SU891226A1 - Шпиндельный узел - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к станкостроеЛ 1Ю и может найти применение, например во фрезерных станках. Известны шпиндельные узлы, в которых шпиндель, расположенный в радиально-упорных гидростатических ./юдшипниках, выполнен в виде поршн , торцы которого упираютс  в крайних положени х в упорные ПОД1ИИПНИКИ, образованные торцами поршн  и корпуса цилиндра. Поэтому эффективна; -, и.юшадь поршн  более эффективной пло.щади упорного подшипника. Чтобы исключить опасный непосредственный контакт торцов шпин.ел  и цилиндра, давление питани  рабочих полостей гидропривода должно быть меньше давлени  питани  упорных подшипников 1|. Однако это усложн ет систему питани  такого узлн (необходимы два источника разных даилений) и снижает его надежность из-за возможных аварий при контакте торца врашаюпхегос  шпиндел -поршн  с торцом цилиндра. Р1аиболее б.мизким к предлагаемому  вл етс  шпиндельный узел с Г1 дроцилиндром осевых перемещений шпиндел , выполнениого в пп le поршн  этого гидропилиндра и размешенного в гидростатических подшипниках . Этот узел обеспечивает точные вращени  и осевые, перемещени  шпиндел  в гид остатических опорах. Упорные подшипни-. ки в нем расположены в рабочих полост х гидрошиаиндра и взаимодействуют непосредственно с торцами поршн . При этом несуща  поверхность упорного подитпника -расположена между торцами цилиндричос-.. ких поверхностей, определ ющих эффективную площадь поршн  2J.. Однако эффективна  площадь упорного подшипника меньше эффективной площади поршн . Следовательно, давление в полост х гидроцилиндра должно быть меньше давлени  питани  гидростатических опор. Это усложн ет систему питани  узла (необходимы источники разных давлений) и служит причиной а.варий из-за контакта поршн  с подшипниками при равенстве этих давлений , что может произойти из-за неисправности в системе гидропривода. Кроме того, уплотн ющие зазоры поршн  образованы при этом цилиндрическими поверхност ми больщого диаметра, что ведет к большим потер м на жидкостной трение в этих зазорах при.вращении шпиндел  и к авари м из-за

температурных деформаций. Смазка из упорных подшипников вытекает в рабочие полости гидропривода, так что давление в этих полост х снижает несущую способность подшипника . Таким образом, известна  конструкци  сложна и имеет относительно низкие эксплуатационные качества.

Цель изобретени  - упрощение системы питани  узла, повышение его экономичности, надежности и жесткости.

.Указанна  цель достигаетс  тем. что упорHbie подшипиики расположены вне рабочих полостей гидроцнлиндра, эффективна  площадь поршн  которого в каждой рабочей полости меньше эффективной площади упорного подшипника, причем каждый из подLUMiiHHKQB взаимодействует с соответствующей рабочей полостью гидроцилиндра.

Упорные подшипники выполнены на торцах передней опоры шпиндел , а полости гндроцилиидра - в задней опоре.

Эффективна  площйдь порщн  в каждой рабочей полости гидроцилиндра в 1,5-5 )аз Menbnie эффективной площади соответстByioniero упорного подшипника.

Сущность насто щего предложени  заключаетс  в том, что цилиндр перемещени  расположен в задней опоре шпиндел , а упорные гидростатические подшипники - па торцах передней опоры.

Благодар  отделению гидроцплиндра перемещени  шпиндел  от упорных подшипников по вилась возможность эффективную площадь поршн  выбрать с таким щасчетом,, чтобы питание цилиндра и гидростатических поди1ипннков производилось одним давлением , riotepn давлени  на дросселе упорного подшипника компенсируютс  увеличенпой эффективной площадью подшипника по сравпению с эффективной площадью поршн . При возможном изменении питающего давлени  одновременно мен етс  и усилие прижима шпиндел  к подщипнику и несуща  способность подшипника. Поэтому контакта вращающихс  поверхностей с неподвижными , что привело бы к аварийной ситуации , не возникает.

Па чертеже изображен шпиндельный узел, разрез.

