автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.07, диссертация на тему:Научное обоснование создания и разработка высокоскоростных шпиндельных узлов на газомагнитных опорах металлорежущих станков

11-6

561

На правах рукописи

ЩЕТИНИН ВЛАДИМИР СЕРГЕЕВИЧ

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ СОЗДАНИЯ И РАЗРАБОТКА ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ШПИНДЕЛЬНЫХ УЗЛОВ НА ГАЗОМАГНИТНЫХ ОПОРАХ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ

Специальность 05.02.07-Технология и оборудование механической и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Комсомольск-на-Амуре 2011

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Комсомоль-ский-на-Амуре государственный технический университет» (ФГБОУ ВПО «КнАГТУ»)

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Космынин Александр Витальевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Давыдов Владимир Михайлович

доктор технических наук, профессор Поляков Александр Николаевич

доктор технических наук, профессор Сабиров Фан Сагирович

Ведущая организация: «Институт машиноведения и металлургии»

ДВО РАН, г. Космомольск-на-Амуре

Защита состоится «22» декабря 2011 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.092.01 в ФГБОУ ВПО «КнАГТУ» по адресу: 681013, г. Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, 27, ФГБОУ ВПО «КнАГТУ».

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «КнАГТУ»

Автореферат разослан « 46 » ноября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., доц.

Пронин А.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Развитие современной машиностроительной отрасли предъявляет повышенные требования к точности обработки, производительности, надежности металлообрабатывающего оборудования и уровню его автоматизации. Исследованиями по оценке влияния различных факторов на точность обработки установлено, что ее до 80% определяет шпиндельный узел (ШУ). Выходные характеристики ШУ в основном зависят от типа применяемых в них опор, так как последние обеспечивают необходимую быстроходность, точность вращения шпинделя, нагрузочную способность и долговечность ШУ. В современных быстроходных ШУ (ё^п свыше 1 млн мм /мин) используют опоры качения, гидростатические, газовые и магнитные. Высокоскоростным ШУ на опорах качения свойственны тепловые деформации, нестабильность траектории движения шпинделя, связанная с изменением угла поворота сепаратора с комплектом тел качения и погрешностью изготовления колец, а также ограниченный ресурс работы.

Применение в конструкциях ШУ гидростатических опор обеспечивает высокую точность вращения и демпфирующую способность, что значительно повышает виброустойчивость шпиндельного узла. Такие опоры имеют практически неограниченную долговечность, высокую нагрузочную способность при любой частоте вращения шпинделя. Главными недостатками применения гидростатических опор является сложная система питания и ограничение по быстроходности обусловленное жидкостным трением.

ШУ на газовых опорах почти могут развивать параметр быстроходности (с/*-п) 5 млн мм /мин. и выше. Это позволяет повысить эффективность металлообработки. Однако, из-за сравнительно невысокой несущей и демпфирующей способности смазочного слоя газовых опор, их использование в ШУ ограничено. Такие опоры нашли применение в высокоскоростных малонагруженных ШУ, эксплуатируемых на финишных технологических операциях.

Шпиндельные узлы на электромагнитных опорах имеют неограниченный ресурс, невысокое энергопотребление, сравнительно высокую жесткость при управлении тяговым усилием электромагнита и незначительный коэффициент сопротивления вращению. Отсутствие механического контакта позволяет таким подшипникам работать в экстремальных условиях. Несмотря на эти достоинства, ШУ на электромагнитных опорах не нашли широкого применения в станкостроении вследствие невысокой несущей способности и сложности как самих ШУ, так и их электронных систем управления.

Недостаточный объем исследований прецизионных ШУ на бесконтактных опорах, имеющих необходимый уровень эксплуатационных характеристик для высокоскоростной обработки, сдерживает развитие конкурентоспособности российской станочной техники на мировом рынке, что диктует необходимость решения этой важнейшей для станкостроения производственной проблемы.

Анализ показал, что многообразие опор шпиндельных узлов, разнообразие их конструкций и разнородная противоречивость их рабочих характеристик усложняет задачу выбора лучшего решения и создания безальтернативного варианта опоры ШУ для высокоскоростной обработки.

Одним из возможных путей дальнейшего повышения выходных характеристик шпиндельных узлов состоит во внедрении в их конструкции нового типа подшипников - газомагнитных опор (ГМО). Они лишены недостатка газовых опор - невысокой несущей способности, которая компенсируется магнитными силами. Недостаток магнитных опор по неустойчивости положения шпинделя и как следствие сложной системы управления, компенсируются самоустанавливающимся полем газовых сил в опоре. Поэтому разработка шпиндельных узлов станков на газомагнитных опорах является актуальной практической задачей современного станкостроения.

Создание высокоскоростных ШУ на основе газомагнитных опор является наукоемкой проблемой и требует применения научно-обоснованных подходов для ее решения. При этом актуальной научной задачей является обоснование и разработка высокоскоростных ШУ на газомагпитных опорах.

Целью диссертационной работы является разработка научных основ проектирования и создания высокоскоростных шпиндельных узлов на газомагнитных опорах, обеспечивающих расширение технологических возможностей и повышения эффективности механообработки.

Для реализации сформулированной цели работы поставлены следующие основные задачи:

- теоретическим и экспериментальным путем обосновать применение газомагнитных опор в высокоскоростных ШУ;

- предложить научно обоснованную методику проектирования высокоскоростных ШУ с газомагнитными опорами на основе разработки математической модели, алгоритма и программы для расчета их выходных характеристик;

- выполнить комплекс физических экспериментов по исследованию выходных характеристик модели ШУ с передней газомагнитной опорой;

- путем численного эксперимента в широком диапазоне изменения конструктивных и режимных параметров исследовать особенности выходных характеристик ШУ на газомагнитных опорах;

- экспериментальным и теоретическим путем сравнить выходные характеристики ШУ с передней газомагнитной и газостатической опорами;

- экспериментальным путем исследовать точность вращения шпинделя на газомагнитных опорах, а также температурное состояние подшипника;

- экспериментальным путем исследовать выходные характеристики ШУ с газомагнитной опорой при автоматическом управлении тяговым усилием электромагнитов опоры:

-выработать рекомендации и разработать инженерную методику проектирования ШУ с газомагнитной опорой;

- создать опытно-промышленный образец шпиндельного узла металлообрабатывающего станка с исследуемым типом комбинированной опоры.

Научная новизна работы состоит в том, что:

- предложены теоретические положения по расчёту нагрузки и жесткости на режущем инструменте шпиндельного узла на газомагнитных опорах;

- экспериментально установлены зависимости нагрузки и жесткости на консоли шпинделя на газомагнитпых опорах от быстроходности, давления наддува газа в опоры и значения тяг ового усилия электромагнита;

- на основе сравнительных экспериментальных исследований установлены закономерности изменения точности вращения шпинделя иа газостатических и

на газомагнитных опорах при различном тяговом усилии электромагнита и нагрузки на консоли шпинделя;

- опытным путем установлены зависимости изменения температуры вкладыша газомагнитной опоры и шпинделя от его частоты вращения при постоянном значении магнитной индукции в зазоре опоры;

- установлены зависимости выходных характеристик ШУ на газомагнитных подшипниках от безразмерных комплексов и конструктивных элементов, которыми удобно пользоваться на стадии проектирования;

- приведены результаты экспериментальных исследований нагрузки и жесткости на консоли шпинделя с передней газомагнитной опорой при управлении тяговым усилием электромагнита.

Метод исследования основан на физическом эксперименте и теоретическом анализе. Расчет эксплуатационных характеристик шпиндельных узлов на газомагнитных подшипниках базируется на решении классических задач теории магнитного поля и газовой смазки, и проводится путем численного интегрирования дифференциальных уравнений. При анализе опытных данных использованы статистические методы обработки результатов наблюдений.

Достоверность результатов работы основывается на использование хорошо известных в теориях газовой смазки и магнитного поля системы исходных уравнений. Результаты теоретических расчетов выходных характеристик ШУ подтверждаются сопоставлением с результатами экспериментальных исследований. Экспериментальные исследования базируются на использовании широко известной и апробированной на практике методики обработки опытных данных при исследовании ШУ.

Практическая ценность работы состоит в том, что предложена комбинированная бесконтактная опора шпиндельного узла, сочетающая газостатический подшипник и магнитный подвес, способ работы и конструкции которой защищена патентами РФ. Разработаны алгоритмы и программы для ЭВМ, позволяющих с достаточной для инженерной практики точностью рассчитать выходные характеристики ШУ с газомагнитной опорой. Выполненный комплекс исследований позволил сформулировать ряд практических рекомендаций и на их основе разработать инженерную методику проектирования высокоскоростных ШУ с газомагнитной опорой.

Результаты работы легли в основу создания опытно-промышленного образца ШУ шлифовального станка мод. ЗК227, с передней газомагнитной опорой, который позволил получить лучшее качество обработки заготовки и повысить производительность труда, по сравнению с использованием ШУ на газостатических опорах.

Опытно-промышленный образец высокоскоростного ШУ внедрен в производство на ОАО «Комсомольское-на-Амуре авиационное производственное объединение» и ОАО «Амурский судостроительный завод» (г. Комсомольск-на-Амуре). Результаты работы используются также в учебном процессе на кафедре «Технология машиностроения» ФГБОУ ВПО «КнАГТУ».

Личный вклад автора состоит в постановке задач исследований. Лично автором развита математическая модель совместного действия на шпиндель газовых и магнитных сил, а также основы теории расчета выходных характеристик ШУ на газомагнитных опорах, на базе, которой разработаны алгоритм и программный продукт для ПЭВМ.

Спроектированы и созданы экспериментальные стенды, моделирующие работу ШУ с передней газомагнитной и задней газостатической опорой.

Выполнен весь комплекс экспериментов с последующим анализом экспериментальных и теоретических данных. Разработана инженерная методика и выработаны рекомендации по проектированию ШУ на газомагнитных опорах.

При личном и непосредственном участии автора предложен способ работы и конструкции бесконтактных шпиндельных опор (патенты №№ 2347960, 2357119. 2408801), разработана конструкция и изготовлен опытно-промышленный образец высокоскоростного ШУ шлифовального станка для обработки ответственных изделий.

Под научным руководством автора по данной научной специальности подготовлена и успешно защищена кандидатская диссертация.

На защиту выносятся:

- теоретические положения расчета выходных характеристик шпиндельных узлов на газомагнитных опорах;

-математическая модель совместного действия на шпиндель газовых и магнитных сил;

-методика и алгоритм расчета выходных характеристик высокоскоростных шпиндельных узлов на газомагнитных опорах;

- защищенная патентом РФ конструкция газомагнитной опоры шпиндельного узла;

-результаты экспериментальных и теоретических исследований выходных характеристик ШУ на газомагнитных опорах;

-зависимости выходных характеристик ШУ от конструктивных и режимных параметров;

-методика и рекомендации по проектированию ШУ с передней газомагнитной опорой;

-результаты экспериментальных исследований точности вращения шпинделя, а также температурного состояния шпинделя и вкладыша газомагнитной опоры шпиндельного узла;

- результаты промышленных испытаний ШУ с передней газомагнитной опорой.

Апробация работы. Научные положения и результаты исследований докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях и симпозиумах: «Новые технологии и материалы. Инновации и инвестиции в промышленности Дальнего Востока» (г. Комсомольск-на-Амуре. 2007 г.). «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (г. С.Петербург 2007г.), «Актуальные проблемы трибологии конференции» (г. Самара 2007г), РАЕ «Технические науки и современное производство» (г. Пекин, 2007,2008 гг., Париж 2009,2010 гг.), «Новые материалы и технологии» (г. Москва. 2008г.), международных научно-технических конференциях «Материалы и технологии XXI века» (г. Пенза, 2009, 2010 гг.), «Наука. Промышленность. Оборона» (Новосибирск, 2009 г.), «Теория и практика механической и электрофизической обработки материалов» (г. Комсомольск-на-Амуре, 2009 г.), «Автомобиле- и тракторостроение: проектирование, конструирование, расчет и технологии ремонта и производства» (г.Москва 2009г.), «Инновационный по-

тенциал отечественной науки» (г.Москва 2009 г), «Актуальные вопросы науки и образования» (г. Москва 2010г.), « Образование, наука и производство: проблемы. достижения и перспективы (г. Комсомольск-на-Амуре, 2010, 2011г.).

Основные положения и результаты работы докладывалась на кафедре «Технология машиностроения» КпАГТУ (2007-2011 гг.),

В полном объеме работа заслушана на расширенных заседаниях кафедр: «Станки» МГТУ «Станкин» (г. Москва. 2011 г.), «Технологическая информатика и информационные системы» ТОГУ (г. Хабаровск, 2011 г.) и «Технология машиностроения» КнАГ'ГУ, 2011г.

Диссертационная работа выполнена при поддержке грантов: 15-И-19 Министерства экономического развития и внешних связей Хабаровского края по проекту «Создание высокоскоростных прецизионных шпиндельных узлов металлорежущих станков с высокими эксплуатационными характеристиками и повышенной параметрической надежностью» (2007 г.): Министерства образования и науки РФ по областям авиационное двигагелестроение, судостроение, станкостроение на тему «Теоретические и экспериментальные исследования эксплуатационных характеристик высокоскоростных шпиндельных узлов на газомагнитных опорах и создание систем управления па основе регистрации сигналов виброакустической эмиссии», гос. контр. №16.740.110258 от 24.09.10; РФФИ «Исследование движение абсолютно твердого тела в активно управляемой среде» № 11-08-00049-а.

