Способ управления выходными характеристиками ротора в виде его несущей способности и жесткости



Способ управления выходными характеристиками ротора в виде его несущей способности и жесткости
Способ управления выходными характеристиками ротора в виде его несущей способности и жесткости
Способ управления выходными характеристиками ротора в виде его несущей способности и жесткости
Способ управления выходными характеристиками ротора в виде его несущей способности и жесткости
Способ управления выходными характеристиками ротора в виде его несущей способности и жесткости

Владельцы патента RU 2641942:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "КнАГТУ") (RU)

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в шпиндельных узлах металлорежущих станков, насосах и компрессорах. Способ включает установку ротора в упорных подшипниках, размещенных на его переднем и заднем концах, и в размещенных со стороны упорных подшипников соответственно газостатическом подшипнике и коническом газостатическом подшипнике с конусностью 0,5-20%, образованном конической частью ротора и коническим вкладышем, которые устанавливают с радиальным зазором между собой. При этом осуществляют управление осевым перемещением ротора относительно конического вкладыша с изменением упомянутого радиального зазора путем изменения давления газа, подаваемого на упорные подшипники через упомянутые газостатические подшипники. Использование изобретения позволяет упростить процесс управления несущей способностью и жесткостью ротора. 2 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в шпиндельных узлах металлорежущих станков, насосах и компрессорах и других машинах, имеющих вращательные части.

Из уровня техники известен способ регулирования радиального зазора с помощью магнитного подшипника (CN 20141802731, 17.12.2014).

Данный способ позволяет перемещать ротор в радиальной плоскости с помощью магнитного подшипника, тем самым изменяя воздушный зазор.

Применение данного способа к газостатическим опорам не возможно в связи с тем, что будет нарушена целостность поверхности вкладыша, а также сложность самой системы и ее системы управления.

Задачей данного технического решения является управление выходными характеристиками ротора (нагрузочная способность, жесткость) за счет изменения радиального зазора в газостатической опоре.

Данная задача достигается за счет замены радиального газостатического подшипника на конический с конусностью 0,5-20%, что позволит за счет горизонтального перемещения самого ротора изменять радиальный зазор на консольном конце. В качестве системы управления используются упорные подшипники, установленные на переднем и заднем концах ротора. За счет варьирования давления в этих опорах будет происходить перемещение ротора вдоль продольной оси, что заставляет перемещаться конический подшипник относительно вкладыша, тем самым изменяя радиальный зазор по всей длине. При этом длина конуса больше длины вкладыша на величину перемещения.

Таким образом, способ управления выходными характеристиками ротора в виде его несущей способности и жесткости включает установку ротора в упорных подшипниках, размещенных на его переднем и заднем концах, и в размещенных со стороны упорных подшипников соответственно газостатическом подшипнике и коническом газостатическом подшипнике с конусностью 0,5-20%, образованном конической частью ротора и коническим вкладышем, которые устанавливают с радиальным зазором между собой, а также включает управление осевым перемещением ротора относительно конического вкладыша с изменением упомянутого радиального зазора путем изменения давления газа, подаваемого на упорные подшипники через упомянутые газостатические подшипники.

Техническим результатом данного решения является возможность регулирования выходных характеристик ротора за счет конического газового подшипника.

Ротор с конической газовой опорой изображен на фиг. 1, где 1 - корпус, 2 - конический газовый подшипник (опора), 3 - упорный подшипник, 4 - газостатический подшипник, 5 - ротор, 6 - упорный подшипник 7 - привод ротора, 8 - режущий инструмент, 9, 10, 11 - питающие отверстия.

Описание способа.

Ротор 5 располагается в корпусе 1. Вращение ротора 5 производится с помощью привода 7. Вращение ротора приводит в работу режущий инструмент 8, установленный на консольном конце.

Изменение выходных характеристик ротора (несущей способности и жесткости) происходит за счет изменения радиального зазора в конической опоре 2 с конусностью 0,5-20%. Изменение радиального зазора осуществляется путем перемещения конической части ротора относительно конического вкладыша, при этом ротор длиннее вкладыша на величину его перемещения. Перемещение ротора вдоль оси осуществляется посредством изменения зазоров Δ1 и Δ2 в упорных подшипниках 3 и 6. Для изменения зазоров в упорных подшипниках 3 и 6 в отверстия 9, 10, 11, находящиеся на газостатическом подшипнике 4 и радиальном подшипнике 2, подаются разные давления от регулирующей аппаратуры.

Согласно проведенным исследованиям (Космынин А.В., Кабалдин Ю.Г., Виноградов B.C., Чернобай С.П. Эксплуатационные характеристики газовый опор высокоскоростных шпиндельных узлов. // М.: Академия естествознания, 2006. - 219 с., Космынин А.В., Шаломов В.И., Щетинин B.C., Жесткая В.Д., Хвостиков А.С., Смирнов А.В. Выходные характеристики высокоскоростных шпиндельных узлов на газовых опорах: монография / - М.: Издательский Дом «Академия Естествознания», 2011. - 178 с.), для удобства оценки жесткости KS и несущей способности СQ их можно представить в относительных величинах

,

где kр - коэффициент проницаемости пористого материала, R2 - радиус вкладыша, с - радиальный зазор, δ - средний осевой зазор двухстороннего упорного кольцевого подшипника, высота (или толщина) пористой вставки радиального подшипника;

,

где F - сила резания, D - диаметр подшипника, L - длина подшипника, ΔР - подаваемое давление.

