Pöördvõlli seade: jõudlusomadused

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Tööpinkide spindlit esitatakse tavaliselt ühe ajammehhanismi elemendina, mis vastutab tooriku fikseerimise ja vormimise eest. Samas on selle liides elektrijaama, laagriosa ja agregaadi tööseadmetega nii tihe, et saame rääkida kogu selle osa taristust. Ühel või teisel viisil tuleks spindlisõlme (SHU) pidada masina vastutustundlikuks põhimehhanismiks, mis tagab pöördemomendi edastamise ja töötlemisjõu suunamise.

Toote ülevaade

Seda mehhanismi nimetatakse ka mootorivõlliks ja see moodustab tänapäevaste puidu- ja metallitöötlemismasinate ühe võtmekoosteüksuse. Tooriku omadustest sõltuvad jõudlus ja veelgi suuremal määral mehaanilise löögi täpsus toorikule. Nagu juba märgitud, räägime tervest elementide kompleksist,moodustades spindliüksuste aluse. Toed, määrdesüsteem, tihendid, pöördemomendi ülekanne ja laagriosad on selle mehhanismi aluseks. Enamasti on need komponendid, mis täidavad tugi- ja abifunktsioone, et tagada düüsi töö lõikeriista kujul.

Üldiselt aktsepteeritakse, et tööpinkide võimsuse potentsiaal sõltub eelkõige mootorist. See on tõsi, kuid ainult osaliselt. Näiteks metallilõikamismasinate spindlisõlmedel on oma pöörlemissageduse vahemik, mis põhjustab lõikekiirusele piiravaid tingimusi. Kuid on oluline mõista, et see vahemik on pigem optimaalse töötlemiskiiruse reguleerimise funktsioon piisav alt suure täpsuse toel.

Teine spindli põhifunktsioon on töötlustööriista ja mõnel juhul tooriku enda otsene hoidmine. Selliseks kinnituseks kasutatakse spetsiaalseid klambreid ja klambreid, nagu tööriistahoidik ja padrunid. Seetõttu on varre mõõtmete järgi tööriista valimisel ja töötlusprotsessi lubatud parameetrite määramisel oluline arvestada spindli omadustega.

ShU disain

Mootori spindli konstruktsioonilahenduse väljatöötamise ajal peaksid ülesannete täitjad keskenduma mehhanismi dünaamilise ja vibratsioonikoormuse maksimaalsele vähendamisele. Selle töörühma kvaliteedi saavutamine mõjutab otseselt masina vastupidavust ja töötlemise kvaliteeti. Sel põhjusel on spindlikoost üha enamkavandatud iseseisva seadmena eraldi korpuses, mida nimetatakse peatoeks.

Disainialgoritmi algandmeteks võetakse järgmised andmed:

• Toide.
• Pööramise täpsus.
• Kiirus.
• Tugede maksimaalne soojendus.
• Vibratsioonikindlus.
• Jäikus.

Esialgsete parameetrite alusel valitakse välja struktuurskeem, paigutusdetailid ja tootmismaterjalid. Ka tulevase masina tüüp mõjutab teatud disainilahenduste valikut. Näiteks kõrgtäppistöötlusseadmete spindlisõlmede projekteerimine põhineb hüdrodünaamiliste laagrite paigutusel, mis suudab tagada mehaanilise toime täpsuse vahemikus 0,5 kuni 2 mikronit. Eriti kiirete sisemiste lihvpeadega seadmete puhul kasutatakse spetsiaalseid liuglaagreid, mis nõuavad õhkmäärimist. Tavaliselt kasutatakse teemantpuurimise ja universaalsete metallilõikamismasinate puhul spindli aluse konstrueerimise põhimõtteid rõhuasetusega kõrgete töötlemiskiiruste toetamisel alates 600 p/min. Madalat kiirust toetavate komponentide parameetrid arvutatakse traditsiooniliselt frees-, torni- ja puurmasinate jaoks. Siin kehtib reegel, mida õrnem on mehaanilise tegevuse täpsus, seda suurem pöördemoment peaks olema spindlil. Kompleksse karestamise ja lõikamise jaoks kasutatakse madala pöörete arvu konfiguratsioone.

Spindli koostu arvutamine

Bjäikust peetakse peamiseks disainiomaduseks. Seda väljendatakse elastsete nihete näitajana töötlemistsoonis spindli ja selle tugielementide elastsest deformatsioonist tuleneva kogu mõjuva jõu mõjul. Tugevust kasutatakse ka tugev alt koormatud sõlmede iseloomustamiseks ning suure pöörete arvuga peatorude puhul on eduka töötlemise võtmetegur minimaalne resonantsväärtus, st kõrge vibratsioonikindlus.

