Пневматическое уплотнение шпинделя

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 15/44 ое бюро В.Васильев,В.А.ПрокопенШуклин тво ССС 44, 198 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(57) Изобретение, относится к областимашиностроения и может быть использовано в высокоскоростных шпиндельныхузлах тяжелых металлорежущих станков,например фрезерно-расточной группы.Целью изобретения является повьшениенадежности в работе пневматическогоуплотнения при наличии значительныхпоперечных деформаций шпинделя, Сжатый воздух подается в аэростатические опоры подпятников и через камерунапорного давления - в аэростатические опоры плавающей втулки. Происходит равномерное всплытие втулки навоздушных зазорах относительно шпинделя и боковых поверхностей уплотняющей полости. При этом воздух из микроканавок втулки выходит через зазо 801295 ры между втулкои и шпинделем,а такжешпинделем и уплотнительным пояском вдренажную полость под давлением, превышающим величину подпорного давленияна сливе, что предотвращает возмож"ность прохода смазочной жидкости впротивоположном направлении. Другаячасть воздушного потока проходит через уплотнительный поясок, примыкающий к технологической зоне, и выходитчастично через кольцевую канавку наслив, а частично непосредственно наружу (в технологическую зону), препятствуя воэможности попадания через радиальный зазор загрязняющихчастиц внутрь узла, Из опор поднятников воздух частично выходит черезуплотнительные пояски аналогичнорассмотренному случаю, а частичночерез дополнительные кольцевые канавки на боковых поверхностях уплотняющей полости на слив, Размещениеаэростатических 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 смазочнойжидкости, оказываются перекрытыми восевом направлении микроканавкамидругого ряда, 1 з.п. ф-лы 4 ил.1 129Изобретение 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 уплотняющегозазора. На фиг. 1 изображено пневматическое уплотнение в шпиндельном узле с гидростатическимй радиальными подшипниками (выдвижное исполнение); на фиг, 2 - развертка внутренней поверхности плавающей кольцевой втулки; ца фиг, 3 - пневматическое уплотнение в шпиндельцом узле с радиальными 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 ца гидростатических подшипниках 2, карманы 3 несущих опор которых через управляющие устройства 4 подключены к источнику гидравлического питания, содержит дрецакцую 5 и уплотняющую полости, В последней установлена плавающая втулка б, 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, в 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 1 б ,которых размещены одна напротив другой. Каждая микроканавка через дрос5116 5 10 15 35 40 45 50 55 селирующее отверстие 17 сообщаетсяканалом 18 с подводной пневматической линией 9, Каждая опора отделенаот камеры напорного давления кольцевой дренажной канавкой 19, сообщающейся каналом со сливом, и щелевымуплотнением 20, образованным торцовыми поверхностями плавающей втулки иуплотняющей полости. На уплотцительном пояске 21, примыкающем к технологической зоне, может быть выполненакольцевая канавка 22, в нижней частикоторой имеется выходное отверстие23, сообщающееся со сливом. При исполнении на опорах качения шпиндельного узла (ШУ), имеющего полый 23 и вьдвижной 24 шпиндели: (фиг, 3), пневматическое уплотнение устанавливается относительно полого шпинделя. При этом поток смазки, протекающий через подпцпшик качения (1-2 л/мин при цастоте вращения 2000 об/мин и более), из дренажной полости 5 направляется на слив аналогично указанному случаю (направление потока показано ца фиг. 3 стрелкой), Уплотнение между полым и выдвикцым шпинделями может осуществляться обычной манжетой 25, так как относительная скорость движения междуэтими шпинделями определяется величиной осевой подачи, т.е. не более 510 м/миц. Уплотнение работает следующим образом.При включении станка в карманы гидростатических опор подшипника (или через поцшипник качения фиг. 3) подается смазочная жидкость, которая вытекает из подшипцика в дренажную полость. Сжатый воздух подается в аэро- статические опоры подпятцпков и через камеру напорного давления в аэростатические опоры плавающей втулки, Происходит равномерное всплытие втулки на воздушных зазорах относительно шпинделя и боковых поверхностей уплотцяющей полости. При этом воздух из микроканавок втулки выходит через зазоры между втулкой и шпинделем, а также шпинделем и уплотнительцым пояском в дренажную полость под давлением, превышающим величину подпорного давления на сливе, что предотвращает возможность прохода смазочной жидкости в противополохсцом направлении.Другая часть воздушного потокапроходит через уплотнительный поясок, примыкающий к технологическойзоне, и выходит частично через кольцевую канавку на слив, а частичнонепосредственно наружу (в технологическую зону), препятствуя возможностипопадания через радиальный зазорзагрязняющих частиц внутрь ШУ. Изопор подпятников воздух частично выходит через уплотнительные пояскианалогично указанному случаю, а частично через дополнительные кольцевыеканавки на боковых поверхностях уплотняющей полости на слив, Размещение аэростатических опор плавающейвтулки в два (или более) ряда и сосмещением их одной относительно другой повышает надежность работы уплотнения, так как промежутки между 20микроканавками 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, котораясобирается на уплотнительном пояске, примыкающем к технологической 30зоне., через кольцевую канавку 22направляется на слив. В этой же канавке собираются, а затем удаляютсячерез слив отцельные мелкие частицы,которые могут прилипать к шпинделю, 35в технологической зоне, а затем придвижении шпинделя внутрь или отрываются от поверхности центробежнымисилами или снимаются кромкой плавающей втулки. Удаление частиц осуществляется потоком воздуха,При приложении внешней нагрузкик шпинделю, например, в виде сил резания происходит изгиб шпинделя(фиг. 4). Плавающая втулка свободно 45перемещается вместе со шпинделем впоперечном (радиальном) направлении,При этом за счет аэростатических опорпостоянно обеспечивается отсутствиеконтакта как между втулкой и шпинделем, 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-б 07) и практически не сказывается на качестве и надежности уплотнения,Формула изобретения1. Пневматическое уплотнение шпинделя, содержащее корпус с дренажнойполостью и соединенной с пневмосетьюи 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 вработе при наличии значительных поперечных деформаций шпинделя, оно снабжено плавающей втулкой, установленной в уплотняющей полости, и на еевнутренней поверхности выполнены аэростатические опоры, которые соединеныканалами с наружной поверхностьювтулки, образующей с корпусом камерунапорного пневматического давления,опоры расположены по крайней мере вдва ряда в шахматном порядке с взаимным перекрытием, а внутренний диаметрвтулки выполнен меньше диаметра уплотняющих поясков, при этом на торцовых поверхностях уплотняющей полостивыполнены аэростатические подпятники,обращенные к торцовым поверхностямплавающей 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, 129511 бабд оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Тираж 812И Государственного ком делам изобретений и о Москва, И, Раушска Подписитета СССРкрытий