Многоклиновый самоустанавливающийся подшипник и способ его сборки

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в шпинделях металлорежущих станков Цель изобретения - повышение точности и надежности контроля нагрузки на шпиндель Многоклиновый самоустанавливающийся подшипник содержит корпус 1, шпиндель 5, самоустанавливающиеся вкладыши 2 смонтированные на упругом элементе 3 В голо4 вке упругого элемента закреплен шток 6, опорная поверхность которого связана с преобразователем На упругом элементе 3 выполнена шейка, смещенная относительно его оси. К лыске может быть прикреплен подвижный элемент электротехнического преобразователя. Способ сборки многоклинового самоустанавливающегося подшипника заключается в следующем. В осевое отверстие упругого элемента 3 монтируют шток б с граненой частью, регулируют положение лыски штока и отрезают граненую часть Затем заклепывают шток 6 и собирают вкладыши 2 со шпинделем 5. При нагрузке на вкладыше 2 усилие через шейку упругого элемента 3 передается на шток 6, конец которого, связанный с преобразователем , перемещается. Перемещения штока регистрируются и в зависимости от этого выдается команда на перемещение упругого элемента 3. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 8 ил. со С 1 о ю hO ю 8 Фм.1

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>)s F 16 С 23/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

00 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

° s ° е ут

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4606384/27 (22) 21.11.88 (46) 30.01,91. Бюл. ¹ 4 (71) Вильнюсский инженерно-строительный институт (72) А.-Г.Ю. Марцинкя вичюс (53) 621,822.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹746135,,кл. F 16 С 23/04, 1977, (54) МНОГОКЛИНОВЫЙ САМОУСТАНАВЛИВАЮЩИЙСЯ ПОДШИПНИК И СПОСОБ

ЕГО СБОРКИ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в шпинделях металлорежущих станков. Цель изобретения — повышение точности и надежности контроля нагрузки на шпиндель.

Многоклиновый самоустанавливающийся подшипник содержит корпус 1, шпиндель 5, самоустанавливающиеся вкладыши 2, смонтированные на упругом элементе 3. В голо„„. Ц„„1624221 А1 вке упругого элемента закреплен шток 6, опорная поверхность которого связана с преобразователем. На упругом элементе 3 выполнена шейка, смещенная относительно его оси. К лыске может быть прикреплен подвижный элемент электротехнического преобразователя. Способ сборки многоклинового самоустанавливающегося подшипника заключается в следующем, В осевое отверстие упругого элемента 3 монтируют шток 6 с граненой частью, регулируют положение лыски штока и отрезают граненую часть. Затем заклепывают шток 6 и собирают вкладыши 2 со шпинделем 5. При нагрузке на вкладыше 2 усилие через шейку упругого элемента 3 передается на шток 6, конец которого, связанный с преобразователем, перемещается. Перемещения штока регистрируются и в зависимости от этого выдается команда на перемещение упругого элемента 3, 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 8 ил, 1624221

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в шпинделях металлорежущих станков, Целью изобретения является повышение точности и надежности контроля нагруэ.;и на шпиндель.

На фиг,1 показан многоклиновый самоустанавливающий:я подшипник с собранным в нем упругим элементом с продольнь м штоком и преобразователем, разрез; на фиг,2 — резрез одного лишь упругого элемента в сборе с собранными в нем продольным штоком и индуктивным преобразователем; на фиг.3 — разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 — разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.5— упругий элемент, собранный в регулируемой опоре многоклинового подшипника; на фиг.б — упругий э .мент, предназначенный для связи с регулировочным элементом: на фиг.7 — разрез В-В на фиг.б; на фиг.8 — вид с TopUa упругого элемента с установленной измерительной полукрыш кой, Многоклиновый самоустанавливающийся подшипник содержит корпус 1, самоустанавливающиеся вкладыши 2, один из которых смонтирован на головке ynpvroro элемента 3. другие — на обычных упорных штырях 4. Вкладыши 2 охватывают шейку шпинделя 5. B осевом отверстии головки упругого элемента 3 жестко закреплен продольный шток б. Средней частью шток б оасположен с зазором в осевом отверстии упругого элемента 3. Другой конец штока б контактирует с измерительным наконечником преобразсзателя 7 опорной поверхностью. Упругий элемент 3 в резьбовом отверстии корпуса 1 контрится кон-ргайкой

