RU2641942C1 - Способ управления выходными характеристиками ротора в виде его несущей способности и жесткости - Google Patents
Способ управления выходными характеристиками ротора в виде его несущей способности и жесткости Download PDFInfo
- Publication number
- RU2641942C1 RU2641942C1 RU2016131268A RU2016131268A RU2641942C1 RU 2641942 C1 RU2641942 C1 RU 2641942C1 RU 2016131268 A RU2016131268 A RU 2016131268A RU 2016131268 A RU2016131268 A RU 2016131268A RU 2641942 C1 RU2641942 C1 RU 2641942C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- bearing
- gas
- thrust bearings
- radial clearance
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
- B23Q1/38—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members using fluid bearings or fluid cushion supports
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
- B24B41/04—Headstocks; Working-spindles; Features relating thereto
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в шпиндельных узлах металлорежущих станков, насосах и компрессорах. Способ включает установку ротора в упорных подшипниках, размещенных на его переднем и заднем концах, и в размещенных со стороны упорных подшипников соответственно газостатическом подшипнике и коническом газостатическом подшипнике с конусностью 0,5-20%, образованном конической частью ротора и коническим вкладышем, которые устанавливают с радиальным зазором между собой. При этом осуществляют управление осевым перемещением ротора относительно конического вкладыша с изменением упомянутого радиального зазора путем изменения давления газа, подаваемого на упорные подшипники через упомянутые газостатические подшипники. Использование изобретения позволяет упростить процесс управления несущей способностью и жесткостью ротора. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в шпиндельных узлах металлорежущих станков, насосах и компрессорах и других машинах, имеющих вращательные части.
Из уровня техники известен способ регулирования радиального зазора с помощью магнитного подшипника (CN 20141802731, 17.12.2014).
Данный способ позволяет перемещать ротор в радиальной плоскости с помощью магнитного подшипника, тем самым изменяя воздушный зазор.
Применение данного способа к газостатическим опорам не возможно в связи с тем, что будет нарушена целостность поверхности вкладыша, а также сложность самой системы и ее системы управления.
Задачей данного технического решения является управление выходными характеристиками ротора (нагрузочная способность, жесткость) за счет изменения радиального зазора в газостатической опоре.
Данная задача достигается за счет замены радиального газостатического подшипника на конический с конусностью 0,5-20%, что позволит за счет горизонтального перемещения самого ротора изменять радиальный зазор на консольном конце. В качестве системы управления используются упорные подшипники, установленные на переднем и заднем концах ротора. За счет варьирования давления в этих опорах будет происходить перемещение ротора вдоль продольной оси, что заставляет перемещаться конический подшипник относительно вкладыша, тем самым изменяя радиальный зазор по всей длине. При этом длина конуса больше длины вкладыша на величину перемещения.
Таким образом, способ управления выходными характеристиками ротора в виде его несущей способности и жесткости включает установку ротора в упорных подшипниках, размещенных на его переднем и заднем концах, и в размещенных со стороны упорных подшипников соответственно газостатическом подшипнике и коническом газостатическом подшипнике с конусностью 0,5-20%, образованном конической частью ротора и коническим вкладышем, которые устанавливают с радиальным зазором между собой, а также включает управление осевым перемещением ротора относительно конического вкладыша с изменением упомянутого радиального зазора путем изменения давления газа, подаваемого на упорные подшипники через упомянутые газостатические подшипники.
Техническим результатом данного решения является возможность регулирования выходных характеристик ротора за счет конического газового подшипника.
Ротор с конической газовой опорой изображен на фиг. 1, где 1 - корпус, 2 - конический газовый подшипник (опора), 3 - упорный подшипник, 4 - газостатический подшипник, 5 - ротор, 6 - упорный подшипник 7 - привод ротора, 8 - режущий инструмент, 9, 10, 11 - питающие отверстия.
Описание способа.
Ротор 5 располагается в корпусе 1. Вращение ротора 5 производится с помощью привода 7. Вращение ротора приводит в работу режущий инструмент 8, установленный на консольном конце.
Изменение выходных характеристик ротора (несущей способности и жесткости) происходит за счет изменения радиального зазора в конической опоре 2 с конусностью 0,5-20%. Изменение радиального зазора осуществляется путем перемещения конической части ротора относительно конического вкладыша, при этом ротор длиннее вкладыша на величину его перемещения. Перемещение ротора вдоль оси осуществляется посредством изменения зазоров Δ1 и Δ2 в упорных подшипниках 3 и 6. Для изменения зазоров в упорных подшипниках 3 и 6 в отверстия 9, 10, 11, находящиеся на газостатическом подшипнике 4 и радиальном подшипнике 2, подаются разные давления от регулирующей аппаратуры.
