передней опоре шпинделя устройством предварительного натяга для компенсации износа его деталей.This is achieved by the fact that in a spindle assembly including a hollow spindle coaxially located inside the bearing assemblies and mounted in a thrust ball bearing with a preload device for thrust bearings and an angular contact roller bearing, the inner ring of which contacts the spindle surface on a conical surface and is pressed coaxially with the spindle by the sleeve by means of nuts, the angular contact roller bearing is equipped with a cap with a labyrinth seal located perpendicular to the axis of the spindle a preload for compressing the inner ring of the angular contact roller bearing and a preload device located in the front spindle support to compensate for wear of its parts.

На фиг.1 приведен шпиндельный узел, например токарного станка; на фиг.2 - схема создания предварительного натяга шарикоподшипников вследствие сошлифовывания торцов внутренних колец; на фиг.3 - схема установки распорных втулок между кольцами; на фиг.4 - схема применения пружин, обеспечивающих постоянство предварительного натяга; на фиг.5 - схема создания предварительного натяга вследствие деформации внутреннего кольца при установке его на конической шейке шпинделя в роликоподшипниках с цилиндрическими роликами; на фиг.6 показана конструкция гидростатической опоры.Figure 1 shows a spindle unit, for example a lathe; figure 2 - diagram of the preload ball bearings due to grinding of the ends of the inner rings; figure 3 - installation diagram of spacers between the rings; figure 4 is a diagram of the use of springs, ensuring the constant preload; figure 5 - diagram of the preload due to the deformation of the inner ring when installing it on the conical neck of the spindle in roller bearings with cylindrical rollers; 6 shows the design of a hydrostatic support.

Шпиндельный узел, например токарного станка, включает в себя соосно расположенный внутри подшипниковых узлов полый шпиндель 8, установленный в упорном шариковом подшипнике 4 с устройством 3 предварительного натяга для упорных подшипников и радиально-упорном роликовом подшипнике, внутреннее кольцо 6 которого контактирует с поверхностью шпинделя 8 по конической поверхности и поджимается с левой стороны, соосной шпинделю, втулкой 5 посредством гаек 1 и 2, а с правой - расположенной перпендикулярно оси шпинделя крышкой 7 с лабиринтным уплотнением.The spindle assembly, for example, a lathe, includes a hollow spindle 8 coaxially located inside the bearing assemblies, mounted in a thrust ball bearing 4 with a preload device 3 for thrust bearings and an angular contact roller bearing, the inner ring 6 of which contacts the surface of the spindle 8 in the conical surface and is tightened on the left side, by the coaxial spindle, by the sleeve 5 by means of nuts 1 and 2, and on the right by a cover 7 with a labyrinth sealed perpendicular to the axis of the spindle by

В передней опоре шпинделя предусмотрено устройство 3 предварительного натяга, которое позволяет компенсировать износ деталей шпиндельного узла.In the front spindle support, a preload device 3 is provided, which allows you to compensate for the wear of the parts of the spindle assembly.

Предварительный натяг осуществляется различными способами, в радиально-упорных шарикоподшипниках и конических роликовых подшипниках при парной установке предварительный натяг получают регулировкой во время сборки, а в радиальных шарикоподшипниках - смещением внутренних колец относительно наружных. Способы создания предварительного натяга подшипников качения следующие: создание предварительного натяга шарикоподшипников вследствие сошлифовывания торцов внутренних колец (фиг.2); установки распорных втулок между кольцами (фиг.3); применения пружин, обеспечивающих постоянство предварительного натяга (фиг.4); создание предварительного натяга вследствие деформации внутреннего кольца при установке его на конической шейке шпинделя в роликоподшипниках с цилиндрическими роликами (фиг.5).The preload is carried out in various ways, in angular contact ball bearings and tapered roller bearings with a paired installation, the preload is obtained by adjusting during assembly, and in radial ball bearings - by shifting the inner rings relative to the outer ones. Methods for creating a preload of rolling bearings are as follows: creating a preload of ball bearings due to grinding of the ends of the inner rings (figure 2); installation of spacer sleeves between the rings (figure 3); the use of springs, ensuring the constant preload (figure 4); creating a preload due to deformation of the inner ring when installing it on the conical neck of the spindle in roller bearings with cylindrical rollers (figure 5).