Результаты работы легли в основу разработки высокоскоростного шпиндельного узла, отмеченного серебряными медалями на VIII Московском международном салоне инноваций и инвестиций (2008 г.) и на С.-Петербуржской технической ярмарке в конкурсе «Лучший инновационный проект в области металлургии и машиностроения» (2008 г.).

Публикации. Содержание диссертации опубликовано в 53 работах, включая 3 монографии, 3 патента на изобретение и 14 работ в изданиях, включенных в перечень ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из оглавления, введения, пяти глав, заключения, библиографического списка и приложений. Диссертация изложена на 311 страницах и включает 191 рисунок и 3 таблицы. Библиографический список охватывает 239 литературных источника.

Автор выражает искреннюю признательность к.т.н., проф. Виноградову В.С и к.т.н.. доц. Хвостикову A.C., с которыми он на протяжении последних лет создал ряд опытно-промышленных образцов высокоскоростных ШУ.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации. Сформулирована цель и изложены основные результаты работы.

В первой главе выполнен обзор основных конструкций высокоскоростных ШУ на различных типах опор. Обоснованно применение газомагнитных опор в высокоскоростных ШУ.

Основные требования к шпиндельным узлам и их опорам сформулированы на основе требований к металлорежущим станкам в работах Ачеркана Н.С.. Бальмонта В.Б., Бушуева В.В., Века М., Джонса А., Диментберга Ф.М., Зверева И.А., Каминской В.В., Кедрова С.С., Кудинова В.А., Левиной З.М., Лизогуба В.А., Лундберга Г., Маслова Г.С., Маталина A.A., Оптица Г., Папьмгрена А., Пинегина C.B., Пономарева К.К., Портмана В.Т., ГТроникова A.C., Пуша A.B., Пуша В.Э., Решетова Д.Н., Фигатнера A.M., Хомякова B.C. и др. ученых. Кроме того частные вопросы проектирования, применения и разработки моделей шпиндельных опор различных типов изложено в работах B.C. Баласаньяна, А.И. Белоусова, А.Ф. Гордеева, В.П. Жедя, Л.Я. Кашеневского, В.Н. Констан-тинеску, А.Г. Коршикова., A.B. Космынина, М.В.Коровчинского, Ю.В. Пешти, М.Е. Подольского, В.Н. Прокофьева. А.П. Сегиды, Ю.Н. Соколова, Ю.Б. Табачникова, Н. Типея, Т. Харриса, С.А. Чернавского, С.Н. Шатохина, С.А. Шейнберга, М.А. Шимановича, В.Б. IIIojjoxoBa и др. учёных.

Требования, предъявляемые к современным высокоточным станкам, например расточной и шлифовальной групп, по точности формы рабочих поверхностей до десятых долей микрона и чистоте поверхности Ra<0,08 мкм. Обеспечение таких требований во многом зависит от эксплуатационных характеристик опор ШУ металлорежущих станков.

В современных конструкциях высокоскоростных ШУ применяют опоры качения, гидростатические, гидродинамические, газостатические и магнитные подшипники. Рассмотрены преимущества, достоинства и недостатки шпиндельных опор различного типа, конструкции шпиндельных узлов на этих опорах.

К быстроходным опорам, применяемым в ШУ. можно отнести все бесконтактные опоры, а также подшипники качения имеющие керамическими тела качения с применением масловоздушного смазывания. Однако, ресурс подшипников качения в несколько раз меньше ресурса бесконтактных опор. Кроме этого, заложенная геометрия подшипника снижает точность вращения.

Недостаток опор скольжения с жидкой смазкой (как гидродинамических, так и гидростатических), состоит в значительном выделении тепла в результате относительного скольжения слоев смазки, поскольку мощность, затрачиваемая на трение, пропорциональна вязкости смазки и квадрату скорости вращения.

Газостатические опоры позволяют ШУ развить быстроходность до 2,5-106 мм/мин и обеспечить точность вращения, равную 0,02...0,04 мкм. Преимущества высокоскоростных шпинделей на газовых опорах состоит в простоте конструкции и независимости от температурных режимов. Главным недостатком газовых подшипников является невысокая несущая и демпфирующая способность смазочного слоя, что при повышенных силах резания ведёт к снижению точности обработки и возможной потери устойчивой работы подшипника. По-

этому, эти опоры, как правило, применяют в мапонагруженных ШУ, когда динамические нагрузки малы, а статические регламентированы.

Первый высокоскоростной шлифовальный шпиндель на активных магнитных подвесах (АМП) создан в Псковском политехническом институте. Большой вклад в развитие АМП внесли ВНИИЭМ, Московский авиационный институт, Московский энергетический институт, Научно-исследовательский институт прикладной математики (г. Нижний Новгород), ЭНИМС. Следует отметить также разработки французской фирмы S2M. Последняя отечественная работа, посвященная систематизации, анализу и практическим расчётам магнитных подшипников, принадлежит Ю.Н. Журавлёву, который обосновал перспективу использования АМП в высокоскоростных шпиндельных узлах.

Исследования в Московском государственном технологическом университете «СТАНКИН» показали, что с помощью электрошпинделя на активных магнитных опорах достигается качество обработанной поверхности Л7=0,4...0,63 мкм.

Активной разработкой АМП в настоящее время занимаются такие фирмы как Псковская инженерная компания (Россия): НИИ ПМК (Россия); MBI (США); J MB (Япония); Mecos Traxler AG (Швейцария); AVCON (США): Center for Magnetic Bearings, University of Virginia (США); Revolve Technologies Inc. (Канада); High Speed Technology (Финляндия).

Следует сказать, что применение электромагнитных опор ведет к росту стоимости шпиндельного узла из-за необходимости использования сложной электронной аппаратуры и дополнительных периферийных компонентов. Кроме этого, к недостаткам таких опор следует отнести сравнительно не высокую несущую способность. Вместе с тем, шпиндельные узлы на магнитных опорах развивают быстроходность до 4-106 мм/мин, и к ним не предъявляю!' высоких требований к точности рабочих поверхностей опор.

Анализируя выходные характеристики ШУ на электромагнитных и газостатических опорах, можно сделать вывод - один из перспективных способов улучшения выходных характеристик ШУ состоит в использовании в их конструкции комбинированных опор, сочетающих в себе преимущества газовых и магнитных подшипников. Известно, что точность радиального размера обрабатываемой заготовки существенно определяется состоянием упругой системы станка (УСС). Устойчивая работа замкнутой УСС при воздействии на неё или на подсистемы и звенья происходит за счет перераспределения и рассеивания энергии в её подсистемах.

На рис J. представлена иерархия подсистем в технологической системе, причем отдельно выделен шпиндельный узел как наиболее важная подсистема УСС. Кроме того, в ШУ выделено динамическое звено, которое представляет собой различные среды в виде жидкой или газовой смазки или магнитного поля.

Рис. 1. Схема иерархий подсистем в технологической системе

Приходится констатировать, что научные работы, посвященные исследованию особенностей работы ШУ металлорежущих станков на газомагнитных опорах, практически отсутствуют за исключением единичных информационных материалов. Так, известен ШУ разработанный в Японии с магнитогазовы-ми гибридными опорами, предназначенный для повышения точности обработки материалов. Основную нагрузочную способность несут в данном шпинделе магнитные опоры, управляемые контролером. При этом газостатические подшипники в нем выполняют в большей степени роль страховочных опор.

В работах ученых КнАГТУ показано, что одним из перспективных путей повышения выходных характеристик ШУ является внедрение в их конструкцию газомагнитных подшипников, которые представляют собой газостатический подшипник дополненный магнитным подвесом.

Основным преимуществом ШУ на газомагнитных опорах является повышенные нагрузки на инструменте, что позволяет существенно сократить время обработки на предварительных операциях.

Выполнен анализ теоретических и экспериментальных работ, посвященных исследованию ШУ на газостатических и магнитных опорах, а также анализ конструкций ГМО. Поставлены задачи исследований.

Во второй главе приведены допущения, принятые при разработке математической модели течения газового потока и действия магнитной силы в зазоре подшипника. Выполнено обоснование использования дифференциальных уравнений для расчета тягового усилия электромагнита и поля давления газа в смазоч-

ном слое подшипника. Приведена методика и алгоритм расчета выходных характеристик ШУ с передней газомагнитной и задней газостатической опорами. Па рис. 2 показана расчетная схема шпиндельного узла.

Рис. 2. Схема шпиндельного узла: 1 - передний газомагнитный подшипник. 2 - задний газостатический подшипник, 3-электромагнит

Для определения нагрузки У7 на консоли шпинделя составляются два уравнения статики - суммы проекций сил на ось У

0,-02-^ = 0, (1) где 0] = 01Г + ГЛ1, и уравнение моментов относительно точки О:

01/-02(а + /)-Л/ = 0. (2)

где А/ = М \ + М 2 - восстанавливающий момент от перекоса оси шпинделя, равный сумме моментов переднего подшипника (Л/]), заднего подшипника

(М2).

С целью обобщения результатов исследования характеристик ШУ, его нагрузочные характеристики приведены к одному масштабу - максимальной несущей способности передней опоры при отключенном электромагнитном подвесе:

£?тах =к^{р!-ра)-С учетом этого уравнения (1) и (2 ) примут вид:

р = Со1-С0212/1!, (3)

Со, к = Со, г2 4 +1) + а12' ощ + М2),

_ -1 -- / (1 -Рц)1к

где Ь - /г/Отах - относительная нагрузка на режущем инструменте. О^ = 0| / Отлх и = (¿2 /Ота\ ~ коэффициент несущей способности передней и задней опоры соответственно.

Жесткость, измеренная на шлифовальном круге, определяется по формуле:

где у— смещение оси крута. Уравнение (4) представим в виде:

J = Qsm.kJ^ с

где - коэффициент жесткости.

Расчет тягового усилия электромагнита ведется на основе использования уравнения магнитной индукции в зазоре, а расчет потока смазки в зазоре подшипников с пористыми питателями базируется на решении известной в теории газовой смазки системы уравнений: политропы, неразрывности, движения и энергии.

Определение характеристик газомагнитного подшипника ШУ выполнено для двух магнитных полюсов. Схема такой газомагнитной опоры показана на рис.3.

Рис. 3. Расчетная схема газомагнитной опоры: 1-корпус; 2- шпиндель;

3- пористая цилиндрическая вставка; 4- сердечник соленоида

ГМО работает следующим образом. Через пористые ограничители расхода газ под давлением поступает в зазор подшипника, в результате чего образуется смазочная пленка. Пористые ограничители расхода газа имеют цилиндрическую форму. В общем случае их количество в одном ряду наддува равно -Уест ■ Электромагниты создают дополнительную подъемную силу. ГМО может одновременно воспринимать, как радиальную нагрузку, вызывающую смещение центра шпинделя в плоскости ХОТ. гак и продольный момент, который вызван перекосом оси шпинделя в плоскости А' 'ОТ .

Для определения поля давления газа в смазочном слое подшипника с частично пористыми ограничителями расхода газа используется дифференциальное уравнение следующего вида:

д / Р др д -|-- /г3 др

3<р \ дер а? V сЕ У

= -/

Ы

К + 2Л-

д<р

(4)

где /=1 в области пористых вставок и/=0 в области непроницаемого вкладыша. Представленное уравнение является дифференциальным уравнением эллиптического типа в частных производных, поиск аналитического решения которого является сложной задачей. Поэтому решение (4) выполнено численным мето-

дом путем аппроксимации входящих в него частных производных трехточечными центральными разностями.

Решение уравнения (4) ведется в области интегрирования, показанной на рис. 4.

Л'г г,,?,.,?;, 10 11 г, г;ы7,Л'Г 2

Рис. 4. Шаблон конечно-разностной сетки области интегрирования

При известном поле давления в зазоре подшипника газовая составляющая несущей способности в проекции на оси Л'и У соответственно равна:

1/2 2ж ¿/2 2л

I \pcotifpdcpd-; Оу =-Я { \рьт(рс1<р(Ь.

-¿/2 0 ' -1/2 0 Восстанавливающий момент газового слоя относительно оси X и У в

плоскости перекосаХ'02 равен:

I 2л

МХ'Г [_ ~У)с1(р(12 = -ЯЪр5МХ'.

0

¿2л „ _

-I о

Известно, что элементарная величина тягового усилия электромагнита находится по формуле:

п2

<№и =-dS, (5)

-МО

где //0 - магнитная постоянная.

Из уравнения (5) следует, что тяговое усилие, действующие на элемент площади ферромагнитного тела (с/Ь') в однородном магнитном поле, прямо пропорционально индукции в зазоре (В). Поскольку отношение зазора между маг-нитопроводом и шпинделем к линейным размерам поверхности магнитопрово-да меньше, чем 10"', то примем допущение об однородности магнитного поля.

Основываясь па уравнении (5), элементарное тяговое усилие электромагнита в зависимости от зазора равно:

dFM =K3h ~~dS.

(6)

где A'j -- 0.5цоО'гис)-- коэффициент, учитывающий электрические параметры соленоида.

Зависимость (6) является исходной при определении тягового усилия электромагнита. Магнитная составляющая несущей способности ГМО при условии постоянства силы тока в соленоиде (Кэ = const) равна:

Z2m d(R tp^j K3R2 dq> dT

FM = Кэ \ J <P\Mt Z\M

J i

с2 У h 2

c Пи, ¿ш n

(7)

Исходя из уравнения (7), проекции на оси Л' и У тягового усилия для двух полюсов электромагнита находятся из выражения:

FMX =F\lQmzx

\UY

= FuO,

МУ max

PlM] Z->w , r \ <P2U-, Ziu , ,

с1 t drndT f a) r~ -f daxlT ( a

i J ~yrC0\¥~1i)+ J T2~C0V + 2

<Р\Мх2ш " V -У р)Л/2 Zu/ "

ч>гм\ Z-,u =■ , \ ч>гм-? z\.v/ = , r f dmdl . ( a ) r r drndT . ( a

J J -T^smU-- + J J —-SinU + -V\uxZM h v <гш2Ли h У

г де FM =

K3R2

IV f

у - удельная магнитная сила.

