Оценка эффективности работы ШУ на газостатических опорах с пористыми вставками выполнена путем экспериментального сопоставления их выходных характеристик с характеристиками шпинделей, установленных на газовые подшипники с питающими отверстиями.
Разработанный в КнАГТУ универсальный опытный стенд, моделирующий работу ШУ на газостатических подшипниках, позволил провести сравнительные экспериментальные исследования выходных характеристик шпинделей. Для выполнения поставленной задачи в составе стенда предусмотрены две взаимозаменяемые подшипниковые сборки. Одна сборка включает радиальные газостатические опоры с пористыми вставками шпоночной формы, другая - радиальные газостатические опоры с питающими дроссельными отверстиями.
Сравнение выходных характеристик - нагрузки и жесткости на шлифовальном круге ШУ проведено при одинаковых значениях параметра режима, представляющего собой отношение перепадов давления вдоль смазочного слоя и на ограничителе расхода, числа сжимаемости, пропорционального частоте вращения шпинделя, удлинения подшипников и давления наддува газовых опор. Подшипникам с питающими отверстиями и пористыми вставками соответствовал параметр режима 5,49. Такое значение параметра режима газовых опор с питающими отверстиями обеспечивалось при абсолютном давлении наддува 0,297 МПа. Подшипники с дросселирующими отверстиями имели две линии наддува с двенадцатью питателями в ряду диаметром 0,5 мм. Сравнительно большое число отверстий в ряду наддува объясняется стремлением минимизировать депрессию давления между питателями с целью получения наиболее высоких значений жёсткости и несущей способности газовых опор. Сравниваемые модели ШУ имели одинаковое удлинение передней и задней газовой опоры, раздвижку линий наддува опор, раздвижку подшипников и вылет шпинделя. В процессе проведения комплекса экспериментов использовался один и тот же шпиндель.
Эксперименты проведены при работе опор ШУ в режиме подвеса (при невращающемся вале) и гибридном режиме работы (при вращающемся вале).
Результаты экспериментальных исследований при работе газовых опор в режиме подвеса показывают, что шпиндельный узел на опорах с пористыми вставками при относительном смещении передней опоры 0,2 несет нагрузку на консоли вала примерно на 60% больше, чем у пневмошпинделя на газостатических подшипниках с питающими отверстиями. Попытка увеличить на последнем нагрузку не увенчалась успехом, что объясняется потерей жесткости опор ШУ.
Жесткость на шлифовальном круге при относительном смещении передней опоры на 0,1 у ШУ на подшипниках с питающими отверстиями ниже на 62%, чем у ШУ с частично пористыми опорами, а уже при относительном смещении 0,2 жесткость газовых опор с питающими отверстиями в режиме подвеса не обеспечивается.
Результаты экспериментальных исследований модели ШУ при работе газовых опор в гибридном режиме свидетельствуют, что в диапазоне изменения числа сжимаемости 0,21...0,34 (при увеличении частоты вращения шпинделя) выходные характеристики модели ШУ на опорах с пористыми вставками выше, чем на подшипниках с питающими отверстиями. Так, при относительном смещении передней опоры, равном 0,2 и 0,3, нагрузка на шлифовальном круге больше в среднем на 53% и 48% соответственно, а жесткости на 41% и 28% соответственно.
Итоги экспериментов наглядно демонстрируют преимущества применения в высокоскоростных ШУ газостатических подшипников с пористыми вставками.
Библиографическая ссылка
Космынин А.В., Шаломов В.И. CРАВНЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ШПИНДЕЛЬНЫХ УЗЛОВ ШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКОВ НА ГАЗОСТАТИЧЕСКИХ ОПОРАХ // Современные наукоемкие технологии. – 2010. – № 9. – С. 103-104;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=25363 (дата обращения: 04.12.2024).