Шпиндельный узел машины сварки трением

 

ШПИНДЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ МАШИНЫ СВАРКИ ТРЕНИЕМ, содержащий корпус, последовательно расположенные в нем радиально-упорные подваипники качения , наружные кольца которых уста ,н6вленн в корпусе посредством гидроопор , соединенных с цилиндром осевого сжатия, а внутренние кольца установлены с возможностью взаимодействия со шпинделем, отличающийся темг что, с целью повышения жесткости.шпиндельного узла путем улучшения фиксации шпинделя в радиальном направлении, каждая из гидроопор выполнена в виде размешенных между соседними наружными кольцами подшипниковдвух уплотненных относительно корпуса и между собой кольцевых поршней, площадь каждого из которых равна площади поршня цилиндров осевого сжатия, поделенной на число подшипников и умноженной на порядковый номер гидроопоры, считая со стороны приложения осевого усилия. (Л ел ж 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(59 В 23 К 20 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ABTOPCHCNNV. СВИДЕТЕЛЬСТВЪГ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ: CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬГПФ (21) 3330092/25-27 (22) 17;08.81 (46) 07.12.83. Бюл. 9 45 (72) В.П. Воинов, Н.И. Ведерников, Е.И. Левертов.и В.И. Бучина (71) Конструкторско-технологический инсвитут автоматизации и механизации в автомобилестроении (53) 621.791.14(088.8) (56) 1. Патент СЩ Р 3578232, кл. 228-2, 1971 (прототип). (54)(57) ШПИНДЕЛЬНЫЯ УЗЕЛ MAlllHHbl

СВАРКИ ТРЕНИЕХ; содержащий корпус, последовательно расположенные в нем радиально-упорные подшипники качения, наружные кольца которых уста,,новлены в корпусе посредством гидроопор, соединенных с цилиндром осевого сжатия, а внутренние кольца установлены с возможностью взаимодействия со шпинделем, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения жесткости.шйиндельного узла путем улучшения фиксации шпинделя в радиальном направлении, каждая из гидроопор выполнена в виде размещенных между соседними наружными кольцами подшипников двух уплотненных относительно корпуса и между собой ксльцевых поршней, ° площадь каждого нз которых равна площади поршня цилиндров осевого сжатия, поделенной на число подшипников н умноженной на порядковый номер гндроопоры, считая со стороны Я приложения осевого усилия.

1058744

Изобретение относится к машиностроению и может, быть использовано в машинах для сварки трением, работающих в условиях больших осевых нагрузок с высокими скоростями вращения.

Наиболее близким к изобретению

:является узел шпинделя машины для сварки трением, содержащий корпус, последовательно расположенные в нем радиально-упорные подшипники каче- 1О ния, наружные кольца которых установлены в корпусе посредством гидроопор, соединенных с цилиндром осевого сжатия, а внутренние кольца установлены с воэможностью вэаи модейсввия со шпинделем f1) .

Равномерность распределения осевой нагрузки между размещенными последовательно радиально-упорными подшипниками обеспечивается в таком узле путем установки их на гидроопорах. Каждая гидроопора состоит иэ поршня, в котором размещено наружное кольцо подшипника, à сам поршень размещен в цилиндре, установленном в корпусе шпиндельного узла. Полость гидроцилиндра соединена трубопроводом с цилиндром осе,вого сжатия.

Ипиндельный узел характеризуется недостаточной жесткостью в радиальном направлении. Установка каждого подшипника в корпусе узла с помощью гидравлической опоры, состоягей из цилиндра с поршнем, в котором непосредственно размещается наружное кольцо подшипника, не позволяет использовать их для фиксации шпинделя в радиальном направлении, поскольку при сопряжении всех;элементов беэ зазора, суммарная величина неточнос- 40 ти их изготовления может вызвать значительную деформацию шпинделя и радиальную, перегрузку подшипников.

Целью изобретения является повышение жесткости шпиндельного узла путем улучшения фиксации шпинделя в радиальном направлении, Указанная цель достигается тем, что в шпиндельном узле машины сварки трением, содержащем корпус, последовательно расположенные в нем радиально-упорные подшипники. качения, наружные кольца которых .становлены в корпусе посредством гидроопор, соединенных с цилиндром осевого сжатия, а внутренние кольца установлены с воэможностью взаимодействия со шпинделем, каждая из гидроопор выпоЛнена в виде размещенных между соседними наружными кольцами подшипников двух уплотненных 60 относительно корпуса и между собой кольцевых поршней, площадь каждого из к вторых равна площади поршня цилиндра осевого сжатия, поделенной на число подшипников и умноженной на порядковый номер гидроопоры, считая со стороны приложения осевого усиления, O

На чертеже показан предлагаемый шпиндельный узел, продольный разрез.

