SU1624221A1 - Многоклиновый самоустанавливающийс подшипник и способ его сборки - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано в шпиндел х металлорежущих станков Цель изобретени  - повышение точности и надежности контрол  нагрузки на шпиндель Многоклиновый самоустанавливающийс  подшипник содержит корпус 1, шпиндель 5, самоустанавливающиес  вкладыши 2 смонтированные на упругом элементе 3 В голо4 вке упругого элемента закреплен шток 6, опорна  поверхность которого св зана с преобразователем На упругом элементе 3 выполнена шейка, смещенна  относительно его оси. К лыске может быть прикреплен подвижный элемент электротехнического преобразовател . Способ сборки многоклинового самоустанавливающегос  подшипника заключаетс  в следующем. В осевое отверстие упругого элемента 3 монтируют шток б с граненой частью, регулируют положение лыски штока и отрезают граненую часть Затем заклепывают шток 6 и собирают вкладыши 2 со шпинделем 5. При нагрузке на вкладыше 2 усилие через шейку упругого элемента 3 передаетс  на шток 6, конец которого, св занный с преобразователем , перемещаетс . Перемещени  штока регистрируютс  и в зависимости от этого выдаетс  команда на перемещение упругого элемента 3. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 8 ил. со С 1 о ю hO ю 8 Фм.1

Description

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано в шпиндел х металлорежущих станков.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и надежности контрол  на- груз..и на шпиндель.

На фиг.1 показан многоклиновый само- устанавливающий   подшипник с собранным в нем упругим элементом с продольным штоком и преобразователем, разрез; на фиг.2 - резрез одного лишь упругого , элемента в сборе с собранными в нем продольным штоком и индуктивным преобразователем; на фиг.З - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.5 - упругий элемент, собранный в регулируемой опоре многоклинового подшипника; на фиг.6 - упругий э мент, предназначенный дл  св зи с регулировочным элементом; на фиг.7 - разрез В-В на фиг.6; на фиг.8 - вид с ториа упругого элемента с установленной измерительной полукрышкой.

Многоклиновый самоустанавливаю- щийс  подшипник содержит корпус 1, самоустанавливающиес  вкладыши 2, один из которых смонтирован на головке упругого элемента 3. другие - на обычных упорных штыр х 4. Вкладыши 2 охватывают шейку шпиндел  5. В осевом отверстии головки упругого элемента 3 жестко закреплен про- дольный шток 6. Средней частью шток 6 оасположен с зазором в осевом отверстии упругого элемента 3. Другой конец штока 6 контактирует с измерительным наконечником преобразстател  7 опорной поверхно- стью. Упругий элемент 3 в резьбовом отверстии корпуса 1 контритс  контргайкой 8. Упругий элемент 3 выполнен с шейкой 9, расположенной между головкой упругого элемента 3 и его посадочной частью. Ось шейки 9 смещена относительно оси посадочной части упругого элемента на величи- HV е. При этом толщина стенки шейки 9 меньше со стороны смещени  ее оси, чем с противоположной. Штыри 4 в других резь- бовых отверсти х корпуса 1 законтрены контргайками Юсуплотнительными шайбами 11. Внутреннее отверстие упругого элемента 3 закрыто крышкой 12.

В варианте с индуктивным преобразо- вателем, собранным непосредственно в отверстии упругого элемента 3, в крышке 12 имеетс  упруга  перемы1 са 13, при помощи которой посадочна  часть крышки соединена с шейкой 14, в вырезах которой собраны два магнитных сердечника 15 с катушками 16. В качесгье сердечника индуктивного преобразовател  служит пласгинкз 17. при помощи винта 1В закрепленна  на продольном штоке 6. Магнитные сердечники 15 з.

креплены в шейке 14 крышки 12 при помощи крышек 19. Сбоку в шейку 14 упираетс  торцом регулировочный винт 20, собранный на резьбе в отверстии упругого элемента 3 продольного штока 6. На штоке имеетс  гранена  концева  часть 21, предназначенна  дл  регулировки углового поворота штока 6 вокруг его оси при сборке и подлежаща  удалению после сборки.