Шпиндельный узел содержит шпиндель 1-, расположенный в гидростатических опорах 2, 3, и гидроцилиндр осевых перемещений шпиндел , состо щий из -полостей 4, 5, в которых поршн ми  вл ютс  втулка 6 и зубчатое колесо 7, закрепленные на шпинделе t.

Упорные подшипники выполнены на торц х 8, 9 передней опоры 2, а полости 4, 5 гидроцилиндра - в задней опоре 3.

Упорный подшипник 8 включаетс  п работу при подаче давлени  в полость 5 гидроцилицдра , подшипник 9 --; при подаче давлени  в полость 4 гидроцилиндра.

Шпиндель 1 с торцовой фрезой 10, обраОатывающей деталь 1 L расположен с зазором в передней 2 и задней 3 гидростатйчёс их опорах, закрепленных в корпусе 12. Передн   опора 2 содержит несущие карманы 13 переднего радиального и 14, 15 упорных противоположно направленных подшипников одностороннего действи . Задн   опора 3 содержит несущие карманы 16 заднего радиального подшипника. Каждый несущий карман гидростатического подшипника соединен с источником давлени  Рн через дроссель 17. Карман 14, 15 упорных подшипников 8, 9 сопр жены соответственно торцом 18 фланца щпиндел  и торцом 19 втулки 6.

Полости 4 и 5 отделены от окружающей среды уплотн (рщими зазорами 20 и 21, а от заднего подшипника - уплотн ющи.ми зазорами 22 и 23, выход щими в кольцевые дренажные канавки 24. Полости 4 и 5 соединены с устройством управлени  25, которое , в свою очередь, соединено .с источником давлени  Рн и со сливом.

Зубчатое колесо7 сцеплено с ведущим колесом 26, приводимым в движение от привода вращени  щпиндельного узла (на чертеже не показан)

Узел работает следующим образом.

При включении давлени  Рн, смазка через дроссели 17 попадает в несущие карманы 13, 16 радиальных и 14, 15 упорных гидростатических подшипников, из которых через зазоры вытекает в дренажные полости, а затем в слив. При этом слой смазки в подшипниках отдел ет шпинд4 ль 1 от опор 2 и 3. Зубчатое колесо 26 вращает колесо 7 и шпиндель 1 с фрезой 10. Устройство управлени  25 соедин ет полость 4 с источником давлени  Рн, полость 5 - со сливом. При этом в полости 4, благодар  уплотн ющему действию зазоров 20 и 22, возникает давление Рп, а в полости 5 оно падает до нул . riopiijcHf,. 6 вылавливаетс  давлением из полости 4 и шпиндель движетс  влево до тех пор, пока торец 19 не закроет карман 1Я и давление в нем не уравновесит осевое усилие гидроцилиндра. Целесообразно эффективную площадь Р„ порщн   выбирать в соответствии с выражением

1 +-fe- +п

л

т п

где Fj - эффективна  площадь упорного

подшипника;

R R -гидравлические сопротивлени  соответственно дроссел  17 на входе в несущий карман упорноIO подшипника и зазора hg на выходе смазки из кармана упорного подшипника при отсутствии внешней осевой нагрузки на f шпиндель;

Ь .-параметр настройки подшипника. Следует иметь в виду, что RKC k hj , где К - пскто нна , завис ща  от длины и ширимы перемычек, ограничивающих карман упорного подшипник.ч. I съгшипник обыч

Claims (3)

1. Формула изобретения

   1. Шпиндельный узел с гидроцилиндром осевых перемещений .шпинделя, несущего поршня этого гидроцилиндра и размещенного в гидростатических подшипниках, отличающийся тем, что, с целью упрощения системы питания узла, и повышения надежности, экономичности и жесткости узла, упорные подшипники расположены вне рабочих полостей гидроцилиндра, эффективная площадь поршня которого в-каждой ра бочей’полости меньше эффективной площади упорного подшипника, причем каждый из подшипников взаимодействует с соответствуюшей рабочей полостью гилропилиндра.
2. 2. Узел по π. 1, отличающийся тем, что упорные подшипники выполнены на торцах передней опоры шпинделя, а полости гидроцилиндра -- в задней опоре.
3. 3. Узел по π. 1, отличающийся тем, что эффективная площадь поршня в каждой рабочей полости гидроцилнндра в 1,5 — 5 раз меньше эффективной площади соответствующего упорного подшипника.