Praktiliselt kõik metallilõikamismasinate spindlisõlmed on lõiketäpsuse osas eraldi arvutatud. See arvutus tehakse laagrite puhul spindli otsa radiaalse väljajooksu koefitsiendi alusel. Lubatud läbijooksu väärtus sõltub projekteerimise täpsusklassist, mille määratlemisel lähtuvad projekteerijad töötlusprotsessile esitatavatest nõuetest.

Radiaaljooksu indeks laagrirõnga sisepinnal sõltub selle ekstsentrilisusest ja veereelementidega rööbaste vigadest. Seda täpsuse parameetrit väljendatakse nn ekslemislöögi mõju kaudu. Laagrikontrolli käigus tehakse kindlaks nende vastavus kehtestatud standarditele, misjärel saab kõrvalekallete tuvastamisel saata tooted ülevaatamiseks. Meetmete hulgas, mis parandavad spindli koostu laagrite täpsust monteerimise ajal, võib eristada järgmist:

• Sisemiste rõngaste ja laagritihvtide ekstsentrilisus on vastassuunas.
• Laagri välisrõngaste ekstsentrilisus jakorpuse augud asetsevad samuti vastassuundades.
• Taga- ja esiosade laagrite sisemiste rõngaste ekstsentrilisuse paigaldamisel tuleb need hoida samal tasapinnal.

ShU esitus

Spindli oluliste tehniliste ja füüsiliste näitajate jäikus ja täpsus ei ole piiratud. Selle mehhanismi muude oluliste omaduste hulgas tasub esile tõsta:

• Vibratsioonikindlus. SHU võime tagada stabiilne pöörlemine ilma võnkumisteta. Vibratsiooniefekti on võimatu täielikult kõrvaldada, kuid tänu hoolikatele projekteerimisarvutustele saab seda minimeerida, vähendades põiki- ja väändevibratsiooni allikate mõju, näiteks pulseerivaid jõude töötlemistsoonis ja pöördemomenti masinaajamis.
• Kiirus. Iseloomulik spindlisõlme kiirusele, peegeldades optimaalsete töötingimuste jaoks lubatud pöörete arvu minutis. Teisisõnu, maksimaalne lubatud pöörlemiskiirus, mille määravad toote ehituslikud ja tehnoloogilised omadused.
• Soojenduslaagrid. Intensiivne soojuse teke on loomulik tuletisfaktor suurel kiirusel töötlemisel. Kuna kuumutamine võib põhjustada elemendi aluse deformatsiooni, tuleks see indikaator projekteerimise käigus välja arvutada. Koostu kõige kuumatundlikum komponent on laager, mille kuju muutumine võib kahjustada spindli tööd. Termilise deformatsiooni protsesside vähendamiseks peaksid tootjadjärgima välimiste laagrirõngaste lubatud kuumutamise norme.
• Kandevõime. Määratakse spindlilaagrite jõudlusteguri kaudu maksimaalsete lubatud staatilise koormuse tingimustes.
• Vastupidavus. Ajaindikaator, mis näitab toote töötundide arvu enne kapitaalremonti. Eeldusel, et spindli aksiaalne ja radiaalne jäikus on tasakaalustatud, võib vastupidavus ulatuda 20 tuhande tunnini. Minimaalne aeg rikkeni on vastav alt kaks ja viis tuhat tundi, mis on tüüpiline vastav alt lihvimis- ja siselihvimismasinatele.

SHU valmistamise materjalid

Spindli elemendipõhja materjalide valik on samuti teguriks seadme teatud tehniliste ja tööomaduste tagamisel. Lapeerimis-, keermestus- ja puurimissõlmedes on rõhk pöördemomendi mõjude eest kaitsmisel ning näiteks freespinki spindlikoost monteeritakse paindemomentide mõjust lähtuv alt. Igal juhul peab materjalil olema piisav kulumiskindlus nii käitamispinnal kui ka laagripukil. Kuju ja mõõtmete stabiilsus on toote nõuetekohase toimimise peamine tingimus, mis sõltub suuresti kasutatud materjali klassi omadustest.

Masinates, mille täpsusklassid on H ja P, kasutatakse 40X, 45, 50 klassi terassulamitest valmistatud spindleid. Mõnel juhul võivad projekteerimisotsused ollanõuda ja spetsiaalset metalli viimistlemist induktsioontermilise toimega karastamise teel. Tavaliselt kantakse toodete karastamine karastamise teel detaili kõige kriitilisemate osadena jõudluspindadele ja laagritihvtidele.