8. Упругий элемент 3 выполнен с шейкой 9, расположенной между головкой упругого элемента 3 и его посадочной частью. Ось шейки 9 смещена относительно оси посадочной части упругого элемента на величинч е. При этом толщина стенки шейки 9 л.еньше со стороны смещения ее оси, чем с про-.ивоположной. Штыри 4 в других резьбовых отверстиях корпуса 1 законтрены контргайками 10 с уплотнительными шайбами 11. Внутреннее отверстие упругого элемечта 3 закрыто крышкой 12.

В варианте с индуктивным преобразователем, собранным непосредственно в отверстии упругого элемента 3, в крышке 12 имеется упругая перемы;а 13, при помощи которой посадочная часть крышки соединена с шейкой 14, в вырезах которой собраны два магнитных сердечника 15 с катушками

16. В качесгье сердечника индуктивного преобразователя служит пластинка 17. при помощи винта 1R закрепленная нэ продольном штоке 6. Магнитные сердечники 15 з.

55 креплены в шейке 14 крышки 12 при помощи крышек 19. Сбоку в шейку 14 упирается торцом сегулировочный винт 20, собранный на резьбе в отверстии упругого элемента 3 продольного штока 6, На штоке имеется граненая концевая часть 21. предназначенная для регулировки углового поворота штока 6 вокруг его оси при сборке и подлежащая удалению после сборки.

В случае, когда подшипник соединен с устройством автоматической регулировки зазора между вкладышем 2 и шпинделем 5. на посадочной части упругого элемента 3 выполнена проточка, в которой размещены шарики 22. Посадочная часть упругого элемента размещена в корпусе опоры 23. При этом через ролики 24 упругий элемент соединен с регулировочным клином 25. Клин 25 посредством штифта 26 соединен со штоком поршня 27 регулировочного гидроцилиндра 28, С другой стороны клин 25 посредством роликов 24 упирается в самоустанавливающуюся полусферическую опору 29. которая упирается в крышку 30.

Тарельчатая пружина 31 с одной стороны упирается в корпус опоры 23, с другой— в торец упругого элемента 3. и прижимает этот элемент посредством роликов 24 к клину 25 и опоре 29. Прикрепленный к штоку б подвижный элемент электромеханического преобразователя — пластина 32 в данном случае служит в качестве среднего электрода емкостного преобразователя. Она расположена с зазором между двумя крайними электродами 33 и 34. Пластинка 33 прикреплена к внутренней стенке окна, вырезанного в шейке упругого элемента 3. Пластинка

34 закреплена на пластинке 33 через дополнительные прокладки 35, толщина которых выбрана так, чтобы обеспечить нужный зазор между средним электродом 32 и крайними электродами 33 и 34 дифференциального емко тного преобразователя. Опорная поверхность продольного штока 6 для преобразователя выполнена в виде лыски 36 с крепежными отверстиями для подвижного элемента электромеханического преобразователя. В случае ecr и преобразователь индуктивный, подвижным элементом является сердечник индуктивного преобразователя — пластинка 17. А когда преобразователь емкостной, то подвижным элементом является средний электрод емкостного преобразователя — пластина 32.

Напротив крепежных отверстий лыски

36 продольного штока 6 выполнен продольный вырез 37 и поперечное отверстие 38.

Опорная поверхность лыски 36 для преобразователя должна быть перпендикулярна оси 39 упругого элемента 3.

1624221

Опоры качения регулируемого подшипника собраны в сепараторах 40, 41 и 42, Полукрышка 43 устанавливается по отверстиям 44 на торце упругого элемента 3.

При этом ее плоскость 45 расположена перпендикулярно оси 39, Подшипник (фиг.1) собирают следующим образом.

Сначала в отверстие головки упругого элемента 3 эапрессовывают с небольшим натягом (порядка 3-10 MKM) шток 6. Далее по отверстиям 44, просверленным ь верхнем торце элемента 3, устанавливают полукрышку 43 и измеряют ширину Л паза, образованного между плоскостью 45 полукрышки 43 и плоскостью лыски 36 штока 6.

