Покращення характеристик шпиндельного вузла за рахунок оптимізації геометричних параметрів пневматичної опори
Інна Віштак
Інформація
Коментарі (0)
Покращення характеристик шпиндельного вузла за рахунок оптимізації геометричних параметрів пневматичної опори - Інна Віштак
Автор: Інна Віштак
Написано: 2015 року
Твір додано: 19-10-2021, 13:29
Завантажити:
Мета і завдання дослідження. Метою роботи є підвищення
жорсткості та навантажувальної здатності пневматичної конічної опори без
збільшення енергетичних витрат за рахунок зміни конфігурації робочих
поверхонь опори.
Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі задачі:
- виконати аналітичний огляд відомих типів опор для швидкісних
шпинделів з метою вибору раціонального; проаналізувати відомі конструкції
пневматичних опор шпинделів з метою обґрунтування найбільш ефективної
за критеріями жорсткості та навантажувальної здатності;
- модернізувати пневматичну конічну опору шпинделя зі зміною
конфігурації робочої поверхні шляхом нанесення глухих поздовжніх канавок
змінної глибини;
- розробити математичну модель пневматичної конічної опори
запропонованої конструкції;
- дослідити вплив зміни параметрів поздовжніх канавок запропонованої
конструкції опори з газовим мащенням на характеристики шпинделя;
обґрунтувати її раціональні конструктивні параметри;
- запропонувати критерій оптимізації параметрів пневматичної конічної
опори та використати їх в розрахунках;
- розробити інженерну методику оптимального проектного розрахунку
параметрів пневматичної конічної опори шпинделя з нанесеними на робочій
поверхні глухими поздовжніми канавками змінної глибини.
жорсткості та навантажувальної здатності пневматичної конічної опори без
збільшення енергетичних витрат за рахунок зміни конфігурації робочих
поверхонь опори.
Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі задачі:
- виконати аналітичний огляд відомих типів опор для швидкісних
шпинделів з метою вибору раціонального; проаналізувати відомі конструкції
пневматичних опор шпинделів з метою обґрунтування найбільш ефективної
за критеріями жорсткості та навантажувальної здатності;
- модернізувати пневматичну конічну опору шпинделя зі зміною
конфігурації робочої поверхні шляхом нанесення глухих поздовжніх канавок
змінної глибини;
- розробити математичну модель пневматичної конічної опори
запропонованої конструкції;
- дослідити вплив зміни параметрів поздовжніх канавок запропонованої
конструкції опори з газовим мащенням на характеристики шпинделя;
обґрунтувати її раціональні конструктивні параметри;
- запропонувати критерій оптимізації параметрів пневматичної конічної
опори та використати їх в розрахунках;
- розробити інженерну методику оптимального проектного розрахунку
параметрів пневматичної конічної опори шпинделя з нанесеними на робочій
поверхні глухими поздовжніми канавками змінної глибини.
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ…………………………………….. 5
ВСТУП……………………………………………………………………… 8
РОЗДІЛ 1 АНАЛІЗ СТАНУ ТЕОРЕТИЧНИХ ТА
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ПНЕВМАТИЧНИХ ОПОР.
15
1.1 Опори швидкісних шпинделів та галузі їх використання…….. 15
1.2 Аналіз існуючих методів розрахунку силових характеристик
та жорсткості шпинделів на газових опорах………………………….
27
1.3 Висновки та постановка задач дослідження……………………. 30
РОЗДІЛ 2 АНАЛІТИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ПАРАМЕТРІВ
ГАЗОВОГО МАСТИЛЬНОГО ШАРУ В КОНІЧНИХ ОПОРАХ……….
32
2.1 Введення координат та інтегрування рівнянь Рейнольдса по
товщині газового мастильного шару……..……………………………….
32
2.2 Математична модель газової конічної опори з канавками
змінної глибини………………………………………………………….....
38
2.3 Виведення рівняння тиску газу в зазорах газової конічної
опори з канавками змінної глибини……………………………………….
48
2.4 Висновки до розділу……………………………………………… 58
РОЗДІЛ 3 АНАЛІТИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК
ГАЗОВОЇ КОНІЧНОЇ ОПОРИ З КАНАВКАМИ ЗМІННОЇ ГЛИБИНИ.
59
3.1 Умови стійкості руху вала на газовій конічній опорі з
канавками змінної глибини ………………………………………………..
59
3.2 Розрахунок статичних характеристик конічної опори з
канавками змінної глибини……………………………………………….
61
3.3 Лінійний статичний розрахунок конічної опори з канавками
змінної глибини……………………………………………………………..
75
3.3.1 Метод збурення та алгоритм лінійного аналізу конічних
опор з канавками змінної глибини………………………………………...
78
3.3.2 Чисельний розв’язок та аналіз отриманих результатів…… 82 3
3.4 Висновки до розділу……………………………………………… 86
РОЗДІЛ 4 ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ
ХАРАКТЕРИСТИК ГАЗОВОЇ КОНІЧНОЇ ОПОРИ З КАНАВКАМИ
ЗМІННОЇ ГЛИБИНИ ………………………………………………………
87
4.1 Експериментальна установка для дослідження шпинделів на
газових конічних опорах…………………………………………………...
87
4.2 Система подання та очищення повітря для шпинделів на
газових опорах………………………………………………………………
94
4.3 Технологія виготовлення експериментальних зразків газових
конічних опор з зовнішнім наддуванням…………………………………
97
4.4 Конструкція шпинделів на газових конічних опорах з
канавками змінної глибини ………………………………………………..