Магнитная составляющая восстанавливающего момента относительно оси X' и Г в плоскости перекоса: Х'02 \

М

FX'

^f^YUcpdT ( а } J -_—-cos\ i/,-

_<РШ\ 2Ш "

г - ¡' zd(pdT f а

2)+ ! I -^С0У+2

Фш-, z\m "

А/

кэя <Р2щг2( , а

с" 11 к ^ Рш2гш ь к

В целом восстанавливающий момент в передней опоре от перекоса шпинделя находится из выражения:

M\=R2Ps. A//;r +

Kr> U М

\2

c2Ps

FX'

Mrr+-f-MFr с Ps

\2

"R3ps~M i-

Несущая способность газомагнитной опоры равна:

а=д¡о2у+о\ = + г хм )2 + (еу/- + рум Ч ■

Угол ориентации нагрузки Ч* между осью X и вектором внешней нагрузки определяется по формуле:

V = у! Ох).

Представленные формулы по расчету характеристик газомагнитной опоры используются при расчете характеристик задней газостатической опоры ШУ при условии - 0.

В третьей главе представлена конструкция экспериментального стенда, моделирующего работу шпиндельного узла с газомагнитной опорой, методика обработки экспериментальных данных и определения погрешностей результатов наблюдений. Описана методика оценки теплового влияния на значение конструктивного параметра, а также температурного состояния шпинделя и его опоры.

Исследование выходных характеристик модели шпиндельного узла на бесконтактных опорах выполнено на экспериментальной установке, изображенной на рис.5.

характеристик шпиндельного узла на бесконтактных опорах

Экспериментальный стенд включает в себя: газомагнитный подшипник 5; газостатический подшипник 12; соленоид 4;частотомер 43-35 1; шпиндель 8; нагрузочный подшипник 3; опорные стойки 11; корпус подшипников 6: датчики емкостного типа 7; кольцо 10; подпятники 2. 13: масловлагоотделитель 14; стойка корпуса турбины 15; клапан подвода воздуха к подшипникам 16: термо-

метр 17: клапан подвода воздуха к турбине 19; сопловой аппарат турбины 18; корпус турбины 20; рабочее колесо 21; микрометры 22; гибкая связь 23; образцовые манометры 24 и 9; клапан подвода воздуха к нагрузочному поршню 25; воздушный фильтр 26; компрессор 27: корпус нагрузочного поршня 28; нагрузочный поршень 29; пьезопреобразователи 30; датчик положения шпинделя 31.

Конструктивно газомагнитный подшипник представляет собой втулку. Во втулке выфрезерованы в два ряда по окружности 12 сквозных отверстий. В отверстия вклеены пористые ограничители расхода газа. Пористые вставки имеет размеры: диаметр- 6 мм, толщину - 6 мм. Раздвижка линий наддува равна 40 мм. В конструкцию опоры встроены два магиитопровода длиной-38 мм и шириной 15 мм, расположенных под углом 120° Шпиндель имеет размеры: диаметр 51мм, длина 370 мм. Подшипники выполнены диаметром 51,09 мм и длиной 60 мм. Средний радиальный зазор между шпинделем и вкладышем подшипника составляет 47 мкм. Конструктивный параметр Кс =0,265. Нагрузка на консоли шпинделя создается наг рузочным устройством.

При статических испытаниях абсолютный эксцентриситет измерялся двумя индикаторными головками с ценой деления ] мкм, которые устанавливались в вертикальной плоскости. При вращении шпинделя эксцентриситет определялся двумя емкостными датчиками.

Измерения температуры шпинделя проводились цифровым мульгимет-ром серии М8900 в комплекте с термопарой ТР-0,1. Погрешность измерения по паспортным данным в диапазоне -50°С...400°С + 0,75%, разрешение 1°С. Измерения проводились после остановки шпинделя, время остановки составляло 1020 секунд. Температура вкладыша подшипника измерялась между линиями наддува в центре нагруженной части опоры кремниевым температурным датчиком 1.М 135 группы «А» с аналоговым выходом.

На рис. 6 показана схема установки датчиков и используемая аппаратура при исследовании точности вращения шпинделя.

Рис. 6. Схема установки датчиков и аппаратуры для исследования точности вращения шпинделя: 1- нагрузочный подшипник; 2-пьезопреобразователи;

3-передняя газомагнитная опора; 4-задняя газостатическая опора

Для проведения экспериментов была использована следующая аппаратура: вибропреобразователь АР37; 8-разрядный анапогово-цифровой преобразователь (АЦП), имеющий 4 синхронных канала, наибольшую частоту дискретизации 20000 МГц; в качестве блока усиления используется двухканальный запоминающий осциллограф ЛА-нЮ; ПЭВМ типа IBM PC Pentium-4/512 МБ.

Усшитель

"J лип пзвм

4

Реконструкция аттрактора (траетория движения оси шпинделя) проведена методом задержек, основанного на теореме Такенса.

Максимальная относительная погрешность выполненного комплекса экспериментов по определению температуры вкладыша газомагнитной опоры не превышала 5%. Нагрев шпинделя оценивался с точностью до 1°С. При этом максимальная относительная погрешность определения его температуры не превышала 7%.

Оценка погрешностей результатов наблюдений показала, что относительная ошибка в определении выходных характеристик ШУ. измеренных на консоли вала, составляет: для относительной нагрузки ер =1,94%, для коэффициента жесткости =3.06%.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных и теоретических исследований выходных характеристик ШУ. Приведены результаты исследований точности вращения шпинделя, а также температурного состояния шпинделя и его опоры.

Комплекс экспериментов выполнен для оценки достоверности теоретических результатов исследований.

Для представления характеристик ШУ в зависимости от безразмерного комплекса прямо пропорционально среднему радиальному зазору в рассмотрение введен конструктивный параметрКс, определяемый соотношением:

Кс=с-1

U-kp-R

В безразмерных величинах модель ШУ имела следующие параметры: Г, = Го = 1,2; А'с =0,265; а=4; /=1,2; Т= 1,49: NecM42; а = 120°.

Комплекс экспериментов выполнен при абсолютном давлении наддува сжатого воздуха р5 . равном 0,3; 0,4 и 0,5 МПа. Соответственно этим значениям относительное давление наддува ps составляло 0,333; 0,25и 0.2.

Зависимости выходных характеристик ШУ в режиме подвеса (Л=0) показаны на рис.7.

а)

F С',1

4м —1—

------

1 1 'А,

/ГХ ■X"

Рис.7. 'Зависимость нагрузки Г (а) и жёсткости У, Ау (б) от относительного эксцентриситета с,:- теория;--опыт: />5=1/5, Л=0

Зависимости выходных характеристик ШУ при работе опор в гибридном режиме (при вращении шпинделя) представлены на рис.8-10. а) б)

1Н

Р 0.

0,055 0,075,

-

1-'

180

40 г i

к,

0.05) -АН- ---

1 1 "!"

0,2

5.9А

0,1

Рис.8. Зависимость нагрузки Г (а) и жёсткости J, kJ (б) от относительного эксцентриситета ?•):- теория;---опыт; р5 = 1/5, Л=0,096

а)

0.2

ОД 8

0,16

0,14

0,12

Г ---- [

у0,055

[

{

б)

0.3

о,;

к;

0,1

1

\

\0.055

0,18

р8-

0,28

0,38

0,18 _ 0,28 0.38

Рис.9. Зависимость относительной нагрузки Р (а) и жёсткости (б) от

относительного давления наддува р5: е, =0,4;Л =0,096; - теория;

-опыт

а)

0.1-1

0.055 -ГГ т 1

1- г- И—

I

1 1 1 . _1

1 \5г£

0,25

к.

0,1,

/—

/

5

\o.o5S -

Н/мкм

0,07

0,11

4,95

2,9?

Рис.Ю. Зависимость нагрузки Г (а) и жёсткости У, к , (б) от относительного эксцентриситета е, =0.4: Ду=0,33;- теория; - опыт

Анализ сопоставления результатов экспериментальных исследований и теоретических расчетов показал на их вполне удовлетворительное согласование. Установлено, что рассогласование в оценке относительной нагрузки F находится в диапазоне 3...12%, а коэффициента жёсткости kj в пределах 7...28%.

Положительные результаты комплекса экспериментов позволили провести широкие численные исследования по влиянию на выходные характеристики ШУ различных конструктивных и режимных параметров.

Теоретическим путем исследовано влияние на эксплуатационные характеристики шпиндельных опор относительного эксцентриситета £], конструктивного параметра Кс, удельной магнитной силы F\,f, удлимения магиитопро-вода Т = T/R. полюсного угла раздвижки магнигоироводов а, относительного давления наддува газа рs. удлинения подшипников L , числа сжимаемости А. относительного вылета шпинделя 1 = 1/Ц, относительной раздвижки опор ä = a!L\, относительный диаметр пористого ограничителя decm = decm /D. раздвижки линии наддува b = Ы L\ и количества пористых ограничителей в одном ряду наддува Ngcm.

По результатам зондирующих расчётов были приняты следующие конструктивные и режимные параметры базового варианта ШУ: ps = 1/6: Fxl = 0,2;

Zi=l,2; ¿2=1,2; decm= 0.12; ¿=0,6; я =4; /=1; Necm=6; ? =l;2; a=60ü.

Зависимость относительной нагрузки F на консоли ШУ и коэффициента несущей способности газомагнитной опоры Q? от относительного эксцентриситета £\ и конструктивного параметра Кс при работе опор в режиме подвеса представлены на рис.11.

а) б)

Рис.11. Зависимости относительной нагрузки Г (а) и коэффициента несущей способности газомагнитной опоры Ср (б) от конструктивного

параметра Кс и относительного эксцентриситета £\:___с отключенным

электромагнитом; __ с включенным электромагнитом

Анализ нагрузочных характеристик, показывает, что их максимум достигается примерно при = 0,35. При этом в широком изменении конструктивного параметра относительная нагрузка Г при е\-0,2 и включенном электромагните изменяется незначительно, т.е. не имеет ярко выраженного максимума. Это объясняется сравнительно высокой магнитной составляющей ГМО при £1=0,2, что видно из рис. 11,6, и малой несущей способностью при этом эксцентриситете задней газостатической опоры.

На рис. 12 представлены зависимости коэффициента жесткости к^ и удельного восстанавливающего момента от перекоса оси шпинделя в передней опоре М| при её работе в режиме подвеса.

Рис.12. Зависимости коэффициентов коэффициента жесткости к3 (а) и удельного восстанавливающего момента Л/) (б) от конструктивного параметра Кс и относительного эксцентриситета ^ : — — - с отключенным электромагнитом: - с включенным электромагнитом

Приведенные зависимости показывают, что экстремум функции к> = /(А'с,£|) существенно зависит от значения относительного эксцентриситета г, ис его увеличением смещается в область высоких значений конструктивного параметра. При низких значениях г,, как видно из графиков, коэффициент жесткости принимает отрицательные значения. Это связано с существенным влиянием магнитной составляющей ГМО при уменьшении относительного эксцентриситета на формирование зависимости У7 = /{Кс,е[). Заметим, что при включенном и отключенном электромагните при е, =0,6, при котором и рекомендуется эксплуатировать газовые опоры, в диапазоне изменения конструктивного параметра А'с=0.6...0,8 не происходит заметного падения коэффициента жесткости.

Анализ зависимостей представленных на рис. 12,6 показал, что эксплуатация ГМО с включенным электромагнитом ведет к росту восстанавливающего момента от перекоса оси шпинделя, что связано с увеличением среднего плеча

газомагнитных сил. В области низких значений конструктивного параметраКс при =0,6 наблюдается заметный рост удельного восстанавливающего момента. Как показал детальный анализ результатов расчетов, это объясняется существенным ростом угла перекоса оси шпинделя у. и как следствие этого, заметным увеличением магнитной составляющей удельного восстанавливающего момента.

Из представленных зависимостей Р = /(Кс,е]) и к, = /(А'г.й|) видно, что при рабочем значении относительного эксцентриситета £]=0.6 и значениях Кс, =0,5...0,6 в режиме работы ГМО с включенным электромагнитом нагрузка консоли шпинделя уменьшается не более чем на 8 %. а при отключенном снижается не более чем па 18%. Жест костная характеристика шпинделя при указанных значениях и &"с в режиме работы ГМО с включенным электромагнитом не сильно отличается от максимального значения (при Кс= 0.7). в то время как при отключенном электромагните жесткость практически достигает максимума. Это послужило основанием проведения расчетов выходных характеристик ШУ в гибридном режиме опор (со вращающимся шпинделем) при значении конструктивного параметра /Сс=0.6.

На рис. 13-15 показаны выходные характеристики ШУ при работе опор в гибридном режиме.