Согласно проведенным исследованиям (Космынин А.В., Кабалдин Ю.Г., Виноградов B.C., Чернобай С.П. Эксплуатационные характеристики газовый опор высокоскоростных шпиндельных узлов. // М.: Академия естествознания, 2006. - 219 с., Космынин А.В., Шаломов В.И., Щетинин B.C., Жесткая В.Д., Хвостиков А.С., Смирнов А.В. Выходные характеристики высокоскоростных шпиндельных узлов на газовых опорах: монография / - М.: Издательский Дом «Академия Естествознания», 2011. - 178 с.), для удобства оценки жесткости KS и несущей способности СQ их можно представить в относительных величинах
где kр - коэффициент проницаемости пористого материала, R2 - радиус вкладыша, с - радиальный зазор, δ - средний осевой зазор двухстороннего упорного кольцевого подшипника, высота (или толщина) пористой вставки радиального подшипника;
где F - сила резания, D - диаметр подшипника, L - длина подшипника, ΔР - подаваемое давление.
На фиг. 2а показаны зависимости изменения жесткости KS от радиального зазора С и эксцентриситета ε и несущей способности CQ в зависимости от радиального зазора С и эксцентриситета ε (б) (D - диаметр подшипника, L - длина подшипника).
Результаты исследований, приведенные на графиках (фиг. 2б) показывают, что жесткость ротора сильно зависит от эксцентриситета и с его увеличением смещается в область высоких значений радиального зазора. Отдельно отметим область изменения жесткости при эксцентриситете ε=0,8 и выделим три диапазона изменения радиального зазора, в котором по мере его возрастания:
1) коэффициент жесткости увеличивается;
2) коэффициент жесткости уменьшается или замедляет свой рост;
3) коэффициент жесткости вновь увеличивается.
Из графика фиг. 2б видно, что с увеличением ε коэффициент несущей способности подшипников увеличивается, это происходит за счет перераспределения давления газа при смещении вала. В нагруженной части, где зазоры велики, давление уменьшается. С ростом эксцентриситета эта разность давлений возрастает, увеличивая несущую способность подшипника.
Результаты экспериментальных и теоретических исследований позволяют доказать достижение технического результата и сделать вывод о зависимости выходных параметров высокоскоростных роторных систем от радиального зазора. Это позволяет получить желаемое качество обработки поверхности в зависимости от производственных требований.
Claims (1)
- Способ управления выходными характеристиками ротора в виде его несущей способности и жесткости, включающий установку ротора в упорных подшипниках, размещенных на его переднем и заднем концах, и в размещенных со стороны упорных подшипников соответственно газостатическом подшипнике и коническом газостатическом подшипнике с конусностью 0,5-20%, образованном конической частью ротора и коническим вкладышем, которые устанавливают с радиальным зазором между собой, и управление осевым перемещением ротора относительно конического вкладыша с изменением упомянутого радиального зазора путем изменения давления газа, подаваемого на упорные подшипники через упомянутые газостатические подшипники.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016131268A RU2641942C1 (ru) | 2016-07-28 | 2016-07-28 | Способ управления выходными характеристиками ротора в виде его несущей способности и жесткости |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016131268A RU2641942C1 (ru) | 2016-07-28 | 2016-07-28 | Способ управления выходными характеристиками ротора в виде его несущей способности и жесткости |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2641942C1 true RU2641942C1 (ru) | 2018-01-23 |
Family
ID=61023567
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016131268A RU2641942C1 (ru) | 2016-07-28 | 2016-07-28 | Способ управления выходными характеристиками ротора в виде его несущей способности и жесткости |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2641942C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2714278C1 (ru) * | 2019-03-19 | 2020-02-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени И.С. ТУРГЕНЕВА" (ОГУ им. И.С. Тургенева) | Активный упорный гидро/аэростатодинамический подшипниковый узел и способ управления его характеристиками |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU917930A1 (ru) * | 1980-08-28 | 1982-04-07 | За витель | Шпиндельный узел |