На фиг. 2а показаны зависимости изменения жесткости KS от радиального зазора С и эксцентриситета ε и несущей способности CQ в зависимости от радиального зазора С и эксцентриситета ε (б) (D - диаметр подшипника, L - длина подшипника).

Результаты исследований, приведенные на графиках (фиг. 2б) показывают, что жесткость ротора сильно зависит от эксцентриситета и с его увеличением смещается в область высоких значений радиального зазора. Отдельно отметим область изменения жесткости при эксцентриситете ε=0,8 и выделим три диапазона изменения радиального зазора, в котором по мере его возрастания:

1) коэффициент жесткости увеличивается;

2) коэффициент жесткости уменьшается или замедляет свой рост;

3) коэффициент жесткости вновь увеличивается.

Из графика фиг. 2б видно, что с увеличением ε коэффициент несущей способности подшипников увеличивается, это происходит за счет перераспределения давления газа при смещении вала. В нагруженной части, где зазоры велики, давление уменьшается. С ростом эксцентриситета эта разность давлений возрастает, увеличивая несущую способность подшипника.

Результаты экспериментальных и теоретических исследований позволяют доказать достижение технического результата и сделать вывод о зависимости выходных параметров высокоскоростных роторных систем от радиального зазора. Это позволяет получить желаемое качество обработки поверхности в зависимости от производственных требований.

Способ управления выходными характеристиками ротора в виде его несущей способности и жесткости, включающий установку ротора в упорных подшипниках, размещенных на его переднем и заднем концах, и в размещенных со стороны упорных подшипников соответственно газостатическом подшипнике и коническом газостатическом подшипнике с конусностью 0,5-20%, образованном конической частью ротора и коническим вкладышем, которые устанавливают с радиальным зазором между собой, и управление осевым перемещением ротора относительно конического вкладыша с изменением упомянутого радиального зазора путем изменения давления газа, подаваемого на упорные подшипники через упомянутые газостатические подшипники.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано, например, при высокоскоростном шлифовании малых отверстий шлифовальными кругами с нанесенным монослоем сверхтвердого абразива.

Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано, например, в конструкциях шлифовальных станков. На приемном элементе (21) шлифовального станка, например на шлифовальной бабке, установлен узел (10, 27, 55) шлифовального шпинделя с возможностью поворота вокруг оси (26) поворота.

Изобретение относится к области станкостроения. Мотор-шпиндель содержит корпус, шпиндель, установленный в корпусе с возможностью вращения в подшипниковых опорах и имеющий установленный внутри него со стороны передней подшипниковой опоры механизм зажима оправки с инструментом, электродвигатель, ротор которого расположен на валу шпинделя, а статор - в корпусе, систему охлаждения статора и подшипниковых опор, выполненную с возможностью подключения к станции для подачи хладагента, вибродатчик, установленный в корпусе, и датчики температуры, установленные на подшипниковых опорах.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано для шлифования криволинейных поверхностей лепестковыми кругами. Внутри корпуса револьверной головки установлено несколько оправок с лепестковыми кругами разного размера, расположенные с возможностью поочередного использования любого из кругов.

Группа изобретений относится к машиностроению и может быть использована при обработке шлифовальными или другими инструментами на станах с полым шпинделем. Переходное устройство содержит входное отверстие в своей первой части для соединения с центральным проходом вала, по меньшей мере одно выходное отверстие во второй своей части, которая выступает в радиальном направлении за первую часть и предназначена для удерживания инструмента, соединительное средство для крепления переходного устройства и распределяющий текучую среду проход, соединяющий впускное отверстие по меньшей мере с одним выходным отверстием так, что смазочно-охлаждающая эмульсия подается к инструменту через по меньшей мере одно выходное отверстие переходного устройства.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях шпиндельных узлов. Шпиндельный узел содержит полый шпиндель, соосно расположенный внутри подшипниковых узлов, один из которых выполнен в виде упорного шарикового подшипника с устройством его предварительного натяга для компенсации износа деталей шпиндельного узла, а другой - в виде радиально-упорного роликового подшипника, внутреннее кольцо которого контактирует с конической поверхностью шпинделя и поджимается с одной стороны посредством гаек через соосно расположенную шпинделю втулку, а с другой стороны - крышкой с уплотнением, расположенной перпендикулярно оси шпинделя.