Рис. 13. Зависимость относительной нагрузки Г (а), и коэффициента жесткости кJ (б) от числа сжимаемости Л и относительного эксцентриситета :

---- с отключенным электромагнитом: с включенным

электромагнитом: Л."<,=0,6

а)

0.6 ».5

0,4 |„

Р <1,2

■О 0

Кс-0.4 0.6 _0,8

: — ----

III-

б)

0,7

0.6 0,5 0,-1 к0.3

0,1 о

Кс'0/1 - , - "

и

0,4 0,6 0,8

0.1 0.6 0 8 1.<

Рис.14. Зависимость относительной нагрузки F (а), и коэффициента жесткости kJ (б) от числа сжимаемости Л и конструктивного параметра Кс: — — — • с отключенным электромагнитом; —— с включенным электромагнитом; =0.6

а)

\

0.3

0,4 0.6

л ——

Рис.15. Зависимость относительной нагрузки г (а), и коэффициента жесткости А'у (б) от числа сжимаемости Л и удельной маг нитной силы : ---с отключенным электромагнитом; —— с включенным электромагнитом; £'[ "0.6

Графики зависимостей Г = /(Л.^) и А, = /(Л,£,) наглядно демонстрирует, что относительная нагрузка и коэффициент жесткости возрастают ио всем диапазоне Л, что обусловлено явлением смазочного клина, который ярче проявляется с увеличением относительного эксцентриситета.

Изменение конструктивного параметра на ± 0,2 от значения базового варианта показывает, что снижение конструктивного параметра до 0.4 благоприятно отражается на нагрузочных характеристиках, как при работе передней опоры с включенным, так и с выключенным электромагнитом. Более сложный характер имеют жесткостньге характеристики ШУ. В рабочем диапазоне Л до 0,5 при отключенном и включенном электромагните более высокая жесткость достигается при А'с=0,6. При этом существенная разница в жесткости, измеренной на режущем инструменте, с включенным электромагнитом наблюдается при Ас=0,6 и А\,=0,4.

Увеличение магнитной силы оказывает большее влияние на значения нагрузки на консоли шпинделя, из-за увеличения несушей способности передней опоры. Однако, во всем исследованном диапазоне изменения Л коэффициент жесткости при отключенном электромагните ГМО выше, чем при включенном.

Исследования влияния на выходные характеристики ШУ относительной длины магнитопровода проведены при Т равном 1.5, 2 и 2,5. Увеличение относительной длины ведет как к увеличению нагрузки, так и коэффициен та жесткости к /.

Полюсной ^угол раздвижки магнитопроводов а в диапазоне его изменения от 40 до 80 не оказывает заметного влияния на нагрузочные и жесткост-ные характеристики. Однако с увеличением полюсного угла раздвижки возрастает и угол ориентации нагрузки , что с точки зрения устойчивой работы ГМО является нежелательным.

Исследование влияния удлинения передней опоры па выходные характеристики ШУ проведено при значениях равном 1. 1.2 и 1.4. Более высокие

значения F и достигаются при более длинных газомагнитных подшипниках. Это обусловлено ослаблением влияния внешнего наддува с ростом числа сжимаемости.

Исследованиями установлено, что увеличение относительной раздвижки опор от а =3 ло 5 способствует повышению нагрузки и. особенно, жесткости при отключенном электромагните. Обратная картина наблюдается при включенном магнитном подвесе - с уменьшением относительной раздвижки опор жесткость возрастает, что обусловлено влиянием магнитной составляющей ГМО.

Численное исследование влияния относительного давления наддува газа на выходные характеристики ШУ при работе опор в гибридном режиме выполнено при р2 равном 1/5, 1/6 и 1/7. Получено, что не зависимо от режима работы ГМО относительное давление практически не влияет на относительную нагрузку и коэффициент жесткости. Исключение составляет увеличения угла ориентации нагрузки У, который возрастает с увеличение относительного давления наддува. Заметим, что при этом абсолютные значения нагрузки и жесткости с уменьшением относительного давления возрастают.

Влияние относительного вылета шпинделя исследовано в диапазоне значений / равном 0.7, 1 и 1,3. При гибридном режиме работы опоры с включенным и выключенным магнитным подвесом увеличение / приводит к уменьшению относительной нагрузки Г . Коэффициент жесткости кJ при отключенном электромагните увеличивается с уменьшением /. С включенным магнитным подвесом более высокая жесткость достигается при / I.

В целом анализ выходных характеристик ШУ показач, что при включенном электромагнитном подвесе заметно повышается нагрузка на режущем инструменте, при одновременном снижении жесткости. Такой режим может быть использован на черновых и предварительных операциях обработки заготовки, когда требуются повышенные силы резания и менее значима точность обработки. Последующую чистовую обработку следует проводить без переустановки заготовки, но только с отключенным электромагнитом. В этом случае передняя опора ШУ работает как обычный газостатический подшипник, обеспечивая более высокую жесткость, чем ГМО. Очевидно, что такая эксплуатация ШУ с передней газомагнитной опорой ведет к увеличению производительности работы.

Повысить жесткость на режущем инструменте ШУ при работе передней опоры с включенным магнитным подвесом можно путем управления магнитной составляющей ГМО. С этой цель в работе выполнены зондирующие экспериментальные исследования, в процессе проведения которых магнитная сила изменялась в зависимости ог смешения шпинделя. Результаты экспериментов показаны на рис. 16.

Из представленных зависимостей видно, что управление магнитной силой ведет не только к увеличению нагрузки, но и способно заметно повысить жесткость.

а)

2

■

—-

б)

' ш

0,-1

Рис. 16. Зависимость нагрузки Да) и жесткости ./ (б) от относительного эксцентриситета: 1-при отключенном электромагните: 2-при включенном электромагните в режиме автоматического управления (и=21000 мин")

В работе выполнена теоретическая и экспериментальная оценка температурного состояния шпинделя и вкладыша газомагнитной опоры. Регистрация температуры объектов исследования проводилась при достижении теплового равновесия, которое в среднем устанавливалось в течение 50 мин. Результаты исследований представлены на рис. 17.

л1

10 15 п —»

Ж

д I

10 15 11-«■

->{) >;|о, мин

Рис. 17. Зависимость изменения температуры д > шпинделя (а) и вкладыша (б) газомагнитной опоры от частоты вращения шпинделя п: -0,24; Кс =0,265, Ffí{ =0,2: ■ -эксперимент; —— теория

Нагрев шпинделя в зоне передней газомагнитной опоры связан с воздействием токов Фуко, возникающих при вращении массивного проводника (шпинделя) в магнитном поле.

Как показали эксперименты, вкладыш I'МО практически не нагревается. Невысокое повышение температуры объясняется наличием интенсивного вынужденного конвективного теплообмена, возникающего вследствие наддува сжатого воздуха в зазор опоры.

Результаты экспериментальной оценки точности вращения шпинделя с включенным и выключенным электромагнитом ГМО представлены на рис. 18. На рис. 18, а показан уровень колебаний корпуса 1ЛУ в месте установки ГМО. Видно, что при включенном электромагните уровень вибрации, измеренный, например, в точке 2. заметно ниже по сравнению с включенным магнитным подвесом (точка 1). Реконструированные траектории движения оси шпинделя с выключенным и включенным магнитным подвесом (в точках 1 и 2) изображены на рис. 18, б и 18, г соответственно. На рис. 18. б и 18, с) показан частотный спектр мощности сигнала для точек 1 и 2.

а) х1(Г

;8|

« рпботг опоры с ы'лючрпнмм ышлшши подвесом

VI

10

20

30

40 номер интервала измерения

д У

\

/ \

ч /

ч У .

-1.5 о ДХ ->

1.5 мкм

нкм

1—

Рис. 18. Уровень вибрации корпуса шпинделя (а), траектории движения оси шпинделя: с выключенным (б) и включенным электромагнитом (г), частотный спектр мощности сигнала: с выключенным электромагнитом (в) и включенном электромагните (д): «=25000 мин"1; ¥м -0,03; ^=50 Н: р^0,2

Реконструированные траектории, а также частотный спектр мощности сигнала показывают, что при вращении шпинделя с включенным магнитным подвесом уменьшается амплитуда размаха эллипса оси шпинделя до 55%. Это позволяет примерно па 45% повысить точность вращения по сравнению с установкой шпинделя на г азостатические опоры.

В питой главе на основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований приведены рекомендации и предложена инженерная методика проектирования конструкции ШУ с передней газомагнитной и задней газостатической опорой. Описана конструкция такого ШУ.

Рекомендации и методика инженерного расчета разработаны при относительном давлении наддува газа в опоры рЛ = 1/6, ч то соответствует давлению в заводской пневмосети.

Исходя из опыта эксплуатации высокоскоростных ШУ на бесконтактных опорах, и во избежание контакта шпинделя с вкладышем опоры не рекомендуется развивать сил}' резания, при которой относительный эксцентриситет f^ был бы выше 0.6. Рост удлинения передней опоры Ц до 1,4 ведет к благоприятному повышению выходных характеристик ШУ. Однако это сопровождается ростом угла ориентации нагрузки. Поэтому предлагается проектировать переднюю ГМО удлинением 1,2. Принимая во внимание обеспечение достаточной жесткости при нерповой обработке, относительная раздвижка опор а должна составлять около 4. Для достижения высоких нагрузочных и жссткостпых характеристик вылет шпинделя должен быть минимально возможным. Полюсной угол раздвижки магиитопроводов оказывает влияния только на угол ориентации нагрузки. В связи с этим, руководствуясь конструктивными особенностями газомагнитной опоры следует задавать минимально возможным полюсной угол раздвижки магиитопроводов, числом вставок и их размеры. Расчеты показали, что более длинные магпигопроводы обеспечивают повышенную жесткость и нагрузку на консоли шпинделя. Это следует учитывать при проектировании ГМО. В работе также представлены рекомендации по назначению конструктивного параметра Кс.

относительной магнитной силы . количества вставок в ряду наддува Агвст

и относительного диаметра пористых вставок dacm .

Основываясь на выработанных рекомендациях и разработанной инженерной методике, при личном и непосредственном участии автора спроектирован и изготовлен опытно-промышленный образец высокоскоростного ШУ для внут-ришлифовальиого станка ЗК227А, внешний вид и конструкция которого показаны на рис. 19 и 20 соответственно.

Основными элементами ШУ являются: цанговый захват 1. корпус 4, шпиндель 5. втулка 3, газостатические подшипники 2 и 6, рабочее колесо турбины 7, сопловой аппарат турбины 8. регулятор предельной частоты вращения 9 и входное устройство 10 с пусковым клапаном 11, магнитопровод 12 с соленоидом 13.

Рис. 19. Шпиндельный узел с открытой передней газомагнитной опорой

Рис.20. Конструкция высокоскоростного шпиндельного узла

Удлинение опор ШУ составляет ¿[=¿2 = ' >2, их относительная раздвижка равна а =4. Опоры имеют два ряда наддува по 6 пористых вставок в ряду. Опоры рассчитаны при конструктивном параметре КС=0,5Ъ. Относительный вылет шпинделя составляет / =0,7. Испытания проведены при относительном давлении р,= 1/6. Передняя опора ШУ содержит два магнитопровода с полюсным углом раздвижки 60°. Относительное удлинение магнитопроводов Г =1,4.

Для контроля положения шпинделя использованы индуктивные датчики с ферритовыми сердечниками. Управление тяговым усилием ГМО осуществлялось системой управления с ПИД- регуляторами.

Испытания опытного образца внутришлифовального шпинделя проведены с участием специалистов ОАО «Комсомольское-на-Амуре авиационное производственное объединение». Испытания проведены в соответствии с ГОСТ 25889.4-86. Требования к образцам изделия соответствуют ГОСТ 25443-82. В результате шлифование электрокорундовым кругом 25СТ18К поверхностей образцов изделий диаметрами 25 и 40 мм, выполненными из стали 20X13, получены следующие результаты: некруглость отверстий не более 0,2 мкм (5, 6 ква-литеты точности), шероховатость поверхности Ка не более 0,03 мкм. Для сравнения следует отметить, что достигаемая на ОАО «КнААПО» точность обработ-

ки на металлообрабатывающих станках мод. ЗА228, ЗК227А, WOTAN и VOU-I1ARD по типовому процессу высокоскоростной обработки соответствует 7-12 квалитетам при шероховатости Ra = 0.4... 1.6 мкм.

Шпиндель эксплуатировался при избыточном давлении наддува сжатого воздуха в опоры 0,5 МПа, рабочей частоте вращения шпинделя около 40000 мин' {d*n=2-106 мм/мин), и показал безотказную работу газомагиитных опор.

Установлено также, что разработанная конструкция ШУ при работе передней опоры с включенным электромагнитом позволяет снизить износ шлифовального круга до 15% по сравнению с работой ШУ с отключенным электромагнитом, и до 40% по сравнению с отраслевой конструкцией шпинделя мод. ВШГ' ООО.ОООРЭЭ на опорах качения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Выполненный комплекс расчетмо-теоретических и экспериментальных исследований шпиндельных узлов на газомагиитных опорах позволил выявить основные закономерности изменения их выходных характеристик при варьировании конструктивных и режимных параметров. Получен обширный расчетный и экспериментальный материал, показывающий на более высокую эффективность работы предложенной конструкции шпиндельного узла по сравнению с традиционными высокоскоростными ШУ на газостатических опорах. Таким образом, достигнуты результаты, способствующие продвижению решения проблемы расширения технологических возможностей высокоскоростных ШУ и повышения эффективности механообработки.

Основные научные и практические результаты, полученные в процессе теоретических и экспериментальных исследований, состоят в следующем:

1. На уровне изобретений предложены способ работы и конструкция газомагнитной опоры, обеспечивающая более высокие нагрузочные характеристики по сравнению с газостатическими опорами, традиционно применяемыми в отраслевых конструкциях высокоскоростных ШУ. Сопоставление выходных характеристик ШУ на таких опорах показало, что внедрение в конструкции шпиндельных узлов газомагнитных опор позволяет повысить силу резания до двух раз.

2. Предложена математическая модель и методика расчета выходных характеристик ШУ с передней газомагнитной и задней газостатической опорой, на основе которой разработан алгоритм расчета и реализована программа па ПЭВМ.