Kooniliste aukude, soonte, äärikute ja astmeliste üleminekutega keeruka kujuga elementide puhul kasutatakse mahuga karastatud terast. See töötlemistehnoloogia on lubatud ainult toorikute jaoks, millest on kavas valmistada masina spindlisõlmede esiosad koos järgneva karburiseerimisega. Sel juhul kasutatakse teraseid 40XGR ja 50X.

Täpsusklassidega A ja B seadmed tarnitakse nitreeritud terasest 18KhGT ja 40KhFA valmistatud spindlitega. Lämmastiktöötlusprotsess on vajalik detaili kõvaduse suurendamiseks, samuti esialgse kuju ja mõõtmete säilitamiseks. Vedeliku hõõrdumisega süsteemides kasutatavate spindlite eeltingimus on tugevuse ja konstruktsiooni stabiilsuse suurendamine.

Juhtruumi lihtsustatud planeeringus pole materjalidele esitatavad nõuded nii kõrged. Lihtsa kujuga elemente saab valmistada teraseklassidest 20Kh, 12KhNZA ja 18KhGT, kuid ka sellisel juhul tehakse toorikutele eelnev karastamine, karburiseerimine ja karastamine.

ShU struktuurimudelid

Kaasaegsetes tööpinkides kasutatavate spindlimehhanismide põhiosa on kahe laagriga seadmega. See konfiguratsioon on seadmete optimeerimise ja tehnilise korralduse mugavuse seisukoh alt optimaalne.tootmisprotsess. Suured ettevõtted kasutavad aga ka kolmanda samba lisatoetusega mudeleid.

Laagrite paigutuse konfiguratsioonid on rakendusmeetodite osas samuti mitmetähenduslikud. Tänapäeval on suundumus kriitiliste regulatiivsete funktsioonide ülekandmiseks ülaosa piirkonda, mis vähendab termiliste mõjude mõju. Spindlikoostu lihtsates mudelites kasutatakse rull-laagreid, mis samuti minimeerib soojuse tekkest tuleneva deformatsiooni riski ja suurendab reguleerimise efektiivsust. Samal ajal on sellistel mehhanismidel koos jäikuse ja pöörlemise täpsuse suurenemisega ka puudus kiiruse vähenemise näol. Seetõttu sobib see konfiguratsioon kõige paremini väikese kiirusega treipinkide jaoks.

Aeglase kiirusega lihvimissõlmed on varustatud ka rull-laagritega eesmises tugiosas ja tagumine külg on varustatud nurkkontaktielementide dupleksiga. Eelkõige on spindliüksused rakendatud ümmarguste ja sisemiste lihvimismasinate konstruktsioonides. Seadme funktsionaalse süsteemi lihtsustamiseks võimaldavad ka koonusrull-laagrid. Selline freesimissõlmede lahendus välistab vajaduse lisada aksiaalset laagrirühma. Selle tulemusel säilib optimaalne jäikusvaru, kuid sellega ei kao soojuse tekitamise probleemid piiratud pöördemomendiga kuhugi.

Toote kvaliteedikontroll

Pärast peavarda kokkupanemist kontrollitakse laagrirühma kliirensit-eelkoormust. See operatsioonvajalik, et hinnata mehhanismi valmisolekut täisväärtuslikeks töökoormusteks. Kontrollimiseks laaditakse seade tungraua ja dünamomeetriga. Mõõtmised tehakse otse indikaatorseadmetega, sh mõõtepead, andurid, mikrokaatorid jne. Mõõteseade paigaldatakse peatoele võimalikult lähedale esilaagrile. Astmekoormuse muutuse fikseerimisel koostatakse spindli otsa nihkete graafik.

Pöördvõlli koostu jäikust koos tugielementidega kontrollitakse kahepunktimõõtmismeetodi abil. Esiteks seatakse koormuskõvera lineaarsele lõigule kaks kontrollpunkti. Lisaks registreeritakse iga joone deformatsiooniandmed, mille järel tehakse võrdlus. Standardnäitajatena saab kasutada nii projekteerimisväärtusi kui ka masina üldiste tehniliste nõuete arve. Lisaks tuleks katsete tulemusel saadud keerukad võrdlusandmed esitada aritmeetiliste keskmiste väärtuste kujul. Samamoodi tehakse aksiaal- ja radiaalkoormuste mõõtmised laagrite vahele tekkinud vahede fikseerimisega.

