Определение характеристик триботехнического качества поверхности. Определение основных характеристик гидростатических подшипников. Составление трибологических моделей механических систем, страница 5

Ширина осевых перемычек для подшипников с дренажными канавками обычно принимается как b=l; для подшипников без дренажных канавок b=(1,5…2,0)l.

Предварительно величина зазора может быть назначена равной:

D=(3,5…4,5)D×10^-4.

Жесткость ГСП для обеспечения эффективного использования их демпфирующей способности должна назначаться не меньше жесткости шпинделя:

j_п=(1,5…2,0)j_ш                                         (1.1)

где j_п – жесткость шпиндельного узла, определяемая смещением шпинделя в его опорах (ГСП);

j_ш – жесткость шпинделя, как балки, установленной на недеформируемых ножевых опорах, размещенных в центре ГСП.

Жесткость спроектированной опоры должна быть не ниже j_п.

Давление источника питания принимается в пределах 3¸6,3 МПа (при необходимости большее давление подбирается из справочной литературы для серийных насосных установок).

3. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ ГСП

С целью упрощения проектных расчетов далее приведены наиболее распространенные схемы ГСП с оптимизированными формулами расчетов. На рис.3.1 представлены расчетные схемы шпиндельного узла токарного станка с указанием всех действующих нагрузок и методом определения жесткости шпинделя. Все характеристики ГСП рассчитываются при центральном положении подвижного элемента.

Обозначения, принятые в расчетных формулах:

-  j жесткость ГСП (производная реакции масляного слоя ГСП по смещению шпинделя, вызвавшему эту реакцию);

-  j₀ жесткость ГСП при симметричном распределении рабочего зазора (смещение подвижного элемента равно нулю);

-  P_0,5 реакция масляного слоя ГСП на смещение подвижного элемента, равное 0,5D;

-  D радиальный зазор или зазор на одну сторону упорного подшипника при центральном положении подвижного элемента;

-  Р_д сила демпфирования, возникающая в ГСП при движении шпинделя из центрального положения со скоростью v в направлении кармана;

-  F_эф эффективная площадь ГСП (площадь, произведение которой на величину давления в кармане подшипника эквивалентно равнодействующей эпюры давления масла в этом кармане);

-  N_w мощность, затрачиваемая на вращение шпинделя в ГСП с угловой скоростью w;

-  Q расход смазки, необходимый для нормальной работы ГСП;

-  R_k гидравлическое сопротивление капиллярной щели, образованной шпинделем и рабочими перемычками кармана, при центральном положении подвижного элемента;

-  R_др гидравлическое сопротивление дросселя, определенное при центральном положении шпинделя (определяется только для дросселей, сопротивление которых зависит от положения шпинделя);

-  D_опт ,m_опт зазор в ГСП и динамическая вязкость рабочей жидкости, при которых обеспечивается минимум затрат энергии, расходуемой на прокачивание рабочей жидкости и вращение шпинделя с заданной угловой скоростью;

-  m динамическая вязкость масла, используемого в ГСП;

-  Р_н давление смазки, подводимой к ГСП (обеспечивается насосной установкой);

-  h КПД насосной установки;

-  n отношение гидравлического сопротивления радиальных перемычек к гидравлическому сопротивлению осевых перемычек, определенное при центральном положении шпинделя;

-  m отношение гидравлического сопротивления участка рабочих перемычек ГСП к гидравлическому сопротивлению дросселя, определенное при центральном положении шпинделя.

Рис.3.1. а) Шпиндельный узел токарного станка;

б), в), г), д) расчетные схемы

1 – шпиндель; 2 – кулачковый патрон; 3 – деталь; 4, 5 – зубчатые колеса; 6 – комбинированный ГСП; 7 – радиальный ГСП.

Рис.3.2. Радиальный ГСП с дренажными канавками

;           

;              

;                 ;          

Оптимизированные формулы при L=D; l=b=0,1D; j=0,4p; m=1; e=0,5D

; ;

Рис.3.3. Радиальный ГСП с дренажными канавками (внутреннее дросселирование)

;

;    

;       ;                    ;           

;        

Оптимизированные формулы при L=D; l=b=0,05D; D_др=6d_др=0,2D; j=0,4p; j_др=0,25p; m=1; l=2,6; e=0,5D

; ; 

Рис.3.4. Радиальный ГСП с дренажными канавками (наружное дросселирование)

; 

;    

;       ; ;        

Оптимизированные формулы при L=D; l=b=0,1D; l_ш=0,2D; m=1; l_к=0,05D; j=0,4p; l_др=0,512l; e=0,5D

;  ;      

Рис.3.5. Радиальный ГСП без дренажных канавок

;    

;   

;       ;