Подшипниковая опора Советский патент 1992 года по МПК B23B19/02 

(Л

С

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для шпиндельных узлов металлорежущих станков. Подшипниковая опора содержит радиаль- но-упорный подшипник 13 качения и механизм регулирования зазора-натяга в виде конических колец, взаимодействующих с коническим термоэлементом 9 Между коническим термоэлементом и нажимным стаканом установлен неподвижно кольцевой цилиндр 6 с двумя сообщающимися кольцевыми полостями разного сечения, выполненными с противоположных сторон и заполненными жидкой средой. В полости большего сечения установлено подвижное кольцо 8 с ко ническим торцом, взаимодействующим с термоэлементом, а в полости меньшего сечения установлено кольцо 11, воздействующее на нажимной стакан Это позволяет расширить технологические возможности за счет большего диапазона регулирования зазора-натяга в подшипниках опоры 1 ил

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к станкостроению, а именно к регулировке радиального зазора- натяга в радиально-упорных подшипниках качения, например шпиндельных узлов металлорежущих станков

Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет большого диапазона регулирования зазора-натяга в подшипниках опор

Известны шпиндельные узлы с регулировкой радиального зазора-натяга за счет осевого смещения одного из колец радиаль- но-упорного подшипника В этой конструкции между внутренним кольцом конического роликоподшипника и заплечиками вала установлен упругий элемент, который при нагреве смещает внутреннее кольцо и тем самым регулирует радиальный зазор-натяг в подшипнике Гак как внутренние кольца

подшипников, как правило, устанавливаются на шпинделе с натягом, то достаточно сомнительно, что упругий элемент сможет его сдвинуть при своем расширении

Известны также устройства которые с увеличением частоты вращения вала используют увеличение Центробежной силы вращающихся шариков, которая смещает нажимной стакан, воздействующий либо на торцы роликов, либо на кольца подшипников.

Ввиду того, что при эксплуатации шпиндельного узла регулировку радиального зазора-натяга необходимо производить как при изменении частоты вращения, так и при изменении сил резания, действующих на шпиндель, интегрирующим показателем которых является выделяемое подшипником тепло, а указанные конструкции реагируют только на изменение частоты вращения то они не позволяют обеспечить достаточно

XI

СП

Ьь

О) Сл 4

широкий диапазон регулирования зазора- натяга при совместном действии изменения частоты вращения и изменения сил резания, действующих на шпиндель.

Наиболее близкой к предлагаемой явля- ется конструкция подшипниковой опоры, содержащая радиально-упорный подшипник качения и механизм саморегулирования зазора-натяга, выполненный в виде подвижных колец, сопряженных коническими торцами, одно из которых выполнено из материала, коэффициент теплового линейного расширения которого отличается от коэффициента теплового линейного расширения соседних колец. При этом одно из колец при перемещении через нажимной стакан воздействует на торцы роликов, изменяя зазор-натяг в подшипнике.

Недостатком этой конструкции является незначительный диапазон регулирования зазора-натяга вследствие незначительных теп- ловых перемещений конических колец.

Цель изобретения - расширение области применения путем увеличения диапазона регулирования зазора-натяга в подшипнике, что расширяет область техно- логического применения.

Поставленная цель достигается тем, что между коническим термоэлементом и нажимным стаканом установлен неподвижно кольцевой цилиндр с двумя сообщающими- ся кольцевыми полостями разного сечения, выполненными с противоположных сторон и заполненными жидкой средой, при этом в полости большего сечения установлено подвижное кольцо с коническим торцом, взаи- модействующим с термоэлементом, а в полости меньшего сечения установлено кольцо, воздействующее на нажимной стакан.

На чертеже изображена подшипниковая опора, разрез.

Подшипниковая опора содержит корпус 1, в котором расположен шпиндель 2, установленный в опорах. Передняя опора выполнена в виде двухрядного конического роликоподшипника 3, закрепленного крыш- кой 4.