Шпиндельный узел состоит из корпуса 1, в котором последовательно размещены радиально-упорные подшипники качения 2, 3, 4 и 5, внутренние кольца которых установлены на шпинделе б. Между внутренними кольцами 7, 8 и 9 подшипников установлены распорные втулки 10. Между наружными кольцами 11, 12 и 13 подшипников установлены уплотненные между собой и корпусом 1 посредством резиновых колец 14 соответственно поршни 15 и 16, 17 и 18. Между поршнями 15 и 16 установлено пружинное кольцо 19, а между поршнями 17 и

18 - пружинное кольцо 20, Полости между поршнями 15 и 16, 17 и 18 соединены трубопроводом 21 с полсстью цилиндра осевого сжатия (не показан) . Площадь каждого из порше, ней 15 и 16 равна — Г„, а каждого из поршней 17 и 18 и где Fq — площадь поршня цилиндра осевого сжатия, о — число последовательно уста новленных радиально-упорных подшипников, воспринимающих осевук нагрузку (в данном случае И =3);

Н„ " - порядковые номера гидроопор, считая со стороны приложения осевой нагруз- ки (в данном случае Чл ="1, а И =2), Ипиндельный узел работает сле- . дующим образом.

Осевая нагрузка на шпинцель б со стороны стыка свариваемых деталей (по стрелке) передается на корпус 1 через подшипники 2, 3 и 4, равномерно распределяясь между ними. Здесь равномерность распределения осевой нагрузки на подшипники обеспечена эа счет того, что площадь каждого из поршней 15 и 16 равна Г а уощадь каждого из оршней 17 и 18 — Гд (где F, — площадь поршня цилиндра осевого сжатия).

При подаче давления в цилиндр осевого сжатия не показан) благодаря трубопроводу 21 одновременно создается давление и в полости между поршнями 15 и 16. В результате этого на наружное кольцо 11 подшипника 4 со стороны поршня 15 действу-. ет усилие равное 1 от усилия осе3 вого сжатия. Это усилие передается через подшипник 4 на шпиндель б и на одну треть уравновешивает усилие осевого сжатия.

1058744

Составитель И.Фелицина

Редактор Г.Гербер Техред:A.À÷ Корректор В. Гирняк

Тираж 1106 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 9666/12

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

На наружное кольцо 12 подшипника

3 со стороны поршня 16 действует усилие также равное от усилия

1 осевого сжатия, а. со стороны поршня

17 — равное - от усилия осевого

2 сжатия, при этом их разность равная усилия осевого сжатия передаетЭ ся подшипником 3 на шпиндель б. Следовательно, подшипник 3 воспринимает вторую треть усилия осевого сжатия. Оставшаяся одна треть усилия осевого сжатия воспринимается подшипником 2 и передается непосредственно через бурт 22 на корпус 1.

Осевая фиксация шпинделя 9 в корпусе 1 и предварительный натяг подшипника 2 осуществляется с по- " мощью дополнительного подшипника 5, гайки 23 и бурта 22. Пружинные кольца 19 и 20 обеспечивают предваритель иый натяг подшипников 3 и 4. Кольцо

19, стремясь разжать поршни 15 и 16,, создает натяг подшипнику 4, а кольцо 20, стремясь разжать поршни 17 и 18, создает натяг подшипнику 3. Все подаипники, установленные на шпинделе, могут воспринимать и радиальную нагрузку, обеспечивая тем самым высокую жесткость шпин„цельного узла.

При этом значительных радиальных перегрузок на один из подшипников не возникает, так как по сравнению с прототипом промежуточные элементы при посадке подшипников в корпус 1 отаут"твуют и точность изготовления посадочных поверхностей может быть обеспечена и пределах допуска на биение колец подшипников. В этих пределах несоосности размещения на10 ружного и вйутреннего колец последовательно установленных подшипников радиальные усилия от деформации шпинделя при его пониженной жесткости значительно меньше радиальных составляющих, возникающих от осевого усилия сжатия на подшипники °

Предлагаемый, шпиндель ный узел машины сварки трением по сравнению

-2О с прототипом обеспечивает высокую работоспособность установленных последовательно радиально-упорных подшипников качения, благодаря их равномерной загрузке, и достаточную

25 жесткость, что важно для повышения соосности свариваемых деталей. При этом конструкция.шпиндельного узла характеризуется простотой, несложна в изготовлении и надежна в работе.