Файл: Фигатнер, А. М. Повышение точности шпиндельных узлов на подшипниках качения учебное пособие.pdf

при применении пластичной смазки ВНИИ НП-228 (ГОСТ 12330—66). Применяя эту смазку, следует соблюдать инструкцию по технике безопасности завода-изготовителя смазки.

При закладке пластичной смазки в высокоскоростные под­ шипники количество смазки должно быть ограничено требуе­ мым минимумом, так как избыток пластичной смазки в под­ шипнике приводит к чрезмерному нагреву опор. Требуемое ко­ личество смазки может быть определено по формуле

d,-v — средний диаметр подшипника в мм; В — ширина подшипника в мм.

Для упорных и упорно-радиальных шарикоподшипников.' вместо В подставляется высота Н подшипника.

В тех случаях, когда на пластичную смазку возлагаются за­ щитные функции, то рекомендуют заполнение полости подшипни­ ка 2/3 свободного объема, но при этом допустимая частота вра­ щения снижается в 2 — 4 раза.

Уплотнения

Эффективные уплотнения необходимы для надежной и долго­ вечной работы шпиндельных опор. Специфической особенностью шпиндельных опор является ограниченное пространство для раз­ мещения уплотнений. Поэтому наряду с уплотнениями, располо­ женными непосредственно у опор шпинделя, рекомендуют уста­ навливать дополнительные уплотнения во фланце шпинделя или в устройстве для крепления шлифовального круга.

Как правило, в шпиндельных узлах со средней и высокой ча­ стотами вращения шпинделя применяют только бесконтактные уплотнения, так как установка контактных уплотнений приводит к значительному тепловыделению. В шпиндельных узлах станков

применяют в большинстве случаев щелевые и лабиринтные уп­ лотнения.

При установке уплотнений в высокоскоростных шпиндельных узлах необходимо учитывать «насосный эффект». Если конструк­ ция уплотнений не обеспечивает равновесия воздушного давле­ ния по обе стороны корпуса, то возникает непрерывный поток воздуха, или вносящий в корпус загрязнения, или выносящий из корпуса смазку. При смазке подшипников масляным туманом несимметричность уплотнений ведет к неравномерной подаче смазки в подшипники. Насосный эффект уплотнений высокоско­

29

ростных шпинделей может приводить к образованию области пониженного давления в корпусе; после остановки шпинделя по­ ток воздуха может внести в опоры загрязнения. При смазке мас­ ляным туманом это явление устраняется тем, что поступление смазки прекращается после прекращения вращения шпинделя; при этом понижения давления в корпусе не наступает.

Эффективность лабиринтных уплотнений тем выше, чем мень­ ше зазор в уплотнениях. Рекомендуется, чтобы величина зазора не превышала 0,2—0,3 мм. Лабиринтные кольца должны тща­ тельно центрироваться относительно шпинделя. Если уплотнение омывается охлаждающей жидкостью или маслом, лабиринтные уплотнения следует дополнить контактными уплотнениями (ког­ да это возможно по условиям тепловыделения).

В некоторых случаях эффективность лабиринтных уплотнений повышают, заполняя их пластичной смазкой или подводя к ним сжатый воздух. В лабиринтных уплотнениях должно быть пре­ дусмотрено устройство каналов для сбора утечек масла.

Лабиринтное уплотнение в узлах с пластичной смазкой или смазкой масляным туманом (рис. 12, а) должно быть тщательно центрировано относительно вала и отбалансировано.

На рис. 12, б показано уплотнение с каналом для стока смаз­ ки, предназначенное для опор, смазываемых жидким маслом, подаваемым в небольшом количестве. Уплотнение пригодно для работы как с высокими, так и низкими частотами вращения шпинделяЕсли на шпиндель попадает много стружки или обиль­ но поступает охлаждающая жидкость, целесообразно установить дополнительное защитное кольцо.

На рис. 12, в показано щелевое уплотнение для шпиндельных узлов, смазываемых пластичной смазкой или масляным туманом; это уплотнение пригодно лишь для работы в благоприятных условиях (отсутствие активного внешнего загрязнения струж­ кой, смазочно-охлаждающей жидкостью). Защитный эффект рас­ сматриваемого уплотнения повышается внешним кольцом, закре­ пленным на шпинделе.