В расточке корпуса 1 соосно с наружным кольцом подшипника 3 установлен неподвижный стакан 5 и выполненный кольцевым неподвижный цилиндр 6. В по- лости 7, образованной стаканом 5 и кольцевым цилиндром 6, размещены подвижное кольцо 8, конический термоэлемент 9 в виде клинового кольца и неподвижное кольцо 10, сопряженное своими коническими торца- ми, С противоположного торца кольцевого цилиндра 6 также выполнена соединенная отверстиями кольцевая полость меньшей рабочей площадью, в которой установлено

подвижное кольцо (поршень) 11 (или толкатели). Кольцо 11 воздействует на нажимной стакан 12, который имеет возможность осевого перемещения в корпусе 1 и воздействия на торцы роликов 13 подшипника 3. Внутренняя полость между подвижными кольцами 8 или 11 кольцевого цилиндра 6 заполнена жидкой средой, например гидропластом.

От осевого перемещения неподвижный стакан 5 и кольцевой цилиндр 6 закреплены в расточке корпуса 1 разжимными кольцами 14 и 15, Предварительная фиксация внутренних колец подшипника 3 выполняется втулкой 16 и гайкой 17. В корпусе 1 выполнено отверстие 18 для дополнительного подвода жидкой среды и дополнительного нагружения кольца 8 через скосы конического термоэлемента. Конический термоэлемент 9 выполнен из материала, коэффициент теплового линейного расширения которого отличается (в данном случае больше) от коэффициента теплового линейного расширения остальных деталей опоры. Например, конический термоэлемент 9 аы- полнен из хромистых, магниевых или алюминиевых сплавов, а остальные детали - из конструкционных сталей.

При вращении шпинделя 2 в процессе резания металла с переменной частотой вращения и переменными силами резания в подшипнике 3 выделяется тепло. Конический термоэлемент 9, имея больший коэффициент линейного теплового расширения, чем рядом расположенные детали, а также благодаря сопряжению коническими торцами с неподвижным кольцом 10 и подвижным кольцом 8, увеличивается в диаметральном размере при повышении температуры и, вы- тесняясь, перемещает подвижное кольцо 8, которое в свою очередь вытесняет жидкую среду из большей полости кольцевого цилиндра б в его меньшую полость.

Жидкая среда, воздействуя на торец кольца 11, перемещает его. Величина этого перемещения во столько раз больше перемещения подвижного кольца 8, во сколько раз рабочая площадь подвижного кольца 8 больше рабочей площади торца кольца 11. Последнее перемещает нажимной стакан

12,который, воздействуя на торцы роликов

13,перемещает их, что меняет радиальный зазор-натяг в подшипнике 3.

Наличие в кольцевом цилиндре 6 двух с разной рабочей площадью кольцевых полостей с установленными в них кольцами 8 и 11 увеличивает от 3 до 10 раз величину перемещения нажимного стакана 12 и тем самым позволяет в большем диапазоне регулировать зазор-натяг в подшипнике,

что приводит к существенному повышению верхней частоты вращения шпинделя и, следовательно, производительности станка. Формула изобретения Подшипниковая опора, содержащая ра- диально-упорный подшипник качения и механизм регулирования зазора-натяга с коническими кольцами, коническим термоэлементом и нажимным стаканом, отличающаяся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет расширения диапазона регулирования, опора снабжена кольцевым цилиндром с двумя со0

общающимися кольцевыми полостями разного сечения, выполненными с противоположных сторон и предназначенными для заполнения жидкой средой,причем цилиндр установлен неподвижно между коническим термоэлементом и нажимным стаканом, а в полости большого сечения установлено с возможностью перемещения кольцо с коническим торцом, предназначенным для взаимодействия с термоэлементом, при этом в полости меньшего сечения установлено введенное в опору кольцо, предназначенное для взаимодействия с нажимным стаканом.