Kui tuvastatakse kõrvalekalded standardväärtustest, reguleeritakse kliirensi eelkoormust. Treipingi spindlisõlmede hooldamisel sellisteks ülesanneteks kasutatakse tugede soojendamise tehnikat. Termomeetrite ja termopaaride termilise kokkupuute tingimustes teatud vahemikus mutrid pingutatakse ja reguleeritakse.

SHU mehhanismi tihendid

Peatoe koostis sisaldab jaspetsiaalsed tihendid, mis suurendavad mehhanismi isoleerivaid ja tihendusomadusi. Milleks see mõeldud on? Kuna treipingi töövoog on seotud suures koguses peenjäätmete eraldumisega määrimistingimustes, on funktsionaalsete osade ummistumine tavaline. Sellest lähtuv alt tuleb spindlikomplekti kokkupanemisel ette näha seadmed, mis kaitsevad tööelemente tolmu, mustuse ja niiskuse eest. Selleks on hermeetik. Reeglina on see rõngakujuline kulumaterjal, mis kinnitatakse spindlile tsentreerimisrihma abil. Mehhanismi töö ajal on vajalik selle perioodiline asendamine või positsiooni reguleerimine. Suurenenud välise saastumise tingimustes võib täiendav alt kasutada kaitsvat libisemisrõngast. Kui masin töötab keskmise või väikese kiirusega, tuleb kinnitada ka huuletihend.

SHU hooldus

Personali põhiülesanne peatoe töötamise ajal on jälgida selle osade määrimist. Tavaliselt tehakse seda pihustades pöörlevate hammasrataste, tiivikute ja kettakomponentide pindadele. Seda tüüpi määrdeainete optimaalse koostise viskoossusindeks peaks temperatuurini 50 ° C kuumutamisel olema 20. Freesvõlli sõlme konstruktsioonid näevad ette võimaluse suunata õli laagrisse läbi kollektori või otse töörühma. Pealegi peaks osa õlist alles jääma ka pärast tööseansi lõppu. Vana saastunud vedelik asendatakse uuega. Täitmisprotsessi lihtsustamiseks tänapäevastes masinates korraldatakse jäätmemassi tühjendamisel samaaegselt ringleva õli juurdevool käigukasti ja spindlisse automaatrežiimis.

Lisaks õli uuendamisele on vaja hooldada mehhanismi tehnilist seisukorda. Tehnilised ja konstruktsioonilised probleemid võivad tekkida ülekuumenemise, liigse deformatsiooni, kõrge vibratsiooni või pööretevahelise lühise tõttu. Spindlisõlmede tüüpiline remont tootmisprotsessi osana võib olla kahjustatud osade, kulumaterjalide asendamine või istmete ümberehitamine. Näiteks deformeerimisel või uute elementide paigaldamisel on mõnikord vaja pistikupesade või osade endi täiendavat korrigeerimist teritamise, lihvimise, lappimise või ülesehitamise teel.

SHU tootmine Venemaal

Osa tööpinkide komplekteerimiseks vajalikke spindlikomponente toodavad kodumaised tootjad oma tööpinkide tehastes, tuginedes Nõukogude tööstuse arengutele ja kogemustele. Freespingi tavapäraste veovõlli sõlmede või treiseadmete valmistamisel, mis ei ole keskendunud ülitäpsele töötlusele, praktiliselt mingeid probleeme pole. Kaasaegseid kõrgtehnoloogilisi elektrospindleid toodetakse Venemaal aga ainult osadena ja imporditud komponentide baasil. Need piirangud ei ole seotud mitte ainult arenenud tehnoloogiate puudumisega selles valdkonnas, vaid ka kvalifitseeritud töötajate nappusega, kes peavad lahendama inseneri- ja tootmisprobleeme.

Järeldus

Spindel on erinevat tüüpi tööpinkide üks keskseid funktsionaalseid komponente. Tööoperatsioonide sooritamise täpsus, seadmete juhtimise ergonoomika ja ajammehhanismi võimsuspotentsiaali reguleerimise efektiivsus sõltuvad selle põhifunktsioonide kvaliteedist. Seetõttu on väga oluline pöörata tähelepanu treipingi spindlikoostu omadustele selle valimisel. Ja see ei kehti ainult tööstussegmendi kohta, kus tehakse reasiseseid töötlemistoiminguid. Tavalisel kodumeistril, kes garaažis või maamajas lihtsamaid toiminguid teeb, peaksid olema ka algteadmised peavarrest. Spindlimehhanismi käsitsemise oskus muudab töö usaldusväärsemaks ja masina hoolduse säästlikumaks.