В случае, когда подшипник соединен с устройством автоматической регулировки зазора между вкладышем 2 и шпинделем 5, на посадочной части упругого элемента 3 выполнена проточка, в которой размещены шарики 22. Посадочна  часть упругого элемента размещена в корпусе опоры 23. При этом через ролики 24 упругий элемент соединен с регулировочным клином 25. Клин 25 посредством штифта 26 соединен со штоком поршн  27 регулировочного гидроцилиндра 28. С другой стороны клин 25 посредством роликов 24 упираетс  в самоустанавливающуюс  полусферическую опору 29. котора  упираетс  в крышку 30.

Тарельчата  пружина 31 с одной стороны упираетс  в корпус опоры 23, с другой - в торец упругого элемента 3, и прижимает этот элемент посредством роликов 24 к клину 25 и опоре 29. Прикрепленный к штоку 6 подвижный элемент электромеханического преобразовател  - пластина 32 в данном случае служит в качестве среднего электрода емкостного преобразовател . Она расположена с зазором между двум  крайними электродами 33 и 34. Пластинка 33 прикреплена к внутренней стенке окна, вырезанного в шейке упругого элемента 3. Пластинка 14 закреплена на пластинке 33 через дополнительные прокладки 35, толщина которых выбрана так. чтобы обеспечить нужный зазор между средним электродом 32 и крайними электродами 33 и 34 дифференциального емкостного преобразовател . Опорна  поверхность продольного штока 6 дл  преобразовател  выполнена в виде лыски 36 с крепежными отверсти ми дл  подвижного элемента электромеханического преобразовател . В случае если преобразователь индуктивный, подвижным элементом  вл етс  сердечник индуктивного преобразовател  -- пластинка 17. А когда преобразователь емкостной, то подвижным элементом  вл етс  средний электрод емкостного преобразовател  - пластина 32.

Напротив крепежных отверстий лыски 36 продольного штока 6 выполнен продольный вырез 37 и поперечное отверстие 38. Опорна  поверхность лыски 36 дл  преобразовател  должна быть перпендикул рна оси 39 упругого элемента 3.

Опоры качени  регулируемого подшипника собраны в сепараторах 40,41 и 42.

Полукрышка 43 устанавливаетс  по отверсти м 44 на торце упругого элемента 3. При этом ее плоскость 45 расположена перпендикул рно оси 39,

Подшипник (фиг.1) собирают следующим образом.

Сначала в отверстие головки упругого элемента 3 запрессовывают с небольшим нат гом (пор дка 3-10 мкм) шток 6. Далее по отверсти м 44, просверленным в верхнем торце элемента 3, устанавливают полукрышку 43 и измер ют ширину Д паза, образованного между плоскостью 45 полукрышки 43 и плоскостью лыски 36 штока 6. Дл  измерени  могут использовать щупы либо лупу Брюнел . Если ширина паза по его длине не посто нна, т.е. плоскость лыски штока 6 не параллельна плоскости 45, на граненую, например шестигранную концевую часть 21 штока 6, накидывают ключ с соответствующим шестигранным отверстием и шток 6 поворачивают так, чтобы плоскость его лыски стала параллельной плоскости 45 полукрышки 43. Затем полукрышку 43 снимают, концевую часть 21 срезают (например, ножовкой). При этом нат г (3-10 мкм) между первой шейкой штока 6 и отверстием в головке штыр  преп тствует самовольному провороту штока 6 при отрезке концевой части 21 и нарушению отрегулированного положени  лыски на штоке 6. Затем шток 6 подпирают в торец в конце, где находитс  лыска 36, чтобы он не мог сместитьс  в осевом направлении, и первый конец штока 6 заклепывают в коническом отверстии головки упругого элемента 3 и выравнивают заподлицо плоскому торцу его полусферической головки. Далее к упругому элементу 3 креп т крышку 12, навинчивают до отказа контргайку 8 с уплотнительным кольцом и упругий элемент 3 заворачивают в резьбовое отверстие корпуса 1. Одновременно с этим в корпус 1 завинчивают два штыр  4. Однако, не довернув их до конца, в отверстие корпуса устанавливают шпиндель 5 и вкладыши 2. после чего вкладыши фиксируют и выставл ют нужное положение шпиндел  5 окончательным завинчиванием упругого элемента 3 и штырей 4 в корпусе 1. После этого упругий элемент 3 фиксируют завинчиванием контргайки 8. котора  одновременно зажимает уплотнительное кольцо, предохран ющее от течи масла через резьбу из корпуса 1. Штыри 4 фиксируют. заворачива  контргайки 10 с уплотнитель- ными шайбами 11. Дл  измерени  упругих деформаций упругого элемента 3 в его отверстие вставл ют и закрепл ют преобразователь 7. который измерительным наконечником упираетс  в лыску штока 6,