3. Разработан и спроектирован экспериментальный стенд для исследования выходных характеристик ШУ с передней газомагнитной опорой при статическом и гибридном режиме её работы.

4. Анализ экспериментальных и теоретических характеристик ШУ с газо-магнитиой опорой показал, что разработанная методика позволяет с достаточной для практики точностью определять выходные характеристики ШУ. Уста-

новлено, что расхождение расчетных и опытных значений относительной нагрузки не превосходит 12%, а коэффициента жесткости 28%.

5. Выполнен анализ влияния конструктивных и режимных параметров на выходные характеристики ШУ с передней газомагнитной опорой при ее работе с включенным и отключенным электромагнитом. Исследованиями установлено, что в целом более высокие нагрузочные характеристики имеет ШУ с включенным электромагнитом, достигаемые при конструктивном параметре подшипников 5; относительной длине магнитопровода Т =1.4; удельной магнитной силе Рщ не более 0,2; удлинении переднего подшипника =1.2; относительной раздвижке опор а = 4 и относительном вылете шпинделя I = 0,7 . В исследуемом диапазоне изменения независимых переменных наиболее сильное влияние на характеристики ШУ оказывают: конструктивный параметр подшипников Кс; диаметр частично пористых питателей ¿вст; относительная длина магнитопровода Т ; удлинение опоры I, и относительный вылет шпинделя I. Менее чувствительны безразмерные характеристики к изменению полюсного угла раздвижки а и давления наддува .

6. Установлено несущественное изменение конструктивного параметра газомагпигной опоры высокоскоростного ШУ вследствие уменьшения среднего радиального зазора от теплового расширения шпинделя, нагреваемого токами Фуко. Исследования температурного состояния газомагнитной опоры ШУ позволили сделать вывод о незначительном нагреве вкладыша (не более 1°С) и шпииделя (не более 6 °С). При этом изменение конструктивного параметра опоры не превосходи т 9%.

7. Эксперименты показали, что установка шпинделя на ГМО позволяет примерно на 45% повысить точность вращения по сравнению с установкой шпинделя на газостатические опоры.

8. Экспериментально установлено что, применение системы управления тягового усилия электромагнита ГМО позволяет заметно повысить жесткость на режущем инструменте по сравнению с использованием в конструкции ШУ газостатических опор. Это позволяет проводить обработку заготовки на всех её стадиях.

9. На основе проведенных экспериментальных и теоретических исследований предложегга инженерная методика проектирования и выработаны рекомендации по проектированию высокоскоростных ШУ с газомагнитными опорами.

10. Выполненный широкомасштабный комплекс исследований послужил основой разработки опытно-промышленного образца высокоскоростного шпиндельного узла с передней газомагнитной опорой для внутришлифовально-го станка ЗК227А. Результаты испытаний шпинделя на точность обработки показали, что отклонение от крутости составляет не более 0,2 мкм (5, 6 квапиге-ты точности) при шероховатости Ла не более 0,03 мкм. Установлено также, что разработанная конструкция ШУ при работе опоры с включенным электромаг-

питом позволяет снизить износ шлифовального круга до 15% по сравнению с работой ШУ с отключенным электромагнитом, и до 40% но сравнению с отраслевой конструкцией шпинделя мод. ВШГ ООО.ОООРЭЭ на опорах качения. Вследствие увеличения быстроходности шпиндельного узла сокращено операционное время обработки на финишных операциях в 2,8 раза.

Основные научные положения и результаты диссертации изложены в следующих работах:

Монографии

1.Щетинин, B.C. Частично пористые газостатические опоры шпиидель-ных узлов. Теория и эксперимент / A.B. Космынин, С. В. Виноградов > В'С- Ви-

ноградов, B.C. Щетинин. A.B. Смирнов. - М: «Академия ьстествознания». 2011. - 125 с.

2. Щетинин, B.C. Выходные характеристики высокоскоростных шпиндельных узлов на газовых опорах / A.B. Космынин. В.И. Шаломов, B.C. Щетинин. и др. - М: «Академия Естествознания», 2011.- 177с.

3. Щетинин, B.C. Основы проектирования высокоскоростных шпиндельных узлов на газомагнитных опорах / A.B. Космынин. B.C. Щетинин, A.C. Хвостиков. - Владивосток: Дальнаука. 2011.- 178 с.

Публикации в научных изданиях, рекомендованных ВАК

4. Щетинин, B.C. Повышение точности обработки в технологических самоорганизующихся системах /10.1". Кабалдин, B.C. Щетинин, A.M. Шпилёв // Вестник машиностроения,- 1999.-№6,-С.34-37.

5. Щетинин, B.C. Диагностирование процессов резания с помощью вейв-лст- анализа сигнала акустической эмиссии / A.C. Хвостиков, B.C. Щетинин // Цифровая обработка сигналов.- 2007.- №4. - С 40-43.

6. Щстишш, B.C. Применение магнитной силы в газостатических опорах высокоскоростных шпиндельных узлов /A.B. Космынин, B.C. Щетинин, H.A. Иванова // Вестник машиностроения.- 2009.- № 5.- С.19-21.

7. Щетинин, B.C. Влияние тепловых явлений в высокоскоростных шпиндельных узлах с газомагнитными опорами на их эксплуатационные характеристики / Щетинин B.C.// Металлообработка.- 2009,- № 6- С.52-54.

8. Стенд для исследования выходных характеристик шпиндельного узла на газомагнитных опорах / А.В Космынин.. B.C. Щетинин, H.A. Иванова. А. С. Хвостиков, С.С. Блинков// СТИН,- 2010.- №5-.С8-11.

9. Щетинин, B.C. Влияние магнитной силы в газомагнитных подшипниках на эксплуатационные показатели высокоскоростных шпиндельных узлов металлообрабатывающего оборудования / A.B. Космынин, В.С.Щетинин // Вестник машиностроения.- 2010,- №5, -С.5-8.

10. Щетинин, B.C. Влияния полюсного угла раздвижки магнитопрово-дов в газомагнитной опоре шпиндельного узла шлифовального станка на его эксплуатационные показатели / A.B. Космынин, B.C. Щетинин, A.B. Смирнов // Вестник Брянского государственного технического университета,- 2010.-№2(26). -С.22-25.

11. Щетинин, B.C. Математическая модель расчета несущей способности высокоскоростного шпиндельного узла на газомагнитной опоре / B.C. Щетинин, A.B. Космынин, // Трение и смазка в машинах и механизмах.- 2010,- №8.-С.31-35.

12. Щетинин, B.C. Расчет несущей способности газомагнитных опор высокоскоростных шпиндельных узлов / A.B. Космынин. Щетинин B.C.// СТИН,-2010.-№9,-С. 6-8.

13. Повышение эксплуатационных характеристик бесконтактных шпиндельных опор путем самоорганизации комбинированного динамического звена / A.B. Космынин, В.С.Щетинин, A.C. Хвостиков, А.В Смирнов /У Фундаментальные исследования.-2010.-№12,- С. 96-99.

14. Щетинин, В. С. Методика расчета несущей способности газомагнитного подшипника высокоскоростного шпиндельного узла1 А.В Космынин., B.C. Щетинин, H.A. Иванов // Вестник Самарского государственного технического университега.-2010.- №4 С.226-229.

15. Щетинин, В. С. Высокоскоростной шпиндельный узел внутришли-фовальиого станка для прецизионной обработки деталей летательных аппаратов/ A.B. Космынин , В.С.Щетинин, A.C. Хвостиков. С.С. Блинков.// Фундаментальные исследования.-2011 .-№8 ч.1.-С. 136-138.

16. Щетинин, В. С. Метод расчета газомагнитного подшипника высокоскоростного шпиндельного узла / H.A. Иванова, С.С. Блинков, B.C. Щетинин /У Омский научный вестник,- Омск.: Изд-во ОмГГУ. 2011-№ 1-С.63-65.

17. Щетинин, В. С. Влияние конструктивного параметра газомагнитных опор на выходные характеристики высокоскоростных шпиндельных узлов металлорежущих станков / H.A. Иванова, Щетинин B.C.. A.B. Космынин и др.// Омский научный вестник.- ОмГТУ. 2011-№ 2-С.61-63.

Статьи и материалы конференций, опубликованные в других научных изданиях

18 Щетинин, В. С.. Применение вейвлет- анализа для диагностики методом акустической эмиссии при сильном зашумлении сигнала / A.C. Хвостиков, Научное обозрение,- 2007. - №6,- С. 63-65.

19. Щетинин, B.C. Частично пористые аэростатические подшипники шпиндельных узлов металлообрабатывающих станков/ B.C. Щетинин, A.B. Космынин // Актуальные проблемы трибологии: сб. трудов междунар. пауч,-техн. конф., Самара, июнь 2007 г.,: М.: «Машиностроение».-2007. - т. I. -С. 263-271

20. Щетинин, В. С. Совершенствование шпиндельных узлов с бесконтактными опорами / H.A. Иванова, Щетинин B.C., A.B. Космынин // Новые технологии и материалы. Инновации и инвестиции в промышленность Дальнего востока: материалы Всероссийской науч.-техн. конф., Комсомольск-на-Амуре . 15-17 окт. 2007 г . Комсомольск-на-ANrvpe : ГОУВПО «КнАГ-ТУ»,2007.-С 115-119.

21. Щетинин, В. С. Комбинированная опора шпиндельного узла / A.B. Космынин, B.C. Щетинин, С.В.Виноградов.// Фундаментальные исследования. -2007. -№12-С. 83-84.

22. Scthetinin, V.S.Gas static bearings with porous inserts of high-speed spindle units/ A.V. Kosminin, S.P. Chemobay, V.S. Scthetinin // Materials of interna-

lional VIII Russia-China Symposium «Modern Materials And Technologies 2007». Pacific National University,'17-18 October 2007,- Vol. 2,.- P. 138-143.

23. Щетинин, В. С. Повышение точности работы металлообрабатывающих станков при производстве деталей летательных аппаратов/ A.B. Космынии, B.C. Щегинин, С.В.Виноградов.// Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности: сб. трудов 4-й междунар. науч.-пракг. конф.. Санкт-Петербург. 2-5 октября 2007 г... СПб. :Изв-во Политех, ун-та,

2007. -С. 289-290.

24. Щстииии, В. С. Шпиндельные узлы на газомагнитных опорах./ A.B. Космынии. В.С.Щетинин. H.A. Иванова // Фундаментальные исследования. -

2008. -№10. -С. 76-78.

25. Щетинин, В. С. Газомагнитные опоры высокоскоростных шпиндельных узлов/ A.B. Космынин. В.С Щетинин.. H.A. Иванова // Новые материалы и технологии - НМТ-2008: материалы Всероссийской науч.-техн. конф.. Москва 2008 г. - М.: MATH, 2008.-Т.З- С. 22-23.

26. Щетинин, В. С. Подшипники на газовой смазке высокоскоростных роторов: материалы Общероссийской науч. Конф. «Инновационный потенциал отечественной науки» Москва //. 17-19 февр. 2009 г. /C.B. Виноградов, А.В Космынин. B.C. Щетинин. А.В.Смирнов// Современные наукоемкие технологии.-2009,-№1. -С. 19-21.

27. Щетинин, В. С.Применение шпиндельных узлов на газомагнитных опорах в шлифовальных станках для повышения эксплуатационных показателей / A.B. Космынин, B.C., Щетинин, H.A. Иванова // Материалы и технологии XXI века: сб. статей VII межд. науч.-техн. конф. -Пенза: Изд-во Приволжского Дома Знаний, 2009. -С. 139-142.

28. Щетинин, В. С. Совершенствование финишной обработки за счет применения газомагнитных опор в высокоскоростных шпиндельных узлах шлифовальных станков / A.B. Космынин. B.C., Щетинин, H.A. Иванова // Наука. Промышленность. Оборон: Труды X Всероссийской науч.-гехн. конф.. Новосибирск, 22-24 апреля 2009 г. - Новосибирск: НГТУ. 2009. - С. 144-146.

29. Щетинин, B.C. Несущая способность газомагнитных опор шпиндельных узлов/ В.С Щетинин.// Вестник ГОУВГЮ «КнАГТУ». Вып. 13: сб. науч. тр.- Комсомольск-на -Амуре: ГОУВПО «КнАГТУ», 2009. - Ч.1.- С.21-24.

30. Щетинин, В. С. Расчет несущей способности газомагнитных опор высокоскоростных шпиндельных узлов с двумя магнитными подвесами / A.B. Космынин. В.С.Щетинин // Вестник ГОУВПО «КнАГТУ». Вып. 13: сб. науч. тр.- Комсомольск-на -Амуре: ГОУВПО «КнАГТУ». 2009. - Ч.1.- С.25-28.

31. Щетинин, В. С. Применение новых газомагнитных опор в шпиндельных узлах для высокоскоростной обработки деталей машин / A.B. Космынин. B.C.Щетинин. H.A. Иванова //Вестник ГОУВПО «КнАГТУ». Вып. 13: сб. науч. тр.-Комсомольск-на-Амуре: ГОУВПО «КнАГТУ», 2009. - Ч.1.-С. 180-182.

32. Scthetinin, V.S. Using magnetic force in the gas-static bearings of highspeed spindles / A.V Kosminin, V.S. Scthetinin, N.A. Ivanova// Russian Engineering Research:- 2009, -V. 29, № 5. - P. 456-458.

33. Щетинин, B.C. Тепловое воздействие индукционных токов на радиальный зазор газомагнитной опоры шпиндельного узла / B.C. Щетинин// Теория и практика механической и электрофизической обработки материалов: ма-

териалы международ. науч.- техн. конф.. Комсомольск-на-Амуре , 28-30 октября-2009.-Ч.1.-С 45-50.