Подшипники скольжения, применяемые в качестве опор шпинделей, бывают нерегулируемые (применяют их редко), с радиальным, осевым регулированием зазора, гидростатические (в них предусматривают подвод масла под давлением в несколько карманов, из которых оно вытесняется через зазор между шейкой шпинделя и подшипником), гидродинамические и с газовой смазкой.Plain bearings used as spindle bearings are non-adjustable (rarely used), with radial, axial clearance control, hydrostatic (they provide for the supply of oil under pressure in several pockets, from which it is forced out through the gap between the spindle neck and the bearing), hydrodynamic and gas lubricated.

В прецизионных станках используют гидростатические подшипники, которые создают высокую точность вращения шпинделя. Их несущая способность, жесткость и точность зависят от величины зазоров, давления, схемы опоры.Precision machines use hydrostatic bearings, which create high precision spindle rotation. Their bearing capacity, rigidity and accuracy depend on the size of the clearances, pressure, support pattern.

На фиг.6 показана конструкция гидростатической опоры, которая может заменить радиально-упорный роликовый подшипник полого шпинделя 8.Figure 6 shows the design of the hydrostatic support, which can replace the angular contact roller bearing of the hollow spindle 8.

Гидростатическая опора содержит корпус, выполненный в виде охватывающей шпиндель 8 цилиндрической втулки, в которой выполнены, по крайней мере, три гидравлических, радиально расположенных элемента, каждый из которых состоит из соосно расположенных подводящего отверстия 10 и кармана 9, взаимодействующего со шпинделем 8 посредством масляного клина. Масло под давлением подводится в карманы 9 через отверстие 10 и вытесняется из этих карманов через зазор между шейкой корпуса и внешней поверхностью шпинделя через радиально расположенные выходные отверстия 11, выполненные в корпусе по числу, равному количеству гидравлических, радиально расположенных элементов, после чего в резервуар (на чертеже не показано). Карманы 9 представляют собой углубления, например выполненные в виде отверстий круглой или некруглой формы, которые в свою очередь соединены через дроссель и фильтр с подающей магистралью с насосом, размещенным в масленой ванне (на чертеже не показано).The hydrostatic support comprises a housing made in the form of a cylindrical sleeve covering the spindle 8, in which at least three hydraulic, radially arranged elements are made, each of which consists of a coaxially arranged supply hole 10 and a pocket 9 interacting with the spindle 8 by means of an oil wedge . Oil under pressure is fed into the pockets 9 through the hole 10 and is forced out of these pockets through the gap between the neck of the housing and the outer surface of the spindle through the radially arranged outlet openings 11 made in the housing according to the number equal to the number of hydraulic, radially located elements, and then into the reservoir ( not shown in the drawing). Pockets 9 are recesses, for example, made in the form of round or non-circular holes, which, in turn, are connected through a throttle and a filter to the supply line with a pump located in an oil bath (not shown in the drawing).

Шпиндельный узел работает следующим образом.The spindle unit operates as follows.

Масло под давлением подводится в карманы 9 через отверстия 10. При вращении шпинделя 8 масло вытесняется из этих карманов через зазор между шейкой и подшипником и из отверстия 11 в резервуар. При увеличении внешней силы, стремящейся уменьшить зазор, возрастает давление масла в резервуаре и зазор восстанавливается. Гидростатические подшипники стабилизируют режим трения со смазочным материалом при самых малых скоростях вращения.Oil under pressure is fed into the pockets 9 through the holes 10. When the spindle 8 is rotated, the oil is forced out of these pockets through the gap between the journal and the bearing and from the hole 11 into the reservoir. With an increase in the external force, which tends to reduce the gap, the oil pressure in the tank increases and the gap is restored. Hydrostatic bearings stabilize friction with lubricant at the lowest rotational speeds.

Средненагруженные шпиндели изготавливают обычно из стали 45 с улучшением (закалка и высокий отпуск). При повышенных силовых нагрузках применяют сталь 45 с низким отпуском. Для шпинделей, требующих высокой поверхностной твердости и вязкой сердцевины, применяют сталь 45 с закалкой ТВЧ и низким отпуском. Конструктивная форма шпинделей зависит от способа установки на нем зажимных приспособлений, для крепления режущего инструмента. или обрабатываемой заготовки, посадок элементов привода и типов применяемых опор. Шпиндели, как правило, изготовляют со сквозным отверстием для прохода прутка. Передние концы шпинделей станков общего назначения стандартизированы.Medium-loaded spindles are usually made of steel 45 with an improvement (hardening and high tempering). With increased power loads, steel 45 is used with low tempering. For spindles requiring high surface hardness and a viscous core, steel 45 is used with hardening of HDTV and low tempering. The design of the spindles depends on the method of installation of clamping devices on it, for fastening the cutting tool. or workpieces, fitings of drive elements and types of supports used. Spindles, as a rule, are made with a through hole for the passage of the bar. The front ends of the spindles of general purpose machines are standardized.