Заявляемое изобретение может быть использовано в машиностроении, например для высокоскоростного шлифования отверстий шлифовальными кругами с нанесенным монослоем сверхтвердого абразива.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано в ручных угловых машинах, предназначенных для обработки камня. Шлифовальная головка содержит корпус, приводной вал и конический редуктор с двумя ведомыми зубчатыми колесами, закрепленными на соосно установленных вертикальном валу и втулке.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в торцешлифовальных станках. Устройство содержит установленный в консоли станка с возможностью вращения от привода корпус с закрепленным на нем внешним шлифовальным кругом, чашечные шлифовальные круги-сателлиты, установленные в корпусе и закрепленные на осях с шестернями, находящимися в зацеплении с опорным зубчатым колесом.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении плоскошлифовальных машин для шлифования древесины в горизонтальной плоскости с максимальным выравниванием древесины разных пород и разной плотности.

Универсальный профиль включает две боковые и торцевую стенки, образующие П-образную полость, внутри которой на боковых стенках профиля в области стыков боковых и торцевых стенок симметрично выполнены две канавки с сечениями дугообразной формы с переходом одного конца дуги в элемент трапецеидальной незамкнутой формы.

Изобретение относится к области станкостроения. Станок содержит первый опорный элемент, установленный на основной раме с возможностью горизонтального перемещения по первому, второму и третьему горизонтальным направляющим рельсам, установленным на основной раме.

Изобретение относится к области обработки тонкостенных нежестких деталей и может быть использовано для закрепления таких деталей при обработке. Устройство содержит опорный стол, выполненный в виде прямоугольной рамы, содержащей параллельные продольные направляющие, связанные системой поперечных ребер, и опирающиеся на нее держатели обрабатываемой детали, которые выполнены в виде жестких полых стоек, установленных вертикально на ребрах с возможностью плотного надевания и снятия.

Изобретение относится к области обработки тонкостенных нежестких деталей и может быть использовано для закрепления таких деталей при обработке. Устройство содержит опорный стол, выполненный в виде прямоугольной рамы, содержащей параллельные продольные направляющие, связанные системой поперечных продольных связей, и опирающиеся на них держатели для обрабатываемой детали, которые установлены на раме с возможностью съемной фиксации перпендикулярно плоскости рамы.

Изобретение относится к области обработки крупногабаритных конструктивных деталей, в частности к устройствам для установки и позиционирования таких деталей, например в виде конструктивных элементов воздушного судна.

Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано, например, в конструкциях шлифовальных станков. На приемном элементе (21) шлифовального станка, например на шлифовальной бабке, установлен узел (10, 27, 55) шлифовального шпинделя с возможностью поворота вокруг оси (26) поворота.

Изобретение может быть использовано при сборке двигателя на сборочной линии. На горизонтальном основании (2) установлено первое средство (3) вращения относительно первой оси вращения (Z).

Люнет // 2594767
Изобретение относится к области станкостроения. Люнет для центрирования вращательно-симметричной обрабатываемой детали в пространстве состоит из двух расположенных на расстоянии друг от друга и жестко связанных друг с другом половин корпуса.

Люнет // 2594571
Изобретение относится к люнетам для центрирования обрабатываемых деталей. Люнет содержит две половины корпуса, пластинчатую центральную деталь, два направляющих паза, расположенных крестообразно относительно друг друга и под углом относительно направления движения центральной детали, два внешних рычага и средний рычаг, закрепленный на центральной детали между внешними рычагами.

Изобретение относится к способам механической обработки деталей, преимущественно малой жесткости и имеющих сложную пространственную форму. Способ заключается в том, что заготовку детали предварительно сканируют, получая ее трехмерную триангуляционную модель, на основании которой рассчитывают матрицу жесткости обрабатываемой поверхности детали с учетом исходной геометрии заготовки детали и деформаций от действия на нее сил резания.

Шпиндельный узел предназначен для установки во внутреннее коническое отверстие инструментальной оправки, включает вал, имеющий возможность вращения внутри инструментальной оправки, подшипниковый узел, содержащий подшипниковый узел переднего конца и подшипниковый узел заднего конца для радиальной и осевой поддержки вращающегося вала внутри инструментальной оправки и для обеспечения возможности высокоскоростного вращения этого вала, турбину, функционально соединенную с вращающимся валом для вращения этого вращающегося вала, множество проходов для обеспечения возможности течения охлаждающей текучей среды высокого давления из инструментальной оправки для приведения турбины в движение.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в шпиндельных узлах металлорежущих станков, насосах и компрессорах. Способ включает установку ротора в упорных подшипниках, размещенных на его переднем и заднем концах, и в размещенных со стороны упорных подшипников соответственно газостатическом подшипнике и коническом газостатическом подшипнике с конусностью 0,5-20, образованном конической частью ротора и коническим вкладышем, которые устанавливают с радиальным зазором между собой. При этом осуществляют управление осевым перемещением ротора относительно конического вкладыша с изменением упомянутого радиального зазора путем изменения давления газа, подаваемого на упорные подшипники через упомянутые газостатические подшипники. Использование изобретения позволяет упростить процесс управления несущей способностью и жесткостью ротора. 2 ил.

Наверх