34. Щетинин, B.C. Стабилизация точности обработки шпинделя на газомагнитных опорах / Н.А.Иванова, Блинков С'.С.. B.C. Щетинин//Теория и практика механической и электрофизической обработки материалов: материалы международ, науч.- техн. конф.. Комсомольск-на-Амуре , 28-30 октября -2009.4.2. -С257-261.

35. Щетинин, B.C. Повышение точности обработки с помощью высокоскоростных шпиндельных узлов на газомагнитных опорах за счёт повышения несущей способности /Н.А. Иванова, B.C. Щетинин, А.В. Космынин//Теория и практика механической и электрофизической обработки материалов: материалы международ, науч.- техн. конф.. Комсомольск-на-Ам\ре . 28-30 октября -2009.-Ч.2. -С266-269.

36. Щетинин, B.C. Шлифовальный шпиндельный узел для высокоскоростной обработки металлов / А.В. Космынин. B.C. Щетинин. Н.А. Иванова // Успехи современного естествознания: -2009. -№9, -74-75.

37. Щетинин, B.C. Эксплуатационные показатели высокоскоростных шпиндельных узлов металлообрабатывающего оборудования с газомагнитными опорами /А.В. Космынин. B.C. Щетинин// Успехи современного естествознания: -2009. -№11, -С.69-70.

38. Щетинин, B.C. Расширение технологических возможностей металлообрабатывающего оборудования на основе применения шпиндельных узлов на газомагнитных опорах / А.В. Космынин, B.C. Щетинин, Н.А. Иванова // Международный журнал экспериментального образования:-2010.-- №7-С.120-121.

39. Щетинин, B.C. Определение полезной нагрузки газомагнитного подшипника высокоскоростного шпиндельного узла / В.С.Щетинин, А.В. Космынин// Ученые записки КнАГТУ. Вып. 1-1(1). Науки о природе и технике, гл. Ред A.M. Шпилев. -Комсомольск-на-Амуре: ГОУВПО «КнАГТУ». 2010,- С 55-57.

40. Sctlietinin, V.S. Influence of the Magnetic Force in Gas-Magnetic Bearings on the Operation of High-Speed Spindles in Metalworking Equipment / A.V Kosminin. V.S. Scthetinin//Russian Engineering Research:- 2010,- Vol. 30. № 5. -P. 451-452.

41. Щетинин, B.C. Совершенствование высокоскоростных шпиндельных узлов на бесконтактных опорах за счёт применения газомагнитных подшипников /А.В. Космынин. B.C. Щетинин//' Ученые записки КнАГТУ Вып. 11-1(2). Науки о природе и технике, гл. Ред A.M. Шпилев. -Комсомольск-на-Амуре: ГОУВПО «КнАГТУ». 2010. С. 65-68.

42. Щетинин, B.C. Расчет эксплуатационных характеристик газомагнитного подшипника / Н.А. Иванова. B.C. Щетинин. С.С. Блинков // Материалы и технологии XXI века: Сб. статей VIII межд. науч.-техи. конф. -Пенза: Изд-во Приволжского Дома Знаний. 2010. -С. 143-145.

43. Scthetinin, V.S. Test bench for determining the output characteristics of a spindle on gas-magnetic bearings / A.V. Kosrnynin, V.S Scthetinin. N.A. Ivanova. A. S. Khvostikov. S. S. Blinkov // Russian Engineering Research:- 2010.- Vol. 30. -№ 8, -P. 816-817.

44. Мониторинг движения оси шпинделя на бесконтактных опорах /А.В. Космынин, B.C. Щетинин, А.С. Хвостиков, А.В. Смирнов, С.С.Блинков // Международный симпозиум «Образование, наука и производство: проблемы и

перспективы обработки материалов и заготовительных производств»: материалы междупар. науч.-техн. конф.. Комсомольск-на-Ам\ре. 27-30 сент.2010 г.Комсомольск-на-Амуре : ГОУВПО «КнАГТУ»,20Ц). -Т.2. -С. 97-101.

45. Щетинин, B.C. Газомагнитные опоры-одни из путей совершенствование процесса высокоскоростной обработки деталей / A.B. Космынин, B.C. Щетинин. H.A. Иванова // Международный симпозиум «Образование, наука и производство: проблемы и перспективы обработки материалов и заготовительных производств»: материалы междунар. науч.-техн. конф., Комсомольск-на-Амуре. 27-30 сент.2010 г.- Комсомольск-на-Амуре : ГОУВПО «КнАГТУ».20Ю. -Т.2. -С 102-104..

46. Совершенствование эксплуатационных характеристик высокоскоростных шпиндельных узлов на бесконтактных опорах / A.B. Космынин, B.C. Щетинин. A.C. Хвостиков. С.С. Блинков // Современные наукоемкие технологии:^ 10.-№9 - С. 183-184.

47. Определение траектории движения шпинделя на бесконтактных опорах методом виброакустической эмиссии./ A.C. Хвостиков, A.B. Космынин, B.C. Щетинин, С.С. Блинков // Современные наукоемкие технологии:-2010.-№9- С. 182-183.

48. Scthetinin, V.S. Carrying capacity of gas-magnetic bearings Гот high-speed spindles / A.V. Kosmvnin.V.S Scthetinin // Russian Engineering Research:- 2010.-Vol. 30, -№ 12,-P. 1252-1253.

Патенты , ?1рограммы для ЭВМ

49. Пат. №2347960 РФ МПК F16C 39/06 Способ работы подшипникового узла и подшипниковый узел // Космынин A.B.. Щстииии B.C.; заявитель и патентообладатель Комсомольский-на-Ам\ре гос. техн. ун-т. - 2007120545/11; за-явл.01.06.2007; опубл.27.02.2009, бюл. № 6.

50. Пат. №2357119 РФ МПК F16C Газостатический подшипник // Космынин A.B., Чернобай C.B.,. Щетинин В.С,. Виноградов C.B.; заявитель и патентообладатель Комсомольский-на-Ам\'ре гос. техн. ун-т.- 2007133080/11; за-явл.03.09.2007; опубл.27.05.2009. бюл. № 15.

51. Пат. №2408801 РФ МПК F16C Газостатический подшипник// Космынин A.B., Щетинин B.C., Жесткая В.Д, Каменских И.В., Суходоев И.Г.; заяв. и патентообладатель Комсомольский-на-Амуре гос. техн. ун-т. - 2009121040/11; заявл.02.06.2009: опубл. 10.01.2011, бюл. № 1.

52. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2009612152 Газомагнитная опора /Космынин A.B., Щетинин B.C., Иванова H.A., -Зарегистр. в Реестре программ для ЭВМ 27.04.09.

53. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ Роспатента №2009612950 Spindle block / Космынин A.B., Щетннин B.C., -Зарегистр. в Реестре программ для ЭВМ 05.06.2009.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

а - раздвижка опор шпинделя; В - магнитная индукция; с - средний радиальный зазор; Ср - коэффициент несущей способности подшипника; О - диаметр подшипника; Р - нагрузка на режущем инструменте; /*д/ - магнитная сила в опоре; / - оператор; е,-эксцентриситет переднего подшипников: И -

радиальный зазор между шпинделем и вкладышем подшипника; Ъ ~ И/с - относительный зазор между шпинделем и вкладышем подшипника; М - восстанавливающий момент смазочного слоя от перекоса шпинделя; Л/) - удельный момент передней опоры, М2 - удельный момент задней опоры, К - параметр питания; Кс - конструктивный параметр: кр - коэффициент проницаемости пористого материала; кJ - коэффициент жесткости; гс. - ток в соленоиде; У- жесткость шпиндельного узла: , Ь2- длина переднего и заднего подшипника соответственно; 1\=1\!0, 12 = 12/0- удлинение переднего и заднего подшипника; / - вылет шпинделя; п - частота вращения шпинделя; пс - число витков соленоида; ра- атмосферное давление; рх - абсолютное давление надду ва газа; р = р/Рх - относительное давление газа в любой точке смазочного слоя подшипника: рх = ра!рх - относительное давление наддува газа; О¡. 02 несущая способность переднего и заднего подшипников: 0]Г - газовая составляющая несушей способности газомагнитного подшипника. Я - радиус подшипников: Яа - шероховатость; 5 - площадь ферромагнитного тела: 7- длина магиитопровода; г - осевая координата радиального подшипника: :=21!Я -относительная осевая координата радиального подшипника; а - угол раздвижки магнитопроводои; у - угол перекоса осей шпинделя и вкладыша подшипника; <5 - высота пористой вставки подшипника; V - смешение оси шлифовального круга; у = у/с - относительное смещение оси шлифовального круга; £ = е/с - относительный эксцентриситет; /¿0 - магнитная постоянная; <р - угловая координата: фл/- полюсный угол; дГ-градиент температуры; СО- угловая скорость вращения шпинделя; ¥ - угол ориентации нагрузки; р - динамическая вязкость

2о>

газа; Л =--^--число сжимаемости.

1 1 - 2 3 0 6 7

Щетинин Владимир Сергеевич

Научное обоснование создания и разработка высокоскоростных шпиндельных узлов на газомагнитных опорах металлорежущих станков

Подписано в печать 20.09.2011.

Формат 60x84/16. Бумага писчая. Ризограф RIZO RZ 370ЕР Усл. печ.л.2,00. Уч.-изд. л. 2,09. . Тираж 100 экз. Заказ 24300

Редакционно-издательский отдел Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет» 68)013, г. Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, 27.

Полиграфическая лаборатория Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет» 681013. г. Комсомольск-на-Амурс, пр. Ленина, 27.

Автореферат

2010015116

2010015116

Условные обозначения

Введение

ГЛАВА 1. Высокоскоростные шпиндельные узлы станков и способы повышения их эксплуатационных характеристик

1.1. Обзор основных конструкций высокоскоростных шпиндельных узлов металлорежущих станков и используемых в них опор

1.1.1. Шпиндельные узлы на опорах качения

1.1.2. Шпиндельные узлы на гидростатических опорах

1.1.3. Шпиндельные узлы на газовых опорах

1.1.4. Магнитные опоры, их конструкции и применение в шпиндельных узлах

1.1.5. Газомагнитные опоры, их конструкции и применение в шпиндельных узлах

1.1.6. Анализ шпиндельных узлов на различных типах бесконтактных опор

1.2. Методы расчета бесконтактных опор для шпиндельных узлов

1.2.1. Методы решения задач по расчету характеристик газовых опор

1.2.2. Метод расчета опоры на магнитном подвесе

1.2.3. Методы расчета опор ШУ на газомагнитном подвесе

1.3. Повышение эксплуатационных характеристик высокоскоростных шпиндельных узлов

1.4. Постановка задач исследований

ГЛАВА 2. Методика расчета выходных характеристик шпиндельных узлов с радиальными газомагнитными подшипниками

2.1. Методика расчета выходных характеристик шпиндельного узла

2.2 Дифференциальное уравнение для определения поля давления газа в смазочном слое частично пористого подшипника.

2.3. Численный метод решения уравнения Рейнольдса

2.4. Расчет эксплуатационных характеристик газостатической опоры

2.5 Расчет тягового усилия магнитного подвеса

2.6 Расчет эксплуатационных характеристик газомагнитного подшипника шпиндельного узла

2.7. Методика численного решения уравнения Рейнольдса

2.8. Алгоритм расчета выходных характеристик шпиндельного узла с газомагнитной опорой

2.9. Выводы

ГЛАВА 3. Экспериментальный стенд и методика проведения исследований входных характеристик шпиндельного узла с передней газомагнитной опорой

3.1. Конструкция экспериментального стенда

3.2. Методика обработки экспериментальных данных выходных характеристик шпиндельного узла

3.3. Оборудование и методика оценки температуры шпинделя и вкладыша газомагнитной опоры шпиндельного узла

3.4. Оборудование и методика оценки точности вращения шпинделя

3.5. Методика оценки погрешности результатов наблюдений

3.6. Выводы

ГЛАВА 4. Исследование эксплуатационных характеристик шпиндельного узла с передней газомагнитной опорой и рекомендации по проектированию шпиндельных узлов

4.1. Экспериментальная проверка корректности методики расчета эксплуатационных характеристик ШУ с передней газомагнитной опорой

4.2. Выходные характеристики шпиндельного узла при работе опор в режиме подвеса

4.2.1. Влияние относительного эксцентриситета на характеристики шпиндельного узла

4.2.2. Влияние удельной магнитной силы на характеристики шпиндельного узла

4.2.3. Влияние относительной длины магнитопровода на характеристики шпиндельного узла

4.2.4. Влияние полюсного угла раздвижки магнитопроводов на характеристики шпиндельного узла

4.2.5. Влияние относительной длины подшипников на характеристики шпиндельного узла

4.2.6. Влияние количества пористых вставок в ряду наддува подшипников на характеристики шпиндельного узла

4.2.7. Влияние относительной раздвижки опор на характеристики шпиндельного узла

4.2.8. Влияние относительного вылета шпинделя на характеристики шпиндельного узла

4.2.9. Влияние относительного давления наддува в газомагнитной опоре на характеристики шпиндельного узла

4.2.10. Влияние диаметра пористых вставок в подшипнике на характеристики шпиндельного узла 194 4.3. Выходные характеристики шпиндельного узла в гибридном режиме работы опор

4.3.1. Влияние относительного эксцентриситета на характеристики шпиндельного узла

4.3.2. Влияние конструктивного параметра на характеристики шпиндельного узла

4.3.3. Влияние удельной магнитной силы на характеристики шпиндельного узла

4.3.4. Влияние относительной длины магнитопровода на характеристики шпиндельного узла

4.3.5. Влияние полюсного угла раздвижки магнитопроводов на характеристики шпиндельного узла

4.3.6. Влияние удлинения газомагнитной опоры на характеристики шпиндельного узла

4.3.7. Влияние количества пористых вставок в ряду наддува подшипников на эксплуатационные характеристики шпиндельного узла

4.3.8. Влияние относительной раздвижки опор на эксплуатационные характеристики шпиндельного узла

4.3.9. Влияние относительного вылета шпинделя на характеристики шпиндельного узла

4.3.10. Влияние относительного давления внешнего наддува на характеристики шпиндельного узла

4.3.11. Влияние диаметра пористых вставок газомагнитных подшипников на характеристики шпиндельного узла

4.4. Экспериментальные исследования выходных характеристик ШУ с использованием системы управления тяговым усилием электромагнита газомагнитной опоры

4.5. Оценка температурного состояния шпинделя и вкладыша газомагнитной опоры

4.6. Исследования влияния магнитной силы на траекторию вращения шпинделя

4.7. Выводы

ГЛАВА 5. Проектирование и эксплуатация шпиндельных узлов с газомагнитными опорами

5.1.Методика проектировочного расчета и рекомендации по проектированию шпиндельных узлов с газомагнитными опорами

5.2. Конструкция высокоскоростного шпиндельного узла с газомагнитной опорой для внутришлифовального станка ЗК227А

5.3. Результаты испытаний опытно-промышленного образца шпиндельного узла с газомагнитной опорой

5.4. Выводы 270 Заключение

Развитие современной машиностроительной отрасли предъявляет повышенные требования к точности обработки, производительности и надежности металлообрабатывающего оборудования и уровню его автоматизации. Особенно эти проблемы актуальны для высокоскоростной обработки (ВСО).