Если в подшипнике примен ют упругий

элемент 3 по форме фиг.2, то здесь перед сборкой штока 6 на лыске 36 сначала при помощи винта 18 креп т сердечник 17 индуктивного преобразовател . Затем, как и

0 дл  вышеописанного случа , шток 6 собирают в отверстии упругого элемента 3, одевают полукрышку 43 и вывер ют параллельность сердечника 17 к плоскости 45, отрезают граненую часть 21 и шток 6

5 заклепывают в отверстии головки упругого элемента 3. Затем снимают полукрышку 43 и став т на ее место крышку 12 с собранными в ней магнитными сердечниками 15 с обмотками 16 индуктивного преобразовате0 л . При этом магнитные сердечники 15 при сборке ориентированы так, что посадка крышки 12 по отверсти м 44 обеспечивает параллельность плоскости их торцов к заранее отрегулированному (по вышеописанно5 му слособу) направлению плоскости сердечника 17. Окончательную электрическую балансировку индуктивного преобразовател  осуществл ют при помощи винта

20после сборки. Винт 20 упираетс  в шейку 0 14. поэтому при его вращении упруга  перемычка 13 прогибаетс  и магнитные сердечники 15 перемещаютс  относительно сердечника 17.

Упругий элемент 3 (фиг.6. 7) собирают 5 следующим образом. Сначала, как и дл  фиг.1, шток 6 устанавливают в отверстии головки упругого элемента 3. Затем к корпусу упругого элемента креп т электрод 33 емкостного преобразовател . Через про- 0 дольный вырез 37 вставл ют пластину 32 и креп т ее к лыске 36 штока 6 при помощи винта 18, вставл емого через отверстие 38. Далее при помощи щупов измер ют с двух диаметрально противоположных сторон за- 5 зор между электродом 33 и пластиной 32. Если зазор неодинаковый, его регулируют поворотом штока 6 вокруг оси при помощи ключа, набрасываемого на граненую часть

21(фиг.2). После регулировки зазора шейку 0 21 отрезают, через внутреннее осевое отверстие в упругом элементе 3 подпирают шток 6 в торец с конца, где находитс  лыска, и переднюю шейку штока 6 заклепывают в коническом отверстии головки штыр . За5 тем на электрод 33 с диаметрально противо- положных сторон устанавливают дополнительные прокладки 35. на них сверху став т электрод 34 и креп т винтами к корпусу. После этого на упругий элемент 3 надевают тарельчатую пружину 31 (фиг.5), и