JP2003307218A (ja) * | 2002-04-16 | 2003-10-31 | Ntn Corp | 静圧気体軸受スピンドル装置 |
RU2465986C1 (ru) * | 2011-08-19 | 2012-11-10 | Олег Савельевич Кочетов | Шпиндельный узел |
RU2545146C1 (ru) * | 2013-09-17 | 2015-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ") | Способ работы управляемого газомагнитного подшипникового узла и подшипниковый узел |
RU156712U1 (ru) * | 2015-03-10 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" | Высокоточный подшипниковый узел с консольным нагружением |
-
2016
- 2016-07-28 RU RU2016131268A patent/RU2641942C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU917930A1 (ru) * | 1980-08-28 | 1982-04-07 | За витель | Шпиндельный узел |
JP2003307218A (ja) * | 2002-04-16 | 2003-10-31 | Ntn Corp | 静圧気体軸受スピンドル装置 |
RU2465986C1 (ru) * | 2011-08-19 | 2012-11-10 | Олег Савельевич Кочетов | Шпиндельный узел |
RU2545146C1 (ru) * | 2013-09-17 | 2015-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ") | Способ работы управляемого газомагнитного подшипникового узла и подшипниковый узел |
RU156712U1 (ru) * | 2015-03-10 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" | Высокоточный подшипниковый узел с консольным нагружением |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
"БЕСКОНТАКТНЫЕ ОПОРЫ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ РОТОРНЫХ СИСТЕМ", ФГБОУ ВПО "КнАГТУ", Комсомольск-на-Амуре, 2014, ч. 2, с. 18-19, рис. 1.12. * |
"БЕСКОНТАКТНЫЕ ОПОРЫ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ РОТОРНЫХ СИСТЕМ", ФГБОУ ВПО "КнАГТУ", Комсомольск-на-Амуре, 2014, ч. 2, с. 18-19, рис. 1.12. "СОВРЕМЕННЫЕ НАУКОЕМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ", N 3, 2013, с. 68-69. * |
"СОВРЕМЕННЫЕ НАУКОЕМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ", N 3, 2013, с. 68-69. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2714278C1 (ru) * | 2019-03-19 | 2020-02-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени И.С. ТУРГЕНЕВА" (ОГУ им. И.С. Тургенева) | Активный упорный гидро/аэростатодинамический подшипниковый узел и способ управления его характеристиками |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2006146875A (ru) | Способы управления неустойчивостью в гидродинамических подшипниках | |
US9422977B2 (en) | Bearing mechanism | |
CN104541077B (zh) | 静压气体轴承单元 | |
CN107110199B (zh) | 箔轴承、用于调节箔轴承的间隙几何形状的方法以及箔轴承的相应制造方法 | |
RU2641942C1 (ru) | Способ управления выходными характеристиками ротора в виде его несущей способности и жесткости | |
CN104014823A (zh) | 一种双向人字槽动静压集成气体轴承支承的电主轴 | |
CN106884870B (zh) | 基于pzt和柔性铰链的新型主动空气箔片轴承 | |
CN103758870A (zh) | 一种新型的高速电主轴轴承预载荷调节装置 | |
EP3118460B1 (en) | Turbo machine | |
CN110426187A (zh) | 舵机负载试验的加载装置及加载方法 | |
JP2018028328A (ja) | 玉軸受、主軸装置及び工作機械 | |
US10920784B2 (en) | Magnetic bearing centrifugal compressor and controlling method thereof | |
RU2440519C1 (ru) | Радиальный газостатический подшипник | |
CN105333003A (zh) | 螺旋槽滑动轴承和离心泵 | |
CN103629142A (zh) | 转轴轴向可调结构 | |
Mizumoto et al. | Performance of high-speed precision air-bearing spindle with active aerodynamic bearing | |
JP2016129921A (ja) | 回転テーブル | |
KR102074568B1 (ko) | 초고속 스핀들 장치 | |
CN104847786A (zh) | 一种稳定运转的陶瓷轴承 | |
RU2646408C1 (ru) | Способ разгрузки опорных подшипников вращающегося вала с нагрузочной массой и устройство для его осуществления | |
RU145388U1 (ru) | Аксиальная опора ведущего вала | |
CN105705262B (zh) | 轧机吐丝机 | |
CN105317923B (zh) | 一种利用超声振动抑制小型旋转机械转子系统振动的方法 | |
CN203584862U (zh) | 转轴轴向可调结构 | |
RU97458U1 (ru) | Подшипник скольжения |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180729 |