Теоретическим обоснованием ВСО являются кривые Соломона (рис. 1), которые показывают снижение сил резания в некотором диапазоне скоростей и дальнейшее рост силы резания.

Исследования по оценке влияния различных факторов на точность обработки показывают, что до 80% её определяет шпиндельный узел (ШУ) [11, 148]. Выходные характеристики ШУ в основном зависят от типа применяемых в них опор, так как последние обеспечивают быстроходность, траекторную точность вращения шпинделя, нагрузочную способность и долговечность ШУ

Методы повышения параметрической надежности, заключающиеся в определении влияния каждой из причин, вызывающих погрешность обработки,

ВСО скорость резания

Рис.1. Кривые Соломона

11,76,148]. достаточно полно изложены в работах Б.С. Балакшина, А.Н. Гаврилова, Н.М. Дальского, Н.М. Капустина, А.И. Каширина, А.И. Коганова, B.C. Корсакова, A.A. Маталина, С.П. Митрофанова, С.П. Протопопова, Ю.М. Соломенцева, В.Т. Тимирязева, Я.Б. Яхина, П.И. Ящерицина и других ученых .

В современных быстроходных ШУ (dx-n свыше МО6 мм -мин"1) используют опоры качения, гидростатические, газовые и магнитные.

В высокоскоростных ШУ на опорах качения проявляются тепловые деформации, нестабильность траектории движения шпинделя и характеристик жесткости подшипников, что связано с изменением угла поворота сепаратора с комплектом тел качения и погрешностью изготовления колец, а также ограниченный ресурс работы. Конструктивные резервы повышения быстроходности подшипников качения для шпиндельных узлов в значительной мере исчерпаны. Наиболее эффективными для них явилось смазывание объемным микродозированием оптимальными количествами смазочного материала [31, 172, 199, 236].

Применение в конструкциях ШУ гидростатических опор обеспечивает высокую точность вращения и демпфирующую способность, что значительно повышает виброустойчивость шпиндельного узла. Такие опоры имеют практически неограниченную долговечность, высокую нагрузочную способность при любой частоте вращения шпинделя. Главными недостатками применения гидростатических опор является сложная система питания, ограничение по быстроходности обусловленное жидкостным трение и неэкологичность [148].

ШУ на газовых опорах почти могут развивать параметр быстроходности (idх) 5Т06 мм /мин. и выше. Это позволяет повысить эффективность металлообработки. Однако, из-за сравнительно невысокой несущей и демпфирующей способности смазочного слоя газовых опор, их использование в ШУ ограничено. Такие опоры нашли применение в высокоскоростных малонагруженных ПТУ, эксплуатируемых на финишных технологических операциях [148].

Шпиндельные узлы на электромагнитных опорах имеют неограниченный ресурс, невысокое энергопотребление, относительно высокую жесткость при условии управления магнитной силой и незначительный коэффициент сопротивления вращению. Отсутствие механического контакта дает возможность работы в экстремальных условиях Несмотря на эти достоинства, ШУ на электромагнитных опорах не нашли широкого применения в станкостроении вследствие не высокой несущей способности и сложности как самих ШУ, так и их электронных систем управления [37, 148,150, 192].

Шпиндельные узлы с характеристиками, находящимися между высокой нагрузочной способностью в совокупности с ограниченной быстроходностью и высокой быстроходностью в совокупности с низкой несущей способностью в настоящее время представлены ограниченно. Недостаточный объем исследований прецизионных ШУ на бесконтактных опорах, имеющих необходимый уровень эксплуатационных характеристик для высокоскоростной обработки, сдерживает развитие конкурентоспособности российской станочной техники на мировом рынке, что диктует необходимость решения этой важнейшей для станкостроения производственной проблемы.

Анализ показал, что многообразие опор шпиндельных узлов, разнообразие их конструкций и разнородная противоречивость их рабочих характеристик усложняет задачу выбора лучшего решения и создания безальтернативного варианта опоры ШУ для высокоскоростной обработки.

Одним из возможных путей дальнейшего повышения выходных характеристик шпиндельных узлов состоит во внедрении в их конструкции нового типа подшипников - газомагнитных опор (ГМО). Они лишены недостатков газовых опор, и поддерживая требуемую несущую способность магнитными силами. Недостатки магнитных опор по неустойчивости положения шпинделя компенсируются полем газовых сил. Поэтому создание шпиндельных узлов станков на газомагнитных опор является актуальной практической задачей современного станкостроения.

Для расширения области использования бесконтактных опор в высокоскоростных устройствах предложена и защищена патентом РФ, комбинированная газомагнитная опора (ГМО) [207], которая обладает повышенной несущей способностью за счёт сложения магнитных и газовых сил. При этом газ, проходящий через зазор между валом и вкладышем, является охлаждающим агентом вала вследствие его нагрева от индукционных токов. Кроме этого, за счет газового поля, опора является самоустанавливающейся, что позволяет применять для магнитных подвесов более простые системы управления. Также предложена и защищена патентом РФ газостатическая опора, обладающая повышенной несущей способностью [205].

В Комсомольском на Амуре Техническом университете проведенные теоретические и экспериментальные исследования показали, что ГМО и ШУ на ГМО обладают более высокими выходными и эксплуатационными характеристиками [22, 49, 50, 70, 71, 73, 78, 79 - 82, 85, 89, 91, 92, 93, 99, 202, 220, 223].

Создание высокоскоростных ШУ на основе газомагнитных опор для современных станков является наукоемкой проблемой и требует применения научно-обоснованных подходов для ее решения. При этом актуальной научной задачей является обоснование и разработка высокоскоростных ШУ на газомагнитных опорах.

Целью диссертационной работы является разработка научных основ проектирования и создания высокоскоростных шпиндельных узлов на газомагнитных опорах обеспечивающих расширение технологических возможностей и повышения эффективности механообработки.

Научная новизна работы состоит в том, что:

- предложены теоретические положения по расчёту нагрузки и жесткости на режущем инструменте шпиндельного узла на газомагнитных опорах;

- экспериментально установлены зависимости нагрузки и жесткости на консоли шпинделя на газомагнитных опорах от быстроходности, давления наддува газа в опоры и значения тягового усилия электромагнита;

- на основе сравнительных экспериментальных исследований установлены закономерности изменения точности вращения шпинделя на газостатических и на газомагнитных опорах при различном тяговом усилии электромагнита и нагрузки на консоли шпинделя;

- опытным путем установлено изменение температуры вкладыша газомагнитной опоры и шпинделя в зависимости от его частоты вращения при постоянном значении магнитной индукции в зазоре опоры;

- установлены зависимости выходных характеристик ШУ на газомагнитных подшипниках от безразмерных комплексов и конструктивных элементов, которыми удобно пользоваться на стадии проектирования;

- приведены результаты экспериментальных исследований нагрузки и жесткости на консоли шпинделя с передней газомагнитной опорой при управлении тяговым усилием электромагнита.

Метод исследования основан на физическом эксперименте и теоретическом анализе. Расчет эксплуатационных характеристик шпиндельных узлов на газомагнитных подшипниках базируется на решении классических задач теории магнитного поля и газовой смазки, и проводится путем численного интегрирования дифференциальных уравнений. При анализе опытных данных использованы статистические методы обработки результатов наблюдений.

Достоверность результатов работы основывается на использование хорошо известных в теориях газовой смазки и магнитного поля системы исходных уравнений. Результаты теоретических расчетов выходных характеристик ПТУ подтверждаются сопоставлением с результатами экспериментальных исследований. Экспериментальные исследования базируются на использовании широко известной и апробированной на практике методики обработки опытных данных при исследовании ШУ.

Практическая ценность работы состоит в том, что предложена комбинированная бесконтактная опора шпиндельного узла, сочетающая газостатический подшипник и магнитный подвес, способ работы и конструкции которой защищена патентами РФ. Разработаны алгоритмы и программы для ЭВМ, позволяющие с достаточной для инженерной практики точностью рассчитать выходные характеристики ШУ с газомагнитной опорой. Выполненный комплекс исследований позволил сформулировать ряд практических рекомендаций и на их основе разработать инженерную методику проектирования высокоскоростных ШУ с газомагнитной опорой.

Результаты работы легли в основу создания опытно-промышленного образца ШУ шлифовального станка мод. ЗК227 с передней газомагнитной опорой, который позволил получить лучшее качество обработки заготовки и повысить производительность труда по сравнению с отраслевой конструкцией ШУ и ШУ на газостатических опорах.

Опытно-промышленный образец высокоскоростного ШУ внедрен в производство на ОАО «Комсомольское-на-Амуре авиационное производственное объединение» и ОАО «Амурский судостроительный завод» (г. Комсомольск-на-Амуре). Результаты работы используются также в учебном процессе на кафедре «Технология машиностроения» ГОУВПО «КнАГТУ».

Личный вклад автора состоит в постановке задач исследований. Лично автором развита математическая модель совместного действия на шпиндель газовых и магнитных сил, а также основы теории расчета выходных характеристик ШУ на газомагнитных опорах, на базе, которой разработаны алгоритм и программный продукт для ПЭВМ.

Спроектированы и созданы экспериментальные стенды, моделирующие работу ШУ с передней газомагнитной и задней газостатической опорой.

Выполнен весь комплекс экспериментов с последующим анализом экспериментальных и теоретических данных. Разработана инженерная методика и выработаны рекомендации по проектированию ШУ на газомагнитных опорах.

При личном и непосредственном участии автора предложен способ работы и конструкции бесконтактных шпиндельных опор (патенты №№ 2347960, 2357119, 2408801), разработана конструкция и изготовлен опытно-промышленный образец высокоскоростного ШУ шлифовального станка для обработки ответственных изделий.

Под научным руководством автора по данной научной специальности подготовлена и успешно защищена кандидатская диссертация.

На защиту выносятся:

- теоретические положения расчета выходных характеристик шпиндельных узлов на газомагнитных опорах;

-математическая модель совместного действия на шпиндель газовых и магнитных сил;

-методика и алгоритм расчета выходных характеристик высокоскоростных шпиндельных узлов на газомагнитных опорах;

- защищенная патентом РФ конструкция газомагнитной опоры шпиндельного узла;

-результаты экспериментальных и теоретических исследований выходных характеристик ШУ на газомагнитных опорах;

-зависимости выходных характеристик ШУ от конструктивных и режимных параметров;

-методика и рекомендации по проектированию ШУ с передней газомагнитной опорой;

-результаты экспериментальных исследований точности вращения шпинделя, а также температурного состояния шпинделя и вкладыша газомагнитной опоры шпиндельного узла;

- результаты промышленных испытаний ШУ с передней газомагнитной опорой.

Апробация работы. Научные положения и результаты исследований докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях и симпозиумах: «Новые технологии и материалы. Инновации и инвестиции в промышленности Дальнего Востока» (г. Комсомольск-на-Амуре, 2007 г.), «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (г. С.Петербург 2007г.), «Актуальные проблемы трибологии конференции» (г. Самара 2007г), РАЕ «Технические науки и современное производство» (г. Пекин, 2007,2008 гг., Париж 2009,2010 гг.), «Новые материалы и технологии» (г. Москва, 2008г.), международных научно-технических конференциях «Материалы и технологии XXI века» (г. Пенза, 2009, 2010 гг.), «Наука. Промышленность. Оборона» (Новосибирск, 2009 г.), «Теория и практика механической и электрофизической обработки материалов» (г. Комсомольск-на-Амуре, 2009 г.), «Автомобиле- и тракторостроение: проектирование, конструирование, расчет и технологии ремонта и производства» (г.Москва 2009г.), «Инновационный потенциал отечественной науки» (г.Москва 2009 г), «Актуальные вопросы науки и образования» (г. Москва 2010г.), « Образование, наука и производство: проблемы, достижения и перспективы (г. Комсомольск-на-Амуре, 2010, 2011г.).