В качестве опор шпинделей станков применяют подшипники качения и скольжения. Шпиндельные узлы должны обладать высоким качеством. Поэтому подшипники качения, используемые в опорах шпинделей, должны быть высокого класса точности. Выбор класса точности подшипника определяется допуском на биение исполнительных поверхностей шпинделя (коническое отверстие и базирующие поверхности для установки патронов, для крепления инструмента и заготовок), который зависит от требуемой точности обработки. Обычно в передней опоре используют более точные подшипники, чем в задней.As bearings of machine spindles, rolling and sliding bearings are used. Spindle units must be of high quality. Therefore, the rolling bearings used in the spindle bearings must be of high accuracy. The choice of the accuracy class of the bearing is determined by the tolerance on the runout of the Executive surfaces of the spindle (tapered bore and base surfaces for installing cartridges, for fastening tools and workpieces), which depends on the required machining accuracy. Usually, more accurate bearings are used in the front support than in the rear.

Claims (2)

1. Шпиндельный узел, включающий полый шпиндель, соосно расположенный внутри подшипниковых узлов и установленный в упорном шариковом подшипнике с устройством предварительного натяга для упорных подшипников и радиально-упорном роликовом подшипнике, внутреннее кольцо которого контактирует с поверхностью шпинделя по конической поверхности и поджимается соосной шпинделю втулкой посредством гаек, отличающийся тем, что он снабжен расположенной перпендикулярно оси шпинделя крышкой с лабиринтным уплотнением для поджима внутреннего кольца радиально-упорного роликового подшипника и размещенным в передней опоре шпинделя устройством предварительного натяга для компенсации износа его деталей.1. Spindle assembly comprising a hollow spindle coaxially located inside the bearing assemblies and mounted in a thrust ball bearing with a preload device for thrust bearings and an angular contact roller bearing, the inner ring of which contacts the spindle surface on a tapered surface and is pressed by the axial spindle by the sleeve by nuts, characterized in that it is provided with a cap arranged perpendicular to the axis of the spindle with a labyrinth seal for clamping the inner ring angular contact roller bearing and preload device located in the front spindle support to compensate for wear of its parts. 2. Шпиндельный узел, включающий полый шпиндель, соосно расположенный внутри подшипниковых узлов и установленный в упорном шариковом подшипнике с устройством предварительного натяга для упорных подшипников и радиально-упорном подшипнике, отличающийся тем, что радиально-упорный подшипник выполнен в виде гидростатической опоры, содержащей корпус в виде охватывающей шпиндель цилиндрической втулки, в которой выполнены, по крайней мере, три гидравлических, радиально расположенных элемента, каждый из которых состоит из соосно расположенных подводящего отверстия и кармана, взаимодействующего со шпинделем посредством масляного клина, а между шейкой корпуса и внешней поверхностью шпинделя радиально расположены выходные отверстия, выполненные в корпусе по числу, равному количеству гидравлических, радиально расположенных элементов, причем карманы выполнены в виде углублений, например отверстий круглой или некруглой формы, которые соединены через дроссель и фильтр с подающей магистралью с насосом, размещенным в масляной ванне. 2. A spindle assembly including a hollow spindle coaxially located inside the bearing assemblies and mounted in a thrust ball bearing with a preload device for thrust bearings and an angular contact bearing, characterized in that the angular contact bearing is made in the form of a hydrostatic bearing containing a housing in in the form of a cylindrical bushing spindle enclosing in which at least three hydraulic, radially arranged elements are made, each of which consists of coaxially arranged the outlet and the pocket interacting with the spindle by means of an oil wedge, and between the neck of the casing and the outer surface of the spindle there are radially located outlet openings made in the casing in a number equal to the number of hydraulic, radially arranged elements, and the pockets are made in the form of recesses, for example, round or non-circular shape, which are connected through a throttle and a filter to the supply line with a pump placed in an oil bath.
RU2011134695/02A 2011-08-19 2011-08-19 Spindle assembly RU2465986C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011134695/02A RU2465986C1 (en) 2011-08-19 2011-08-19 Spindle assembly

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011134695/02A RU2465986C1 (en) 2011-08-19 2011-08-19 Spindle assembly

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2465986C1 true RU2465986C1 (en) 2012-11-10

Family

ID=47322220

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011134695/02A RU2465986C1 (en) 2011-08-19 2011-08-19 Spindle assembly

