Шпиндельная опора

 

Использование: машиностроение. Сущность изобретения: шпиндельная опора содержит соосно размещенные в корпусе шпиндель с подшипниками, неподвижный фланец с цилиндрическим элементом, закрепленный в корпусе и фиксирующий наружное кольцо одного подшипника, а также устройство предварительного натяга, выполн енное в виде подпружиненной относительно торца цилиндрического элемента втулки, установленной с возможностью осевого перемещения и контактом с наружным кольцом другого подшипника. Имеет цилиндрический элемент, жестко соединенный с фланцем и выполненный с наружной кольцевой проточкой, на поверхности которой, размещен хвостовик подпружиненной втулки. На поверхности кольцевой проточки выполнен кольцевой паз, в котором размещена резиновая втулка и пластичное магнитореологическое вещество. На внутренней поверхности цилиндрического элемента в зоне кольцевого паза размещен электромагнит, на фланце - переключатель, электрически связанный с электромагнитом , Вал выполнен с гребнем, размещенным с зазором во фланце с возможностью контакта с переключателем. Опора позволяет обеспечить жесткое восприятие обратных осевых сил. 4 ил. ел С

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕ ННОЕ ПАТЕНТНОЕ ведомство сссР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4859065/27 (22) 13.08.90 (46) 30.12,92. Бюл. M. 48 (75) В.ll, Прийдак (56) Авторское свидетельство СССР

М 986614, кл. В 23 В 25/06, 1981.

Авторское свйдетельство СССР

М 1076654, кл. F 16 С 25/06, 1981.

Патент Англии й.. 1258294, кл. F 16 С 25/06, 1971.

Орлов П.И. Основы конструирования.

M. Машиностроение, 1988, т,2, с.435-436, рис,780(а). (54) ШПИНДЕЛЬНАЯ ОПОРА (57) Использование. машиностроение, Сущ ность изобретения:. шпиндельная опора содержит соосно размещенные в- корпусе шпиндель с подшипниками, неподвижный фланец с цилиндрическим элементом, закрепленный в корпусе и фиксирующий наружное кольцо одного подшипника, а также устройство предварительного натяга, выИзобретение относится к машинострое- нию и.может быть использовано в шпиндельных узлах металлорежущих станков.

Известна конструкция, содержащая нагружающее устройство, создающее нагруз ку на подш,пники пропорционально. мощности резания посредством магнитострикЦионной втулки, Недостатком этой конструкции является отсутствие самоустановки подшипников, поэтому зазор-натяг зависит от: износа тел качения, температурных деформаций, деформаций от нагрузок на шпиндель, точности изготовления поды ипникового узла.,, ЯЛ 1784767 А1

js F 16 С 25/06 полненное в виде подпружиненной относительно торца цилиндрического элемента втулки, установленной с возможностью осевого перемещения и контактом с наружным кольцом другого подшипника. Имеет цилиндрический элемент; жестко соединенный с фланцем и выполненный с наружной кольцевой проточкой, на поверхности которой. размещен хвостовик подпружиненной втулки. На поверхности кольцевой проточки выполнен кольцевой паз, в котором размещена резиновая втулка и пластичное магнитореологическое вещество. На внутренней поверхности цилиндрического элемента в зоне кольцевого паза размещен электромагнит, на фланце — переключатель, электрически связанный с электромагнитом. Вал выполнен с гребнем, размещенным с зазором во фланце с возможностью контакта с переключателем. Опора позволяет обеспечить жесткое восприятие обратных осевых сил. 4 ил. регулировки делителя напряжения, Неблагоприятное стечение всех указанных факторов может привести либо к недопустимому зазору, либо к перетяжке подшипников, Известна конструкция, содержащая нагружающее устройство, создающее нагрузку на подшипники посредством пружины и инерционных грузов. Сила пружины равна наибольшей осевой силе, действующей на шпиндель. Инерционные грузы уменьшают силу пружины пропорционально частоте вращения шпинделя.

Недостатком этой конструкции является то, что подшипник нагружается силой.

