Аэростатическая шпиндельная опора

 

АЭРОСТАТИЧЕСКАЯ ШПИНДЕЛЬНАЯ ОПОРА, содержащая втулку с системой параллельно подключенных питающих сопел постоянного проходного сечения , расположенных равномерно по окружности , датчики положения вала, управляемые пневмосопротивления с подвижными заслонками и систему автоматического управления , отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона расширяемых нагрузок , улучшения динамических характеристик и повышения надежности опоры, управляемые пневмосопротивления расположены равномерно по окружности втулки и установлены на части питающих сопел так, что входное сечение сопла образует с подвижной заслонкой пневмосопротивления кольцевой канал с регулируемой площадью проходного сечения. т)

СОКИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ1033786

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -=-..;

К А ВТОРСКОЬЛУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю Ч

Cb (21) 3425297/25-08 (22) 20.04.82 (46) 07.08.83. Бюл. № 29 (72) В. П. Легаев, В. С. Погорелый и В. В. Боков (71) Владимирский политехнический институт (53) 621.89(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 552140, кл. В 23 В 17/00, 1975. (54) (57) АЭРОСТАТИЧЕСКАЯ ШПИНДЕЛЬНАЯ ОПОРА, содержащая втулку с системой параллельно подключенных питающих сопел постоянного проходного сечения, расположенных равномерно по окружности, датчики положения вала, управляемые пневмосопротивления с подвижными заслонками и систему автоматического уп- . равления, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона расширяемых нагрузок, улучшения динамических характеристик и повышения надежности опоры, управляемые пневмосопротивления расположены равномерно по окружности втулки и установлены-на части питающих сопел так, что входное сечение сопла образует с подвижной заслонкой пневмосопротивления кольцевой канал с регулируемой площадью проходного сечения.

1033786

Изобретение относится к машиностроению, и может быть использовано, например в металлорежущих станках.

Известен двухопорный аэродинамический шпиндельный узел, каждая опора которого выполнена в виде втулки с системой питающих сопел с постоянным проходным сечением, равномерно распределенных по окружности, и снабженная системой автоматического управления (САУ) с датчиками положения (1) .

Недостатком данного устройства являются относительно низкие динамические характеристики за счет наличия между источником питания и питающими соплами дополнительной камеры с входным дросселем либо регулятора перепада давления.

Дополнительная камера либо каналы, соединяющие регулятор перепада давлений с питающими соплами (в данном случае их можно рассматривать как дополнительная камера), довольно значительно ухудшают динамические характеристики аэростатических опор, а также снижают диапазон воспринимаемых нагрузок. Последнее происходит в результате того, что к питающим соплам поступает только часть давлений питания, которое предварительно редуцируется либо входным дросселем, либо регулятором перепада давлений. Кроме того, в процессе работы под нагрузкой при отказе по какимлибо причинам системы автоматического управления. (САУ) у таких аэростатических шпиндельных опор возможен задир рабочих поверхностей и выход опор из строя.

Цель изобретения — расширение диапазона воспринимаемых нагрузок, улучшение динамических характеристик и повышение надежности аэростатической шпиндельной опоры.

Поставленная цель достигается тем, что в аэростатической шпиндельной опоре, содержащей втулку с системой параллельно подключенных питающих сопел постоянного проходного сечения, расположенных равномерно по окружности, датчики положения вала, управляемые пневмосопротивления с подвижными заслонками и систему автоматического управления, управляемые пневмосопротивления расположены равномерно по окружности втулки и установлены на части питающих сопел так, что входное сечение сопла образует с подвижной заслонкой пневмосопротивления кольцевой канал с регулируемой площадью проходного сечения.

На фиг. 1 показана схема аэродинамической шпиндельной опоры (разрез А-А на фиг. 2); на фиг. 2 — разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез В-В на фиг. 1.

Аэродинамическая шпиндельная опора содержит вал 1, втулку 2 с равномерно распределенными по окружности питающими соплами 3 постоянного проходного сечения, управляемые пневмосопротивления 4, установленные непосредственно на входе в за2 зор 5 опоры.и имеющие общее питание с питающими соплами 3 через коллектор 6.

Во втулке 2 установлены датчики положения 7 по двум координатам, которые через преобразователь 8, элемент 9 сравнения, задатчик 10 и высоковольтный усилитель

11, входящие в САУ, управляют величиной открытия заслонки пневмосопротивлений 4.

В качестве управляемых пневмосопротивлений 4 в приведенным примере показаны пневмосопротивления, у которых заслонка закреплена на пакете пьезокерамических пластин, соединенных синфазно. Возможно использование управляемых пневмосопротивленин, построенных и на других принципах, например электромагнитное управление и т.п.

Аэростатическая шпиндельная опора работает следующим образом.

Воздух от источника питания поступает в общий коллектор 6, откуда через питающие сопла 3 с постоянным проходным сечением и управляемые пневмосопротивления

4 попадает в несущий воздушный слой, разделяющий поверхности вала 1 и втулки 2.

При отключении САУ управляемые пневмосопротивления работают также, как питающие сопла 3.

Силы, действующие на вал 1, вызывают уменьшение зазора между валом 1 и втулкой 2 с одной стороны и увеличение его на противоположной стороне. Это влечет за собой увеличение давления в уменьшенном зазоре и уменьшение давления в увеличенном, в результате чего возникает восстанавливающая сила, противодействующая приложенной нагрузке. Наличие управляемых пневмосопротивлений с САУ позволяет получить дополнительную восстанавливающую силу.

Когда вал под нагрузкой перемещается из своего исходного положения, на датчике 7 возникает электрический сигнал, который после преобразования и усиления подается на элемент сравнения, где он сравнивается с сигналом задающего устройства.

Сигнал рассогласования, возникающий на элементе сравнения, после усиления подается на пакет пьезокерамических пластин, изменяющий под действием этого свои размеры и проходное сечение пневмосопротивлений 4, причем САУ подключена к пневмосопротивлениям таким образом, что со стороны меньшего зазора опоры проходное сечение пневмосопротивления увеличивается, а с противоположной стороны уменьшается.

В результате создается дополнительный перепад давлений, который и возвращает вал в первоначальное положение до устранения сигнала рассогласования. Наличие в САУ задатчика 10 позволяет изменить положение вала в опоре на заданную величину.

Разделение системы питающих сопел на две подсистемы, одна из которых с помощью питающих сопел с постоянным проходным

1033786

Составитель Н. Чужанов

Редактор В. Лазаренко Техред И. Верес Кор ректор Г. P е шет ни к

Заказ 5595 39 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 сечением обеспечивает постоянный наддув, а другая с помощью управляющих пневмосопротивлений, подключенных к САУ, обеспечивает стабилизацию положения вала в опоре, позволяет повысить надежность аэростатической шпиндельной опоры. Отсутствие между источником питания и питающими соплами входного дросселя с камерой либо регулятора перепада давлений, также содержащего дополнительные емкости каналов связи, позволяет улучшить динамические характеристики, расширить диапазоны воспринимаемых нагрузок, повысить удельную- жесткость опор.