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2465986C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2557846C2 (en) * 2012-12-25 2015-07-27 Олег Савельевич Кочетов Spindle assembly
CN105465194A (en) * 2016-01-28 2016-04-06 泊头巨人重工机械有限公司 Large precise double-row ball roller bearing adjustment structure and adjustment method thereof
RU2641942C1 (en) * 2016-07-28 2018-01-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "КнАГТУ") Method to control output characteristics of rotor in form of its carrying capacity and rigidity
CN109436276A (en) * 2018-12-13 2019-03-08 中国船舶重工集团公司第七〇四研究所 Asymmetric double supports slide thrust bearing to single fulcrum liquid bullet
CN110039444A (en) * 2019-04-22 2019-07-23 薛超 A kind of spindle assemblies of biplane grinding machine

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU476961A1 (en) * 1973-05-29 1975-07-15 Предприятие П/Я А-7795 Spindle headstock with hydrostatic spindle bearings
SU530752A1 (en) * 1975-03-24 1976-10-05 Предприятие П/Я В-8424 Spindle assembly machine
SU1287978A1 (en) * 1982-12-24 1987-02-07 Горьковский Конструкторско-Технологический Институт Spindle assembly
US20080187266A1 (en) * 2007-02-02 2008-08-07 Takanobu Akiyama Roll machining apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU476961A1 (en) * 1973-05-29 1975-07-15 Предприятие П/Я А-7795 Spindle headstock with hydrostatic spindle bearings
SU530752A1 (en) * 1975-03-24 1976-10-05 Предприятие П/Я В-8424 Spindle assembly machine
SU1287978A1 (en) * 1982-12-24 1987-02-07 Горьковский Конструкторско-Технологический Институт Spindle assembly
US20080187266A1 (en) * 2007-02-02 2008-08-07 Takanobu Akiyama Roll machining apparatus

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2557846C2 (en) * 2012-12-25 2015-07-27 Олег Савельевич Кочетов Spindle assembly
CN105465194A (en) * 2016-01-28 2016-04-06 泊头巨人重工机械有限公司 Large precise double-row ball roller bearing adjustment structure and adjustment method thereof
RU2641942C1 (en) * 2016-07-28 2018-01-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "КнАГТУ") Method to control output characteristics of rotor in form of its carrying capacity and rigidity
CN109436276A (en) * 2018-12-13 2019-03-08 中国船舶重工集团公司第七〇四研究所 Asymmetric double supports slide thrust bearing to single fulcrum liquid bullet
CN109436276B (en) * 2018-12-13 2023-06-02 中国船舶重工集团公司第七〇四研究所 Asymmetric bidirectional single-fulcrum hydraulic spring support sliding thrust bearing
CN110039444A (en) * 2019-04-22 2019-07-23 薛超 A kind of spindle assemblies of biplane grinding machine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100556588C (en) Main shaft device
RU2465986C1 (en) Spindle assembly
RU2621091C2 (en) Machine spindle unit
CN113714812B (en) Adjustable boring and rolling compound cutter
KR20160114154A (en) Main shaft device
CN109563879B (en) Ball bearing, spindle device, and machine tool
CN100368126C (en) Small high-speed constant-pressure prepressing apparatus of main bearing
CN103323243B (en) There is flexibly mounted bush(ing) bearing experiment table
CN103978426A (en) Full-static-pressure back-cone type high-speed main shaft of grinding head mechanism and assembly process thereof
DE2719036A1 (en) SHAFT BEARING
JP2009063165A (en) Roller bearing
CN101793290B (en) Combined bearing of radial roller and axially thrust conical roller
CN203926773U (en) One can auto-compensation associated sealing arrangement for bearings
CN102490065A (en) Static combined bearing for screw rod
CN107511725B (en) Precise movable center device
CN102814733A (en) Large-size end surface processing electric spindle for mixed support of hydrostatic bearing and rolling bearing
GB2054767A (en) A radial-axial rolling bearing assembly
CN104369105B (en) Dresser for the processing of angular contact ball bearing ring raceway groove
CN108007692B (en) Split type supporting structure for double-rotor experiment table of turboshaft engine
RU2654453C1 (en) Hydrostatic bearing
US2030104A (en) Roller bearing for rolling mills
US3717393A (en) Radial fluid-film bearing
CN109781409B (en) Device capable of realizing ultrahigh-speed liquid film shearing characteristic and hydrostatic bearing characteristic test
CN207746892U (en) A kind of mechanical main shaft of grinding machine
RU2557846C2 (en) Spindle assembly