на шариках 22 с сепараторами 40 и 41 собирают в корпусе опоры 23, завинченном резьбовой шейкой в корпусе 1 так, что головкой упругий элемент 3 входит в полусферическое отверстие вкладыша 2 подшипника, ус- таноиленного. как описано, над шпинделем 5. Затем устанавливают нижние ролики 24 с сепаратором 42, к.,ин 25, гидроцилиндр 28, собранный с поршнем 27, при помощи штифта 26 соедин ют шток псршн  27 с клином 25, устанавливают верхние ролики 24 с сепаратором 42, полусферическую опору 29 и крышку 30. Первоначально положение вкладыша 2 относительно шпиндел  5 регулируют за счет положени  крышки 30 по высоте, дл  чего между установочной плоскостью крышки 30 и торцовой плоскостью корпуса опоры 23 . -танавливают прокладку соответствующей толщины (на фиг.5 эта прокладка не показана), и крышку креп т винтами к корпусу опоры 23. Положение других вкладышей подшипника регулируют штыр ми 4, как описано дл  случа  фиг.1. Действительный же зазор в работе подшипника между шпинделем и вкладышами регулируют автоматически за счет перемещени  клина 25 от штока поршн  27. Клин 25, перемеща сь , перемещает упругий элемент 3.

Многоклиновь й самоустанавливающийс  подшипник работает следующим образом

Электрические преобразователи подключены к сети питани  (не показано). При вращении шпиндел  5 между шпинделем и вклсдышами 2 образуетс  гидродинамический клин смаз и, который давит на вкладыши и стараетс  оттолкнуть их в радиальном направлении. Радиальна  сила сх ати  от вкладыша передаетс  на головку упругого элемента 3 и действует вдоль его оси Эта сила воспринимаетс  шейкой 9 упругого элемента 3. Так как шейка 9 расположена эксцентрично по отношению к продольной оси упругого элемента 3, то от радиальной сыш F, действующей вдоль оси упругого элемента, на шейке возникает момент изгиба

М - F е ,

где е - величина эксцентриситета центра т жести поперечного сечени  шейки 9 по отношению к оси упругого элемента 3.

От действи  момента изгиба шейка прогибаетс . От этого продольный шток 6 поворачиваетс  под углом по отношению к продольной оси упругого цемента 3 Величина поворота измер етс  в одном случае преобразоватетем 7. В другом случае от поворота штока б сердечник 17 индуктивного преобразовател  смещаетс  относительно магнитных сердечников 15, к одному из них приближа сь, а относительно другого уда- л г.сь. От этого мен етс  магнитное сопро

тивление в преобразователе, преобразователь выдает электрический сигнал соответственно величине смещени  сердечника 17. В третьем случае смещаетс  средний элект- род 32 емкостного преобразовател  относи- тельно электродов 33 и 34, Поэтому мен етс  емкость между електродами, преобразователь выдает соответствующий электрический сигнал. Полученный сигнал

0 может быть использован как дл  измерени  силы, действующей на упругий элемент, в том числе силы резани , так и дл  управлени  процессом обработки.

Дл  индуктивного преобразовател , по5 казанного на фиг.2, винт 20 используетс  дл  регулировки начального сигнала с преобразовател . Дл  этого винт 20 поворачиваетс  в резьбе, упорным концом воздействует на наружную поверхность

0 шейки 14 крышки 12, прогибает упругую перемычку 13 и смещает магнитные сердечники 15 относительно сердечника 17. При этом исходный сигнал с преобразовател  регулируетс , например, на ноль, тем самым ба5 лансируетс  преобразователь.

В случае, когда упругий элемент 3 использован дл  взаимосв зи с регулировочным клином 25. сигнал с преобразовател  используетс  и дл  регулировки зазора (тем

0 самым гидродинамической силы) в соединении вкладыша 2 со шпинделем 5 дл  обеспечени  точности вращени  шпиндел  5 в подшипниках, и дл  измерени  силы резани . Дл  этого на холостом ходу регулирует5 с  заданна  величина гидродинамической силы в подшипнике. Сигнал с преобразовател  после усилени  в электронном усилите- г.е передаетс  на гидравлический распределитель с электроуправлением (по0 следние не показаны). Распределитель управл ет перемещением штока поршн  27 гидроцилиндра 28 так, чтобы гидродинамическа  сила установилась заданной величины. После этого управление

5 гидроцилиндром отключаетс , шток поршн  27 стоит на месте, и в рабочем ходу по отклонению показаний преобразовател  от показаний, отрегулированных на холостом ходу, оцениваетс  сила резани .

