CC BY
12Решетневс^ие чтения
УДК 62-229.381
М. В. Брунгардт, Я. Ю. Пикалов, С. Н. Шатохин Сибирский федеральный университет, Россия, Красноярск
КОНСТРУКЦИЯ И ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НАГРУЗОЧНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГИДРОСТАТИЧЕСКОЙ ШПИНДЕЛЬНОЙ ОПОРЫ С УПРУГО-ПОДВИЖНОЙ ОПОРНОЙ ВТУЛКОЙ
Приведена конструкция и результаты теоретического исследования нагрузочной характеристики адаптивной гидростатической шпиндельной опоры с упругоподвижной опорной втулкой.
С ростом требований к производительности, точности и виброустойчивости прецизионных, высокоскоростных, а также тяжелых металлорежущих станков снижается возможность эффективного использования в шпиндельных узлах подшипников качения, и их место занимают гидростатические опоры, в том числе адаптивные, которые могут иметь нагрузочную характеристику с большим диапазоном отрицательной податливости.
Известны технические решения для радиальных и радиально-осевых гидростатических шпиндельных опор с упругоподвижной опорной втулкой, установленной на эластомерной оболочке [1-4]. Однако опубликованы только результаты исследования статических нагрузочных характеристик радиальной опоры с упруго-подвижной опорной втулкой и пассивным нагнетанием рабочей жидкости [5]. В СФУ теоретически исследованы статические нагрузочные характеристики радиальной гидростатической шпиндельной опоры с упруго подвижной опорной втулкой и актив -ным нагнетанием рабочей жидкости (рис. 1).
В корпусе 1 на эластомерной оболочке 2, которая имеет четыре прямоугольных выреза, образующих управляющие камеры 3, установлена упруго подвижная втулка 4. В отличие от опоры, исследованной в [5], управляющие камеры имеют дросселирующие щелевые зазоры \ = Н^ - ев • cos j между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью подвижной втулки, где ев - радиальный эксцентриси-
тет втулки относительно корпуса, ф - окружная координата, Н10 - значение Н при ев = 0. Втулка 4 имеет на внутренней цилиндрической поверхности два ряда несущих карманов 5, разделенных кольцевым пояском шириной l2, по краям каждого ряда несущих карманов выполнены дросселирующие пояски шириной l1.
По окружности карманы разделяются осевыми поясками шириной r2y. Рабочие поверхности поясков образуют со шпинделем 6 дросселирующий щелевой зазор Н = Но - е • cos j, где е - радиальный эксцентриситет шпинделя относительно втулки. Управляющие камеры через каналы 7 соединены с несущими карманами, а через каналы 8 - с гидростанцией, нагнетающей в опору рабочую жидкость под постоянным давлением рн = const (на рисунке не показана).
Теоретическое исследование нагрузочной характеристики рассматриваемой опоры (рис. 2) проведено при следующих допусках:
- оси упругоподвижной втулки и шпинделя при нагружении опоры параллельны;
- течение рабочей жидкости в дросселирующем щелевом зазоре Н1, а также на кольцевых поясках l1 в дросселирующем щелевом зазоре Н происходит только в осевом, а на осевых поясках, разделяющих несущие карманы, - только в окружном направлениях;
- влияние вращения шпинделя на нагрузочную ха -рактеристику не учитывается.
Перспективные материалы и технологии в аэрокосмической отрасли
3
4 5
ч0 \ ч \ ч \ ч 2 0 4 0 6 0 8
ч ч N. Ч \ \
ч ч ^Чу^ ч.
Рис. 2. Нагрузочные характеристики исследуемой опоры:
1 - перемещение шпинделя е(Е); 2 - перемещение упруго-подвижной втулки ев(Е); 3, 4 -изменение давления ркн в нагружаемых и ркр в разгружаемых несущих карманах; 5 - перемещений шпинделя е(Е) в обычной гидростатической опоре пассивного типа
На графиках видно показывают, что при Е = 0,65 нагрузочные характеристики имеют бифуркационную границу, которая соответствует значению
екр = -ев -Н0 = -1,6 екр = \-Hw = -1,5. Результаты анализа показывают, что для получения нагрузочной характеристики с отрицательной податливостью необходимо, чтобы площадь управляющих камер была не менее чем в 1,5 раза больше площади несущих карманов; Ню < 2; E = 0,34...0,5 МПа .
Библиографические ссылки
1. Hydrostatic plain bearing: ра1 US № 3407012. НКИ 308-122 / Siebers G. 1968.
2. Fluid-lubricated bearing : pat. 1467911 GB, Int.0l. F 16C32/06. / L. Brezeski, Z. Kazimierski, A. Siwek. 1977.
3. Шатохин С. Н. Опора скольжения : a. с. № 1705628 СССР, МКИ, F 16 С 32/06 ; опубл. 15.01.1992, Бюл. № 2.
4. Гидростатическая опора : a. с. №1784772 СССР, МКИ, F 16 С 32/06 / С. С. Шатохин ; опубл. 30.12.1992, Бюл. № 48.
5. Радиальный гидростатический подшипник с эла-стомерным компенсатором перемещения / В. А. Код-нянко // Проблемы машиностроения и надежности машин. 1993. № 1. С. 19-27.
S. N. Shatohin, M. V. Brungardt, Y. Y. Pikalov Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk
DESIGN AND THEORETICAL RESEARCH LOADING CHARACTERISTICS OF HYDROSTATIC SPINDLE BEARING SUPPORT WITH ELASTICALLY MOVING SUPPORTING SLEEVE
The paper presents construction and results of theoretical research of loading characteristic of adaptive hydrostatic spindle bearing with elastic shifting supporting sleeve...
© Брунгардт М. В., Пикалов Я. Ю., Шатохин С. Н., 2012
УДК 621.923.9
Е. А. Васильева, И. В. Жуковская, А. К. Васильев, Е. А. Опейкин, С. К. Сысоев
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
ВЫБОР СПОСОБА ОБРАБОТКИ УЛИТОК ТУРБОНАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ
Спроектирована и изготовлена экспериментальная установка для исследования процесса отделки улиток корпусов турбонасосных агрегатов.
При обработке улиток в корпусах турбонасосных агрегатов (ТНА) после чистового фрезерования получается шероховатость 3,2...6.3 мкм. Крыльчатки внутри корпуса ТНА вращаются со скоростью до 40 000 мин-1, поэтому для повышения КПД ТНА за счет уменьшения пристеночного сопротивления необходимо обеспечить в улитках корпуса направленную по потоку компонентов шероховатость до 0,8 мкм.
В производстве для обработки внутренних поверхностей каналов используется виброабразивная
обработка [1]. Внутрь корпуса засыпаются абразивные гранулы и корпусу сообщается вибрационное движение в трех взаимно перпендикулярных плоскостях - происходит интенсивная и равномерная зачистка поверхности. Этот процесс применяется для уменьшения шероховатости сложных поверхностей довольно крупных корпусных деталей. При ограниченных размерах внутри корпуса трудно создать относительное движение абразивных гранул, обеспечивающее эффективное резание металла, поэтому, как