1784767 два раза большей, чем полезная нагрузка, На фиг, 1 показана шпиндельная опора поэтому" конструкция имеет завышенную в продольном разрезе, наибольшая осевая массу, Наличие йнерционныхгрузовсомно- сила Р действует в "прямом" направлении; тимиточнымиитрущимисядеталямиуслож- на фиг, 2 — шпиндельная опора в продольняет конструкцию.. .. 5 ном разрезе в состоянии нагружения силой

Известна конструкция, содержащая Р в "обратном" направлении в момент вклюнагружающее устройство, создающее на- . чения переключателя; на фиг. 3 — та же опогрузку на подшипники посредством гидро- ра в состоянии нагружения силой P в цилийдра и уменьшающее силу нагружения . "прямом" направлении в момент отключепри увеличении числа оборотов; 10 ния переключателя; на фиг. 4 — диаграмма

Недостатком этой конструкцйи являет- соСтояния магйитореологического вещестся о Что поДшййййй йагружается силой, в ва ("твердое", "пластичное") от направления два " раза ИИьшей чем полезйая "нагрузка, .перемещения шпинделя, поэ гому коЖ фДЩйя Имеет завышеннуЮ: Шпиндельнйя опора, содержащая соосмассу; Наличие гидроцилиндра со многими 15 но размещенные в корпусе 1 шпиндель 2 с точными и трущимися деталями усложняет подшипниками 3 и 4, неподвижный фланец конструкцию.: ..:: .... :. : . :::, 5 с цилиндрическим элементом 6, эакрепИзвестна конструкция, содержащая ус- ленным в корпусе 1 и фиксирующий наружтройствопредвйрительногонатягаподшип- : ное кольцо подшипника 3, устройство никой посредством пружины.. :::: :: . 20 предварительного натяга, выполненное в

Недостаток конструкции состоит лишь в виде подпру>киненной относительно торца том, что шпиндель жестко зафиксирован" цилиндрического элемента 6 втулки 7, устатолько в одном направлении. В йротивопо - новленнойсвозможностьюосевогоперемеложном(обратном) направлении шпиндель щения и контактом с наружным кольцом удерживается пружийой и при осевой йа- 25 подшипника 4. грузке, которая больше предварительного Устройство предварительного натяга натяга, перемещается. - :: . . обеспечивает оптимальный натяг в подшипЦелью изобретения является расшире- никах, преодолевая силу трения в зазоре 8. ние функциойальных возможностей шпин- Между цйлийдрическйм элементом 6 и поддельной опоры с предварительным 30 пру>киненной втулкой 7 обеспечивается запружинным натягом путем жесткого восп- эор Б (фиг, 1),-превышающий по величине рйятияобратййх осевых сил,:: - :: . " ..возмо>кные перемеЩения задней опоры

Это достигается тем, что шпиндельная подшипника 4. опора, содержащая соосно-размещенные в Цилиндрический элемент 6 жестко сое корпусе.- шпийдель с подшипниками, не- 35 динен с фланцем 5 и выполйен с наружйой подвижный флайец с цилиндрическим" кольцевой проточкой, на поверхности котоэлементом, закрепленный в корпусе и фик- . рой разМещен хвостовик подпружиненной сйрующий .наружное кольцо одного под- втулки 7, на поверхности кольцевой проточшийника, устройство предварительного ки выполнен кольцевой паз, в котором разйатяга,.выполненное в виде подпружйнен- 40 мещена резиновая втулка 9 и пластичное ной относительно торца цилиндрическогв магнитореологическое вещество 10; на элемента втулки, установленной с возмож- внутренней поверхности цилиндрического ностьюосевого перемещения и контактом с элемента 6 в зоне кольцевого паза разме наружным кольцом другого подшипника, щен электромагнит 11, на фланце 5 размеимеет цилиндрический элемент, жестко 45 щен переключатель 13, электрически соединейнйй с фланцем и выполненный с связанный с электромагнитом 11, а вал 2 наружной кольцевой проточкой, на поверх- выполнен с гребнем, размещенным с зазоности которой размещен хвостовик подпру- ром во фланце 5 с возможностью контакта с жиненной втулки-, на поверхности переключателем 13, кольцевой проточки. выполнен кольцевой 50 Шпиндельная опора работает следуюпаз, в котором размещена резиновая втулка щим образом . при действии осевой силы P и пластичное магнитореологическое веще- в "прямом" направлении нагрузку воспри. ство, на внутренней поверхности цилиндри- нимает подшипник 3; между гребнем шпин— ческого элемента в зоне кольцевого паза деля и датчиком образован максимальный размещен электромагнит, на фланце разме- 55 зазор А3 (фиг. 1, фиг. 4), при котором перещен переключатель, электрически связан- ключатель 13 отключен, электромагнит 11 ный с электромагнитом, а вал выполнен с обесточен, вещество 10 находится в гребнем, размещенным с зазором во фиан- "пластичном" состоянии, Устройство це с возможностью контакта с переключате- и редварительного натяга обеспечивает са. лем. моустановку подшипника 4.