0Гак как продольный шток 6 намного

длиннее шейки упругого элемента, он передает деформацию прогиба шейки на преобразователь в увеличенном масштабе, т.е. используетс  в качестве мультипликатора

5 упругих перемещений, что при большой жесткости упругого элемента обеспечивает повышенную чувствительность измерений, а поскольку температурные деформации не оказывают вли ни  на точность измерений, то повышаетс  и надежность контрол .

Claims (7)

1.Многоклиновый самоустанавливающийс  подшипник, содержащий корпус, шпиндель, самоустанавливающиес  вкладыши , расположенные вокруг шпиндел , по крайней мере один из которых смонтирован в корпусе на упругом элементе, выполненном с осевым отверстием и состо щим из головки и посадочной части, и продольный шток, одним концом жестко закрепленный в упругом элементе, а другим св зан с преобразователем , отличающийс  тем, что. с целью повышени  точности и надежности контрол  нагрузки на шпиндель, упругий элемент выполнен с шейкой. расположенной между головкой упругого элемента и его посадочной частью, ось шейки смещена относительно оси посадочной части упругого элемента, при этом толщина стенки шейки меньше со стороны смещени  ее оси, чем с противоположной, причем закрепленный конец продольного штока размещен в головке упругого элемента, а на конце, св занном с преобразователем, выполнена опорна  поверхность дл  преобразовател , при этом средн   часть штока размещена с зазором в осевом отверстии упругого элемента.

2.Подшипник по п.1, о т л и ч а ю щ и й- с   тем. что, с целью уменьшени  размеров упругого элемента и упрощени  его сборки, в корпусе преобразователь выполнен электромеханическим с подвижным элементом, опорна  поверхность продольного штока дл  преобразовател  выполнена в виде лы- ски с крепежными отверсти ми дл  подвижного элемента.

3.Подшипник по пп.1 и 2, о т л и ч а ю- щи йс  тем, что преобразователь выполнен индуктивным, а подвижный элемент - в виде сердечника.

4.Подшипник по пп. 1-3, отличающийс  тем, что преобразователь выполнен

емкостным, а подвижный элемент - в виде среднего электрода.

5.Подшипник по пп.1 и2,отличаю- щ и и с   тем, что. с целью автоматической

регулировки зазора между вкладышем и шпинделем и упрощени  сборки, на посадочной части упругого элемента выполнена проточка, а напротив крепежных отверстий лыски продольного штока выполнено поперечное отверстие и продольный вырез.

6.Способ сборки многоклинового самоустанавливающегос  подшипника, заключающийс  в том, что в осевом отверстии упругого элемента монтируют продольный

шток, затем устанавливают вкладыши подшипника и шпиндель, после чего регулируют положение оси шпиндел  относительно корпуса посредством перемещени  упругих элементов, отличающийс  тем, что. с

целью повышени  точности и надежности контрол  нагрузки на шпиндель, продольный шток со стороны, противоположной лы- ске. изготавливают концевой частьюи после установки его с нат гом в осевом отверстии

головки упругого элемента поворачивают вокруг оси штока за его граненую концевую часть, регулиру  разворот лыски продольного штока относительно оси посадочной части упругого элемента, после чего граненую

концевую часть штока отрезают и заклепывают его в головке упругого элемента.

7.Способ по п.6. отличающийс  тем. что перед регулировкой разворота лыски продольного штока, подвижный элемент

электромеханического преобразовател  вставл ют в упругий элемент через продольный вырез, после чего через поперечное отверстие упругого элемента винт ввод т в крепежное отверстие на лыске продольного

штока и закрепл ют подвижный элемент в нем. затем регулируют положение подвижного элемента электромеханического преобразовател  относительно неподвижных частей последнего.

21

Фиг. 2

20 № К

А-А

Фиг. 5

28

26

Г

312124 25 29 30

Фиг. 5

t

CO

H

сь

I Qs

t

C

y

Ю

Xk

Ю

so

45

Фиг. 8