Пневматическое уплотнение шпинделя

Пневматическое уплотнение шпинделя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение, относится.к области машиностроения и может быть использовано в высокоскоростных шпиндельных узлах тяжелых металлорежущих станков, например фрезерно-расточной группы. Целью изобретения является повьшюние надежности в работе пневматического уплотнения при наличии значительных поперечных деформаций шпинделя. Сжатьш воздух подается в аэростатические опоры подпятников и через камеру напорного давления - в аэростатические опоры плавающей втулки. Происходит равномерное всплытие втулки на воздушных зазорах относительно шпинделя и боковых поверхностей уплотняющей полости. При этом воздух из микроканавок втулки выходит через зазоры между втулкой и шпинделем,а также шпинделем и уплотнительным пояском в дренажную полость под давлением, превьш1ающим величину подпорного давления на сливе, что предотвращает возможность прохода смазочной жидкости в противоположном направлении. Другая часть воздушного потока проходит через уплотнительный поясок, примьпсающий к технологической зоне, и выходит частично через кольцевую канавку на слив, а частично непосредственно наружу (в технологическую зону), препятствуя возможности попадания через радиальный зазор загрязняющих частиц внутрь узла. Из опор подпятников воздух частично выходит через уплотнительные пояски аналогично рассмотренному случаю, а частично через дополнительные кольцевые канавки на боковых поверхностях уплотняющей полости на слив. Размещение аэростатических опор плавающей втулки в два (или более) ряда и со смещением их одной относительно другой повышает надежность в работе уштот- -не-ния, так как промежутки между микроканавками одного ряда, где -возможно снижение давления воздуха ниже . давления подпора на сливе смазочной жидкости, оказываются перекрытыми в осевом направлении микроканавками iдругого ряда. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. Q € (Л IND со cin 05

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (gg 4 F 16 J 15/44

И ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ры между втулкой и шпинделем,а также шпинделем и уплотнительным пояском в дренажную полость под давлением, превышающим величину подпорного давления на сливе, что предотвращает возмож" ность прохода смазочной жидкости в противоположном направлении. Другая часть воздушного потока проходит через уплотнительный поясок, примыкающий к технологической зоне, и выходит частично через кольцевую канавку на слив, а частично непосредственно наружу (в технологическую зону), препятствуя воэможности попадания через радиальный зазор загрязняющих .частиц внутрь узла. Из опор поднятников воздух частично выходит через уплотнительные пояски аналогично рассмотренному случаю, а частично через дополнительные кольцевые канавки на боковых поверхностях уплотняющей полости на слив. Размещение аэростатических опор плавающей втулки в два (или более) ряда и со смещением их одной относительно другой повышает надежность в работе уплот..нения, так как промежутки между микроканавками одного ряда, где возможно снижение давления воздуха ниже, давления подпора на сливе смазочной жидкости, оказываются перекрытыми в осевом направлении микроканавками другого ряда, 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3866739/25-08 (22) 12.03.85 (46) 07.03.87. Бюл. N - 9 (71) Особое конструкторское бюро станкостроения (72) М.А.Болотников, С.В.Васильев, А.А.Кунин, В.А.Павлов, В.А.Прокопенко, В.M.Ôàéíãàóç и В,С.Шуклин (53) 63 †7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1132096, кл. F 16 J 15/44, 1981. (54) ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ УПЛОТНЕНИЕ ШПИНДЕЛЯ (57) Изобретение. относится к области машиностроения и может быть использовано в высокоскоростных шпиндельных узлах тяжелых металлорежущих станков, например фрезерно-расточной группы.

Целью изобретения является повьш ение надежности в работе пневматического уплотнения при наличии значительных поперечных деформаций шпинделя. Сжатый воздух подается в аэростатические опоры подпятников и через камеру напорного давления — в аэростатические опоры плавающей втулки. Происходит равномерное всплытие втулки на воздушных зазорах относительно шпинделя и боковых поверхностей уплотняющей полости. При этом воздух из микроканавок втулки выходит через зазоЛ0„„ 1295116 А 1

1 129

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в высокоскоростных шпиндельных узлах тяжелых металлорежущих станков, например, фрезерно-расточной группы.

Цель изобретения — повышение надежности в работе пневматического уплотнения при наличии значительных поперечных деформаций шпинделя за счет обеспечения постоянного оптимального по величине уплотняющего зазора.

На фиг. 1 изображено пневматическое уплотнение в шпиндельном. Узле с гидростатическимй радиальными подшипниками (выдвижное исполнение); на фиг. 2 — развертка внутренней поверхности плавающей кольцевой втулки, на фиг. 3 — пневматическое уплотнение в шпиндельпом узле с радиаш ными подшипниками качения (выдвижное выполнение), на фиг, 4 — схема действия пневматического уплотнения в условиях поперечных смещений шпинделя относительно корпуса.

Пневматическое уплотнение шпинделя 1 (фиг ° 1), установленного на гидростатических подшипниках 2,. карманы 3 несущих опор которых через управляющие устройства 4 подключены к источнику гидравлического питания, содержит дренажную 5 и уплотняющую полости. ° В последней установлена плавающая втулка 6, образующая со шпинделем уплотняющий зазор 7, а с корпусом — камеру 8 напорного пневмати. ческого давления, соединенную подводной пневмолинией 9 через блок 10 подготовки воздуха и клапан 11 давлейия с пневмосетью. На внутренней поверхности 12 втулки выполнены микроканавки 13 аэростатических опор, размещенные вдоль оси рядами, H каждом из которых опоры располагаются аналогично тому, как это делается в аэростатических подшипниках. Опоры, расположенные в соседних рядах, смещены одна относительно другой в шахматном порядке (фиг. 2). В средней части каждой микроканавки выполнены дросселирующие отверстия 14, через которые микроканавки сообщаются каналами 15 с камерой 8. На внутренних боковых сторонах уппотняющей полости выполнены опоры аэростатических подпятников, микроканавки 16 ,которых размещены одна. напротив дру.roH. Каждая микроканавка через дрос-