1784767

5 . 6

При изменении направления действия 3, шпиндельная опора приходит в первонаосевой силы Р на "обратное" (фиг. 2) шпин- чальное состояййе (см.фиг, 1). дель 2 переместится в направлении дейст- . Шпиндельная опора предложенной вия силы на величину Д1 (фиг. 4). Зазор АЗ конструкции имеет более широкие функци- . уменьшится до. минимального зазора А1 5 ональные возможности по сравнению-с про- между переключателем 13 и переключаю- ": тотипом, Использование предложенной щим элементом. При А1 происходит сраба- " : опоры в станках приводит к повышению их тывание переключателя 13 (фиг. 2). точности и производительности при снижЕ-, Переключатель 13 включает электромагнйт .: нии .затрат на производство и зксплуата11. При включении электромагнита 11 маг-. 10 цию. нитореологическое вещество 10 переходит в "твердое" состояние. Сила Р начинает ..Ф ормула изо бретен ия восприниматься силовой цепью подшипник 4, втулка 7, отвердевшее магнитореоло- .:- Шпиндельная опора; содержащая соосгическое вещество 10, цилиндрический 15 но размещенные в корпусе шпйндель с подэлемент 6, фланец 5, корпус 1, с упругим -: шипниками, неподвижный фланец с сжатием элементов цепи на величину ДЗ: .:.цилиндрическим элементом, закрепленный (фиг. 4). При сближении цилиндрического::-. в корпусе и фиксирующий наружное кольцо элемента 6 и втулки 7 уменьшение объема, .:"одного подШипника, устройство предвари. полости происходит за счет сжатия резино- 20 тельного натяга, выполненное в виде подвой втулки 9.,: :. :. . : ",.:- :.: .. ".. .:; пружиненной относительйо торца цилинд-

При изменении йаправления действия рического элемента втулки, установленной . силы P с "обратного" на "прямое" шпиндель . с возможностью осевого перемещения и

2 перемещается на велйчину ДЗ + ДБ (фиг. . контакта с нарумным кольцом другого подЗ,.фиг. 4).:Еще твердое магнитореологйче- 25 шипника, о т л ич а ю щ а:я с я тем что,-с ское вещество 1.0 отходит от цилйндриче- целью расширения функциональных возского элемента6 с образованием зазора Д5. можностей путем обеспечения жесткого

8 этот момент зазор между переключателем восприятия обратных оеевых сйл, цилинд13 и переключающим элементом стайовит- рический элемент жестко соединен с фланся равным А2, переключатель 13 отключает 30 цем и выполнен с наружной кольцевой электромагнит 11, магнитореологическое проточкой, на .поверхности которой размевещество 10 переходит в "пластичное" со- щен хвостовик подпружинейной втулки, на стояние; Резиновое кольцо 9, увеличившись поверхности кольцевой проточки выполнен в объеме под действием сил упругости, де -.. кольцевой паз, в" котором размещены формирует пластичное магнитореологиче- 35 резийовая втулка и пластичное магниское вещество 10 до заполнения им зазора тореологическое вещество,: на.внутренней

Д5. шпиндель 2 продолжает перемещаться поверхности цилиндрического элемента в еще навеличинуД2(фиг.4). Магнитореоло-- . зоне кольцевого паза размещен электрогичеокое вещество 10 деформируется под магнит, на фланце размещен переключадействием резины 9, заполняя увеличиваю- 40 тель, электрически связанный с электщийся обьем полости, -- . . : ромагнитом, а вал выполнен с гребнем, разПосле перемещения шпийделя 2 на ве- мещенным с зазором во фланце с возмож- личину Д4 (фиг. 4) нагружается подшипник ностью контакта с переключателем.

/ / T

1784767

Составитель В.Прийдак

Техред М.Моргентал Корректор 0.Юрковецкая

Редактор

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

Заказ 4355: . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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