Для измерения могут испольэовать щупы либо лупу Брюнеля. Если ширина паза по его длине не постоянна, т.е. плоскость лыски штока 6 не параллельна плоскости 45, на граненую, например шестигранную концевую часть 21 штока 6, накидывают ключ с соответствующим шестигранным отверстием и шток 6 поворачивают так, чтобы плоскость его лыски стала параллельной плоскости 45 полукрышки 43. Затем полукрышку 43 снимают, концевую часть 21 срезают(например, ножовкой). При этом натяг (3-10 мкм) между первой шейкой штока 6 и отверстием в головке штыря препятствует самовольному провороту штока 6 при отрезке концевой части 21 и нарушению отрегулированного положения лыски на штоке 6, Затем шток 6 подпирают в торец в конце, где находится лыска 36, чтобы он не мог сместиться в осевом направлении, и первыи конец штока 6 заклепывают в коническом отверстии головки упругого элемента 3 и выравнивают заподлицо плоскому торцу его полусферической головки. Далее к упругому элементу 3 крепят крышку 12, навинчивают до отказа контргайку 8 с уплотнительным кольцом и упругий элемент

3 заворачивают в резьбовое отверстие корпуса 1. Одновременно с этим в корпус 1 завинчивают два штыря 4. Однако, не довернув их до конца, в отверстие корпуса устанавливают шпиндель 5 и вкладыши 2, после чего вкладыши фиксируют и выставляют нужное положение шпинделя 5 окончательным завинчиванием упругого элемента 3 и штырей 4 в корпусе 1. После этого упругий элемент 3 фиксируют завинчиванием контргайки 8. которая одновременно зажимает уплотнительное кольцо, предохраняющее от течи масла через резьбу иэ корпуса 1. Штыри 4 фиксируют, заворачивая контргайки 10 с уплотнительными шайбами 11. Для измерения упругих деформаций упругого элемента 3 в его от5

55 верстие вставляют и закрепляют преобразователь 7. который измерительным наконечником упирается в лыску штока 6, Если в подшипнике применяют упругий элемент 3 по форме фиг.2, то здесь перед сборкой штока 6 на лыске 36 сначала при помощи винта 18 крепят сердечник 17 индуктивного преобразователя. Затем, как и для вышеописанного случая, шток 6 собирают в отверстии упругого элемента 3, одевают полукрыш ку 43 и выверяют параллельность сердечника 17 к плоскости

45, отрезают граненую часть 21 и шток 6 ! эаклепывают в отверстии головки упругого элемента 3. Затем снимают полукрышку 43 и ставят на ее место крышку 12 с собранными в ней магнитными сердечниками 15 с обмотками 16 индуктивного преобразователя. При этом магнитные сердечники 15 при сборке ориентированы так, что посадка крышки 12 по отверстиям 44 обеспечивает параллельность плоскости их торцов к заранее отрегулированному (no вышеописанному способу) направлению плоскости сердечника 17. Окончательную электрическую балансировку индуктивного преобразователя осуществляют при помощи винта

20 после сборки. Бинт 20 упирается в шейку

14. поэтому при его вращении упругая перемычка 13 прогибается и магнитные сердечники 15 перемещаются относительно сердечника 17.

Упругий элемент 3 (фиг.6. 7) собирают следующим образом. Сначала, как и для фиг.1, шток 6 устанавливают в отверстии головки упругого элемента 3. Затем к корпусу упругого элемента крепят электрод 33 емкостного преобразователя. Через продольный вырез 37 вставляют пластину 32 и крепят ее к лыске 36 штока 6 при помощи винта 18, вставляемого через отверстие 38.

Далее при помощи щупов измеряют с двух диаметрально противоположных сторон зазор между электродом 33 и пластиной 32.