При обильной циркуляционной смазке и работе с высокими ча­

из опоры. Это достигается установкой на шпинделе отражательно­ го кольца и устройством каналов для сбора утечки. Для защиты от внешних загрязнений устраивается дополнительный защит­ ный контур с отводом через вертикальный канал.

В тех случаях, когда на шпиндель поступают в большом ко­ личестве смазочно-охлаждающие жидкости, например, в токар­ ных автоматах, применяют контактные уплотнения (рис. 12, д), пригодные для работы в узлах, смазываемых как жидким мас­ лом, так и пластичными смазками. От повреждения стружкой уп­ лотняющее кольцо защищают крышкой. Частота вращения шпин­ делей с уплотнением, приведенным на рис. 12, д, ограничена.

30

На рис. 12, е показано лабиринтное уплотнение вертикально­ го шпиндельного узла, смазываемого пластичной смазкой. Такую конструкцию применяют в тех случаях, когда необходима надеж­ ная защита от внешнего загрязнения, например в шпиндельных узлах плоскошлифовальных станков. Внутренняя часть уплотне­

ния предназначена для удержания пластичной смазки в уплот­ нении. Внешняя часть уплотнения частично образована диском для крепления шлифовального круга. Это делает узел более ком­ пактным.

При смазке жидким маслом устраивают лабиринтное уп­ лотнение по типу, показанному на рис. 12, ж. Центробежное

31

кольцо отбрасывает стекающую смазку к маслоотводящему ка­ налу, через который она поступает в бак для смазки.

На рис. 12, а показано щелевое уплотнение шпинделей свер­ лильных станков, смазываемых консистентными смазками.

Причины повреждений подшипников и меры повышения долговечности

Эксплуатационные наблюдения за шпиндельными опорами станков показали [9]: наиболее часто встречающимися признака­ ми выхода подшипников качения из строя в шпиндельных узлах станков являются: снижение точности вращения шпинделя и ста­ тической и динамической жесткости шпиндельных опор; повыше­ ние сопротивления вращения (до заклинивания), температуры опор и шумности; разрушение подшипника.

При ремонте шпиндельных узлов токарных станков наблю­ дались следующие повреждения подшипников.

12. Причины выхода подшипников из строя

Помимо повреждений, указанных в табл. 12, наблюдались та­ кие, как коррозия рабочих поверхностей, поломки сепаратора и шариков, вмятины на дорожках качения.

Износ дорожек качения роликоподшипников передней опоры составлял в среднем 2,5 мкм в год. Как правило, и износ и усталостные повреждения распределены неравномерно (сосредо­ точены у краев дорожек качения). Для радиально-упорных ша­ рикоподшипников высокоскоростных шпинделей типичными пов­ реждениями являются разрушение сепараторов и температурное заклинивание шариков с характерными следами чрезмерного на­ грева (цвета побежалости). Причинами износа и повреждений подшипников были загрязнение смазки, перекосы колец подшип­ ников (из-за погрешностей сопряженных деталей и неправильного монтажа), неправильный выбор или осуществление посадок колец подшипников (следствием чего явились контактная коррозия и

.32

проворачивание колец); повреждение колец подшипников при сборке; чрезмерный предварительный натяг. У ременных шлифо­ вальных шпинделей, кроме того, наблюдались вымывание и за­ грязнение пластичной смазки вследствие ненадежности уплот­ нений.

Основные пути повышения долговечности шпиндельных узлов: применение высокоточных подшипников и выполнение требова­ ний к точности изготовления деталей шпиндельных узлов и поса­ док. Большое значение имеет также правильный выбор уплотне­ ний системы и сорта смазки. Рекомендации по всем перечислен­ ным вопросам приведены выше.

Ремонт и монтаж прецизионных подшипниковых опор

В предыдущих разделах были указаны основные факторы, влияющие на работоспособность прецизионных подшипниковых опор качения, а также причины, вызывающие преждевременный выход подшипников из строя.

Необходимой предпосылкой обеспечения высокой работоспо­ собности шпиндельных опор является тщательно выполненный монтаж подшипников (а при ремонтах — демонтаж и монтаж).

Демонтаж

При разборке подшипниковых узлов все технологические опе­

в десятки раз. Устройство пидрозажима работает следующим об­ разом: насос (рис. 14, б) заполняется жидким маслом; через канал в шпинделе масло подается в кольцевую канавку под ко-

33