99
4.5 Методика та результати проведення експерименту……………. 104
4.6 Висновки до розділу……………………………………………… 109
РОЗДІЛ 5 ПОКРАЩЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК ШПИНДЕЛІВ НА
ГАЗОВИХ ОПОРАХ ЗА РАХУНОК ОПТИМІЗАЦІЇ
ГЕОМЕТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ КАНАВОК ЗМІННОЇ ГЛИБИНИ…
110
5.1 Методика оптимального проектування шпинделів на конічних
газових опорах з канавками змінної глибини ..…………………………..
110
5.1.1 Розрахункова модель шпинделя з однією конічною
опорою та поздовжніми канавками змінної глибини ……………………
110
5.1.2 Оптимізація параметрів шпинделя на двох газових
конічних опорах з поздовжніми канавками змінної глибини…..……….
114
5.2 Інженерна методика розрахунку конічної опори шпинделя з
поздовжніми канавками змінної глибини………………………………...
122
5.3 Висновки до розділу……………………………………………….. 124
ВИСНОВКИ………………………………………………………………... 126
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ………………………………….. 129
ДОДАТКИ………………………………………………………………….. 146 4
Додаток А Акт впровадження…………………………………………….. 147
Додаток Б Статичні характеристик та відповідні оптимальні
конструктивні параметри пневматичної конічної опори шпинделя з
поздовжніми канавками змінної глибини………………………………...
148
Додаток В Характеристики шпинделів на пневматичних конічних
опорах з поздовжніми канавками змінної глибини……………….……...
154
ВСТУП……………………………………………………………………… 8
РОЗДІЛ 1 АНАЛІЗ СТАНУ ТЕОРЕТИЧНИХ ТА
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ПНЕВМАТИЧНИХ ОПОР.
15
1.1 Опори швидкісних шпинделів та галузі їх використання…….. 15
1.2 Аналіз існуючих методів розрахунку силових характеристик
та жорсткості шпинделів на газових опорах………………………….
27
1.3 Висновки та постановка задач дослідження……………………. 30
РОЗДІЛ 2 АНАЛІТИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ПАРАМЕТРІВ
ГАЗОВОГО МАСТИЛЬНОГО ШАРУ В КОНІЧНИХ ОПОРАХ……….
32
2.1 Введення координат та інтегрування рівнянь Рейнольдса по
товщині газового мастильного шару……..……………………………….
32
2.2 Математична модель газової конічної опори з канавками
змінної глибини………………………………………………………….....
38
2.3 Виведення рівняння тиску газу в зазорах газової конічної
опори з канавками змінної глибини……………………………………….
48
2.4 Висновки до розділу……………………………………………… 58
РОЗДІЛ 3 АНАЛІТИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК
ГАЗОВОЇ КОНІЧНОЇ ОПОРИ З КАНАВКАМИ ЗМІННОЇ ГЛИБИНИ.
59
3.1 Умови стійкості руху вала на газовій конічній опорі з
канавками змінної глибини ………………………………………………..
59
3.2 Розрахунок статичних характеристик конічної опори з
канавками змінної глибини……………………………………………….
61
3.3 Лінійний статичний розрахунок конічної опори з канавками
змінної глибини……………………………………………………………..
75
3.3.1 Метод збурення та алгоритм лінійного аналізу конічних
опор з канавками змінної глибини………………………………………...
78
3.3.2 Чисельний розв’язок та аналіз отриманих результатів…… 82 3
3.4 Висновки до розділу……………………………………………… 86
РОЗДІЛ 4 ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ
ХАРАКТЕРИСТИК ГАЗОВОЇ КОНІЧНОЇ ОПОРИ З КАНАВКАМИ
ЗМІННОЇ ГЛИБИНИ ………………………………………………………
87
4.1 Експериментальна установка для дослідження шпинделів на
газових конічних опорах…………………………………………………...
87
4.2 Система подання та очищення повітря для шпинделів на
газових опорах………………………………………………………………
94
4.3 Технологія виготовлення експериментальних зразків газових
конічних опор з зовнішнім наддуванням…………………………………
97
4.4 Конструкція шпинделів на газових конічних опорах з
канавками змінної глибини ………………………………………………..
99
4.5 Методика та результати проведення експерименту……………. 104
4.6 Висновки до розділу……………………………………………… 109
РОЗДІЛ 5 ПОКРАЩЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК ШПИНДЕЛІВ НА
ГАЗОВИХ ОПОРАХ ЗА РАХУНОК ОПТИМІЗАЦІЇ
ГЕОМЕТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ КАНАВОК ЗМІННОЇ ГЛИБИНИ…
110
5.1 Методика оптимального проектування шпинделів на конічних
газових опорах з канавками змінної глибини ..…………………………..
110
5.1.1 Розрахункова модель шпинделя з однією конічною
опорою та поздовжніми канавками змінної глибини ……………………
110
5.1.2 Оптимізація параметрів шпинделя на двох газових
конічних опорах з поздовжніми канавками змінної глибини…..……….
114
5.2 Інженерна методика розрахунку конічної опори шпинделя з
поздовжніми канавками змінної глибини………………………………...
122
5.3 Висновки до розділу……………………………………………….. 124
ВИСНОВКИ………………………………………………………………... 126
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ………………………………….. 129
ДОДАТКИ………………………………………………………………….. 146 4
Додаток А Акт впровадження…………………………………………….. 147
Додаток Б Статичні характеристик та відповідні оптимальні
конструктивні параметри пневматичної конічної опори шпинделя з
поздовжніми канавками змінної глибини………………………………...
148
Додаток В Характеристики шпинделів на пневматичних конічних
опорах з поздовжніми канавками змінної глибини……………….……...
154
Читати онлайн
0
Що ще подивитися
Економетрія
Олег Лещинський,Валентина Рязанцева,Олена Юнькова
Опір матеріалів
Леонід Шкельов,Анатолій Станкевич,Дмитро Пошивач