Если зазор неодинаковый, его регулируют поворотом штока 6 вокруг оси при помощи ключа, набрасываемого на граненую часть

21 (фиг.2). После регулировки зазора шейку

21 отрезают, через внутреннее осевое отверстие в упругом элементе 3 подпирают ( шток 6 в торец с конца, где находится лыска, и переднюю шейку штока 6 заклепывают в коническом отверстии головки штыря. Затем на электрод 33 с диаметрально противоположных сторон устанавливают дополнительные прокладки 35. на них сверху ставят электрод 34 и крепят винтами к корпусу, После этого на упругий элемент 3 надевают тарельчатую пружину 31 (фиг.5), и

1624221 на шариках 22 с сепараторами 40 и 41 собирают в корпусе опоры 23, завинченном резьбовой шейкой в корпусе 1 так, что головкой упругий элемент 3 входит в полусферическое отверстие вкладыша 2 подшипника, установленного. как описано, над шпинделем

5. Затем устанавливают нижние ролики 24 с сепаратором 42, к.,ин 25, гидроцилиндр 28, собранный с поршнем 27, при помощи штифта 26 соединяют шток псршня 27 с клином 25, устанавливают верхние ролики

24 с сепаратором 42, полусферическую опору 29 и крышку 30. Первоначально положение вкладыша 2 относительно шпинделя 5 регулируют за счет положения крышки 30 по высоте, для чего между установочной плоскостью крышки 30 и торцовой плоскостью корпуса опоры 23 .танавливают прокладку соответствующей толщины (на фиг.5 эта прокладка не показана), и крышку крепят винтами к корпус, опоры 23, Положение других вкладышей подшипника регулируют штырями 4, как описано для случая фиг,1, Действигельный же зазор в работе подшипника между шпинделем и вкладышами регулируют автоматически за счет перемещ ния клина 25 от штока поршня 27. Клин 25, перемещаясь, перемещает упругий элемент 3.

Многоклиновь и самоустанаеливающийся подшипник работает следующим образом

Электрические преобразователи подключены к сети питания (не показано). При вращении шпинделя 5 между шпинделем и вкл дышами 2 образуется гидродинамический клин смаз и, который дав т на вкладыши и старается QTToëê уть их в радиальном направлении. Радиальная сила сх атия от вкладыша передается на головку упругого элемента 3 и действует вдоль его оси. Эта сила воспринимается шейкой 9 упругого элемента 3. Так как шейка 9 расположена эксцентрично по отношению к продольной оси упругого элемента 3, то от радиальной силы F, действующей вдоль оси упругого элемента, на шейке возникает момент изгиба

M=F е, где е — величина эксцентриситета центра тяжести поперечного сечения шейки 9 по отношению к оси упругого элемента 3.

Пт действия момента изгиба шейка прогибается, От этого продольный шт ок 6 поворачивается под углом по отношению к продольной оси упругого элемента 3. Величина поворота измеряется в одном случае преобразователем 7, B другом случае от поворота штока 6 сердечник 17 индуктивного преобразователя смещается относительно магнитных сердечников 15, к одному из них приближаясь. а ттносительно другого удаля.".сь. От эгого меняется магнитное сонро

55 тивление в преобразователе, преобразователь выдает электрический сигнал соответственно величине смещения сердечника 17.

B третьем случае смещается средний электрод 32 емкостного преобразователя относительно электродов 33 и 34, Поэтому меняется емкость между електродами, преобразователь выдает соответствующий электрический сигнал. Полученный сигнал может быть использован как для измерения силы, действующей на упругий элемент. в том числе силы резания, так и для управления процессом обработки.

Для индуктивного преобразователя, показанного на фиг.2, винт 20 используется для регулировки начального сигнала с преобразователя, Для этого винт 20 поворачивается в резьбе, упорным концом воздействует на наружную поверхность шейки 14 крышки 12, прогибает упругую перемычку 13 и смещает магнитные сердечники 15 относительно сердечника 17. При этом исходный сигнал с преобразователя регулируется, например, на ноль, тем самым балансируется преобразователь.