5116

1О

55 селирующее отверстие 17 сообщается каналом 18 с подводной пневматической линией 9, Каждая опора отделена от камеры напорного давления кольцевой дренажной канавкой 19, сообщающейся каналом со сливом, и щеленым уплотнением 20, образованным торцовыми поверхностями плавающей втулки и уплотняющей.полости. На уплотнительном пояске 21, примыкающем к технологической зоне, может быть выполнена кольцевая канавка 22, в нижней части которой имеется выходное отверстие

23, сообщающееся со сливом.

При исполнении на опорах качения шпиндельного узла (ШУ), имеющего полый 23 и выдвижной 24 шпиндели: (фиг. 3), пневматическое уплотнение устанавливается относительно полого шпинделя. При этом поток смазки, протекающий через подпппшик качения (1-2 л/мин при настоте вращения

2000 об/мин и более), из дренажной полости S направляется на слив аналогично указанному случаю (направление потока показано на фиг. 3 стрелкой). Уплотнение между полым и выдвижным шпинделями может осуществляться обычной манжетой 25, так как относительная скорость движения между этими шпинделями определяется величиной осевой подачи, т.е. не более 510 м/мин.

Уплотнение работает следующим образом.

При включении станка в карманы гидростатических опор подшипника (или через поцшипник качения фиг. 3) подается смазочная жидкость, которая вытекает из подшипника в дренажную полость. Сжатый воздух подается в аэростатические опоры подпятнпков и через камеру напорного давления в аэроста— тические опоры плавающей втулки. Происходит равномерное всплытие втулки на воздушных зазорах относительно шпинделя и боковых поверхностей уплотняющей полости. При этом воздух из микроканавок втулки выходит через зазоры между втулкой и шпинделем, а также шпинделем и уплотнительным пояском в дренажную полость под давлением, превышающим величину подпорного давления на сливе, что предотвращает возможность прохода смазочной жидкости в противоположном направлении.

1295116

Другая часть воздушного потока проходит через уплотнительный поясок, примыкающий к технологической зоне, и выходит частично через кольцевую канавку на слив, а частично непосредственно наружу (в технологическую зону), препятствуя возможности попадания через радиальный зазор загрязняющих частиц внутрь ШУ. Из опор подпятников воздух частично вы- 10 ходит через уплотнительные пояски аналогично указанному случаю, а частично через дополнительные кольцевые канавки на боковых поверхностях уплатняющей полости на слив, Размеще- 15 ние аэростатических опор плавающей втулки в два (или более) ряда и со смещением их одной относительно другой повышает надежность работы уплотнения, так как промежутки между 20 микроканавками одного ряда, где возможно снижение давления воздуха ниже давления подпора на сливе смазочной жидкости, оказываются перекрытыми в осевом направлении микроканавками другого ряда, где действует давление воздуха 0,5-0,7 от сетевого.

Практически вся смазка, которая собирается на уплотнительном пояске, примыкающем к технологической З0 зоне-, через кольцевую канавку 22 направляется на слив. В этой же канавке собираются, а затем удаляются через слив отцельные мелкие частицы, котоРые могут пРилипать к шпинделю, 35 в технологической зоне, а затем при движении шпинделя внутрь или отрываются от поверхности центробежными силами или снимаются кромкой плавающей втулки. Удаление частиц осущест- 40 вляется потоком воздуха.

При приложении внешней нагрузки к шпинделю, например, в виде сил резания происходит изгиб шпинделя (фиг. 4). Плавающая втулка свободно 45 перемещается вместе со шпинделем в поперечном (радиальном) направлении, При этом за счет аэростатических опор .постоянно обеспечивается отсутствие контакта как между втулкой и шпинде- 50 лем, так между втулкой и корпусом с сохранением избыточного давления газа в уплотняющих зазорах, что обеспечивает высокую надежность и точность работы уплотнения на всех возможных режимах. Образующийся некоторый перекос во взаимном положении плавающей втулки относительно шпинделя составляет часть начального рабочего зазора между этими элементами (30-б07) и практически не сказывается на качестве и надежности уплотнения.

Формула изобретения

1. Пневматическое уплотнение шпинделя, содержащее корпус с дренажной полостью и соединенной с пневмосетью и ограниченной с двух сторон уплотняющими поясками уплотняющей полостью, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе при наличии значительных поперечных деформаций шпинделя, оно снабжено плавающей втулкой, установленной в уплотняющей полости, и на ее внутренней поверхности выполнены аэростатические опоры, которые соединены каналами с наружной поверхностью втулки, образующей с корпусом камеру напорного пневматического давления, опоры расположены по крайней мере в два ряда в шахматном порядке с взаимным перекрытием, а внутренний диаметр втулки выполнен меньше диаметра уплотняющих поясков, при этом на торцовых поверхностях уплотняющей полости выполнены аэростатические подпятники, обращенные к торцовым поверхностям плавающей втулки, 2. Уплотнение по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что между аэростатическими подпятниками и камерой напорного пневматического давления на торцовой поверхности уплотняющей полости выполнены дренажные отводные канавки, а между торцовыми поверхностями уплотняющей полости и плавающей втулки образовано щелевое уп" лотнение.

1295116

I 295116

12951! 6

Составитель Г.Щуренко

Редактор И.Горная Техред Л.Сердюкова Корректор А.Зимокосов

Заказ 602/41 Тираж 812 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4