В случае, когда упругий элемент 3 использован для взаимосвязи с регулировочным клином 25, сигнал с преобразователя используется и для регулировки зазора (тем самым гидродинамической силы) в соединении вкладыша 2 со шпинделем 5 для обеспечения точности вращения шпинделя 5 в подшипниках, и для измерения силы резания, Для этого на холостом ходу регулируется заданная величина гидродинамической силы в подшипнике. Сигнал с преобразователя после усиления в электронном усилитег,е передается на гидравлический распределитель с электроуправлением (последние не показаны). Распределитель управляет перемещением штока поршня 27 гидроцилиндра 28 так, чтобы гидродинамическая сила установилась заданной величины. После этого управление гидроцилиндром отключается, шток поршня

27 стоит на месте, и в рабочем ходу по отклонению показаний преобразователя от показаний. отрегу ировзнных на холостом ходу, оценивается сила резания. Гак как продольный шток 6 намного длиннее шейки упругого элемента, он передает деформацию прогиба шейки на преобразователь в увеличенном масштабе, т,е. используешься е качестве мультипликатора упругих перемещений, что при большой жесткости упругого элемента обеспечивает повышенную чувствительность измерений, а поскольку температурные деформации не оказывают влияния на точность измерений, то повышается и надежность контроля, 1624221

Формула изобретения

1. Многоклиновый самоустанавливающийся подшипник, содержащий корпус, шпиндель. самоустанавливающиеся вкладыши, расположенные вокруг шпинделя, по крайней мере один иэ которых смонтирован в корпусе на упругом элементе, выполненном с осевым отверстием и состоящим из головки и посадочной части, и продольный шток, одним концом жестко закрепленный в упругом элементе, а другим связан с преобразователем. отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности контроля нагрузки на шпиндель, упругий элемент выполнен с шейкой, расположенной между головкой упругого элемента и его посадочной частью, ось шейки смещена относительно оси посадочной части упругого элемента, при этом толщина стенки шейки меньше со стороны смещения ее оси, чем с противоположной, причем закрепленный конец продольного штока размещен в головке упругого элемента, а на конце, связанном с преобразователем, выполнена опорная поверхность для преобразователя, при этом средняя часть штока размещена с зазором в осевом отверстии упругого элемента.

2. Подшипник по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения размеров упругого элемента и упрощения его сборки, в корпусе преобразователь выполнен электромеханическим с подвижным элементом, опорная поверхность продольного штока для преобразователя выполнена в виде лыски с крепежными отверстиями для подвижного элемента.

3. Подшипник по пп,1 и 2, о т л и ч а юшийся тем, что преобразователь выполнен индуктивным, а подвижный элемент — в виде сердечника.

4. Подшипник по пп. 1-3, о т л и ч а юшийся тем, что преобразователь выполнен емкостным, а подвижный элемент — в виде среднего электрода.

5. Подшипник по пп.1 и 2, о т л и ч а юшийся тем, что. с целью автоматической

5 регулировки зазора между вкладышем и шпинделем и уп„ощения сборки, на посадочной части упругого элемента выполнена проточка. а напротив крепежных отверстий лыски продольного штока выполнено попе10 речное отверстие и продольный вырез. б. Способ сборки многоклинового самоустанавливающегося подшипника. заключающийся в том, что в осевом отверстии упругого элемента монтируют продольный

15 шток, затем устанавливают вкладыши подшипника и шпиндель, после чего регулируют положение оси шпинделя относительно корпуса посредством перемещения упругих элементов, отл ич а ю щийс ятем,что, с

20 целью повышения точности и надежности контроля нагрузки на шпиндель, продольный шток со стороны, противоположной лыске, изготавливают концевой частыми после установки его с натягом в осевом отверстии

25 головки упругого элемента поворачивают вокруг оси штока за его граненую концевую часть, регулируя разворот лыски продольного штока относительно оси посадочной части упругого элемента, после чего граненую

30 концевую часть штока отрезают и заклепывают его в головке упругого элемента.

7. Способ по п б. отличающийся тем. что перед регулировкой разворота лыски продольного штока, подвижный элемент

35 электромеханического преобразователя вставляют в упругий элемент через продольный вырез, после чего через поперечное отверстие упругого элемента винт вводят в крепежное отверстие на лыске продольного

40 штока и закрепляют подвижный элемент в нем. затем регулируют положение подвижного элемента электромеханического преобразователя относительно неподвижных частей последнего.

1624221

19 РО 1Ф 12

1б

17

Фиг. Г б б-б

1624221

В-В

Фиг. 7

1624221

Фиг. 8

Составитель А. Бабенко

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Л. Пилипенко

Редактор М. Бандура

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 179 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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