Основные положения и результаты работы докладывалась на кафедре «Технология машиностроения» КнАГТУ (2007-2011 гг.),

В полном объеме работа заслушана на расширенных заседаниях кафедр: «Технология машиностроения» КнАГТУ 2011, «Технологическая информатика и информационные системы» ТОГУ (г. Хабаровск, 2011 г.) , а также на заседании кафедры «Станки» МГТУ «Станкин» (г. Москва 2011 г.).

Диссертационная работа выполнена при поддержке грантов: 15-И-19 Министерства экономического развития и внешних связей Хабаровского края по проекту «Создание высокоскоростных прецизионных шпиндельных узлов металлорежущих станков с высокими эксплуатационными характеристиками и повышенной параметрической надежностью» (2007 г.); Министерства образования и науки РФ по областям авиационное двигателестроение, судостроение, станкостроение на тему «Теоретические и экспериментальные исследования эксплуатационных характеристик высокоскоростных шпиндельных узлов на газомагнитных опорах и создание систем управления на основе регистрации сигналов виброакустической эмиссии», гос. контр. №16.740.110258 от 24.09.10; РФФИ «Исследование движение абсолютно твердого тела в активно управляемой среде» № 11-08-00049-а.

Результаты работы легли в основу разработки высокоскоростного шпиндельного узла, отмеченного серебряными медалями на VIII Московском международном салоне инноваций и инвестиций (2008 г.) и на С.-Петербуржской технической ярмарке в конкурсе «Лучший инновационный проект в области металлургии и машиностроения» (2008 г.).

Публикации. Содержание диссертации опубликовано в 53 работах, включая 3 монографии, 3 патента на изобретение и 14 работ в изданиях, включенных в перечень ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из оглавления, введения, пяти глав, заключения, библиографического списка и приложений. Диссертация изложена на 311 страницах и включает 191 рисунок и 3 таблицы. Библиографический список охватывает 239 литературных источника.

Автор выражает искреннюю признательность к.т.н., проф. Виноградову В.С и к.т.н., доц. Хвостикову A.C., с которыми он на протяжении последних лет создал ряд опытно-промышленных образцов высокоскоростных ШУ.

В первой главе выполнен обзор основных конструкций высокоскоростных ШУ на различных типах опор. Выполнен анализ конструкций ШУ и их опор по основным эксплуатационным параметрам: быстроходность; долговечность ; надежность и жесткость как самих ШУ, так и опор. Проанализированы литературные источники отечественных и зарубежных изданий. Обоснованно применение газомагнитных опор в высокоскоростных ШУ. Поставлены задачи исследований.

Во второй главе приведены допущения, принятые при разработке математической модели течения газового потока и действия магнитной силы в зазоре подшипника. Выполнено обоснование использования дифференциальных уравнений для расчета тягового усилия электромагнита и поля давления газа в смазочном слое подшипника. Приведена методика и алгоритм расчета выходных характеристик ШУ с передней газомагнитной и задней газостатической опорами.

В третьей главе представлена конструкция экспериментального стенда, моделирующего работу шпиндельного узла с газомагнитной опорой, методика обработки экспериментальных данных и определения погрешностей результатов наблюдений. Описана методика оценки теплового влияния на значение конструктивного параметра и методика оценки точности вращения шпинделя.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных и теоретических исследований выходных характеристик ШУ. Приведены результаты исследований точности вращения шпинделя, а также температурного состояния шпинделя и его опоры.

В пятой главе приведены рекомендации и инженерная методика по проектированию конструкции ШУ с передней газомагнитной и задней газостатической опорой. Описана конструкция такого шпиндельного узла.

В полном объеме материалы диссертации изложены в работе [82].

5.4. Выводы

1. Разработаны рекомендации и методика инженерного расчета по проектированию ШУ на газомагнитных опорах.

2. На основе выполненных исследований изготовлен опытно-промышленный образец высокоскоростного ШУ внутришлифовального станка ЗК227А.

3. Результаты испытаний шпиндельного узла на точность обработки показали, что отклонение от круглости составляет не более 0,2 мкм (5, 6 квалитеты точности), волнистость - до 0,1 мкм, шероховатость поверхности Яа не более 0,03 мкм. Установлено также, что разработанная конструкция ШУ при работе опоры с включенным электромагнитом позволяет снизить износ шлифовального круга на 10% по сравнению с работой ШУ в гибридном режиме с отключенным электромагнитом, и на 40% по сравнению с отраслевой конструкцией шпинделя мод. ВШГ 000.000РЭЭ на опорах качения. При этом за счет увеличенной быстроходности шпиндельного узла сокращено операционное время обработки на финишных операциях в 2,8 раза, и 1,7 раза на предварительных операциях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненный комплекс расчетно-теоретическнх и экспериментальных исследований шпиндельных узлов на газомагнитных опорах позволил выявить основные закономерности изменения их выходных характеристик при варьировании конструктивных и режимных параметров. Получен обширный расчетный и экспериментальный материал, показывающий на более высокую эффективность работы предложенной конструкции шпиндельного узла по сравнению с традиционными высокоскоростными ШУ на газостатических опорах. Также выявлено, что при установке в высокоскоростные шпиндели газомагнитные опоры, можно существенно улучшить их точность вращения, измеренную на шлифовальном круге. Таким образом, достигнуты результаты, способствующие продвижению решения проблемы расширения технологических возможностей высокоскоростных ШУ и повышения эффективности механообработки.

Нижеследующие заключение подводит итоги выполненного комплекса исследований, направленных на совершенствование эксплуатационных характеристик высокоскоростных ШУ металлообрабатывающих станков .

На основе уравнения Рейнольдса и закона Дарси, а также классической теории магнитного поля постоянных токов разработан численный метод расчета эксплуатационных характеристик шпиндельных узлов на газомагнитных подшипниках.

Для проверки соответствия теоретических характеристик ШУ на газомагнитных подшипниках реальным данным спроектирован и изготовлен экспериментальный стенд, который позволил провести исследование выходных характеристик ШУ.

Проведены экспериментальные исследования выходных эксплуатационных характеристик ШУ с передней газомагнитной опорой. Анализ экспериментальных и теоретических данных позволил заключить, что методика численного расчета позволяет с достаточной для практики точностью определять эксплуатационные характеристики ШУ, с передней газомагнитной опорой.

Проведена серия экспериментов для сравнительного анализа точности вращения шпинделя и выходных эксплуатационных характеристик ШУ с передней газомагнитной опорой и газостатических традиционно используемых в конструкциях высокоскоростных ШУ. Произведена оценка характеристик ШУ на шлифовальном круге. Результаты показали, что ШУ на газомагнитных подшипниках позволяют существенно увеличить нагрузку, измеренные на шлифовальном круге, а так же повысить точность обработки за счет уменьшения эллипса синхронного вихря шпинделя.

Исходя из практического опыта создания высокоскоростных ШУ, выработан ряд рекомендаций по проектированию ШУ на газомагнитных опорах.

На основе выполненного комплекса численных исследований характеристик ШУ на газомагнитных опорах разработана методика, которой удобно пользоваться при проектировании высокоскоростных ШУ.

Результаты исследований легли в основу разработки и создания опытно-промышленного образца высокоскоростного шпиндельного узла для внутришлифовального металлообрабатывающего станка ЗК227А.

В целом, основные результаты диссертационной работы состоят в следующем:

1. На уровне изобретений предложены способ работы и конструкция газомагнитной опоры, обеспечивающая более высокие нагрузочные характеристики по сравнению с газостатическими опорами, традиционно применяемыми в отраслевых конструкциях высокоскоростных ШУ. Сопоставление выходных характеристик ШУ на таких опорах показало, что внедрение в конструкции шпиндельных узлов газомагнитных опор позволяет повысить силу резания до двух раз.

2. Предложена математическая модель и методика расчета выходных характеристик ШУ с передней газомагнитной и задней газостатической опорой, на основе которой разработан алгоритм расчета и реализована программа на ПЭВМ.

3. Разработан и спроектирован экспериментальный стенд для исследования выходных характеристик ШУ с передней газомагнитной опорой при статическом и гибридном режиме её работы.

4. Анализ экспериментальных и теоретических характеристик ШУ с газомагнитной опорой показал, что разработанная методика позволяет с достаточной для практики точностью определять выходные характеристики ШУ. Установлено, что расхождение расчетных и опытных значений относительной нагрузки не превосходит 12%, а коэффициента жесткости 28%.

5. Выполнен анализ влияния конструктивных и режимных параметров на выходные характеристики ШУ с передней газомагнитной опорой при ее работе с включенным и отключенным электромагнитом. Исследованиями установлено, что в целом более высокие нагрузочные характеристики имеет ШУ с включенным электромагнитом, достигаемые при конструктивном параметре подшипников Кс~0,5; относительной длине магнитопровода Т -1,4; удельной магнитной силе Рм не более 0,2; удлинении переднего подшипника Ц = 1,2; относительной раздвижке опор а = 4 и относительном вылете шпинделя / = 0,7 . В исследуемом диапазоне изменения независимых переменных наиболее сильное влияние на характеристики ШУ оказывают: конструктивный параметр подшипников Кс; диаметр частично пористых питателей Авст ; относительная длина магнитопровода Т ; удлинение опоры и относительный вылет шпинделя /. Менее чувствительны безразмерные характеристики к изменению полюсного угла раздвижки а и давления наддува р8.

6. Установлено несущественное изменение конструктивного параметра газомагнитной опоры высокоскоростного ШУ вследствие уменьшения среднего радиального зазора от теплового расширения шпинделя, нагреваемого токами Фуко. Исследования температурного состояния газомагнитной опоры ШУ позволили сделать вывод о незначительном нагреве вкладыша (не более 1°С) и шпинделя (не более 6 °С). При этом изменение конструктивного параметра опоры не превосходит 9%.

7. Эксперименты показали, что установка шпинделя на ГМО позволяет примерно на 45% повысить точность вращения по сравнению с установкой шпинделя на газостатические опоры.

8. Экспериментально установлено что, применение системы управления тягового усилия электромагнита ГМО позволяет заметно повысить жесткость на режущем инструменте по сравнению с использованием в конструкции ШУ газостатических опор. Это позволяет проводить обработку заготовки на всех её стадиях.

9. На основе проведенных экспериментальных и теоретических исследований предложена инженерная методика проектирования и выработаны рекомендации по проектированию высокоскоростных ШУ с газомагнитными опорами.

10. Выполненный широкомасштабный комплекс исследований послужил основой разработки опытно-промышленного образца высокоскоростного шпиндельного узла с передней газомагнитной опорой для внутришлифовально-го станка ЗК227А. Результаты испытаний шпинделя на точность обработки показали, что отклонение от круглости составляет не более 0,2 мкм (5, 6 квалите-ты точности) при шероховатости Яа не более 0,03 мкм. Установлено также, что разработанная конструкция ШУ при работе опоры с включенным электромагнитом позволяет снизить износ шлифовального круга до 15% по сравнению с работой ШУ с отключенным электромагнитом, и до 40% по сравнению с отраслевой конструкцией шпинделя мод. ВШГ 000.000РЭЭ на опорах качения. Вследствие увеличения быстроходности шпиндельного узла сокращено операционное время обработки на финишных операциях в 2,8 раза.

1. Айзеншток, Г.И. Электрошпиндели на гидростатических опорах /Г.И. Айзеншток, А.Д. Герасимов // Станки и инструмент. -1983. № 4. - С. 22-25.

2. Априоридзе, A.A. Моделирование точности обработки деталей с помощью шпиндельных узлов на активных магнитных опорах: автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.03.01 /A.A. Априоридзе. М.: МГТУ «Станкин», 1998. - 22 с.

3. Ачеркан, Н.С. Расчет и конструирование металлорежущих станков / Н.С. Ачеркан. М.: Машгиз, 1949. - 819 с.

4. Баласаньян, B.C. Особенности проектирования высокоскоростных шпинделей на опорах с воздушной смазкой /B.C. Баласаньян// Станки и инструмент. 1985. - № 6. - С. 13-15.

5. Баласанян, B.C. Радиальные аэростатические подшипники /B.C. Баласанян, Н.Ш. Жаппаров, С.А. Шейнберг// Станки и инструмент. 1984. - №7. -С. 5-7.

6. Баласаньян, B.C. Нагрузочные характеристики радиальных цилиндрических аэростатических опор с дискретными источниками /B.C. Баласаньян// Проблемы машиностроения и надёжности машин. 1992. - С. 60-67.

7. Бальмонт, В.Б. Влияние частоты вращения на упругодеформационные свойства шпиндельных шарикоподшипников / В.Б. Бальмонт, И.Г.Горелик, А.М Левин // Станки и инструмент. 1986. - №7. - С. 15-17.

8. Бальмонт, В.Б. Расчеты высокоскоростных шпиндельных узлов / В.Б.Бальмонт, И.Г. Горелик, A.M. Фигатнер// НИИТЭМР, Серия 1, Вып. 1,1987, -52 с.

9. Бальмонт, В.Б. Математическое моделирование точности вращения шпиндельных узлов / В.Б.Бальмонт, А.И. Зверев, Ю.М. Данильченко// М.: Известия ВУЗов. Машиностроение, 1987. - № 11. - С. 154-159.

10. Бальмонт, В.Б. Вибрация подшипников шпинделей станков. Обзор / В.Б. Бальмонт, E.H. Сарычева.- М.: НИИМаш, 1984,- 64 с.

11. Беляев, В.Г. Металлорежущие станки / В.Г. Беляев,А.А. Гаврюшин, А.А. Какойло и др.; под. ред. В.Э. Пуш. М.: Машиностроение, 1985. - 256 с.

12. Бессонов, П.А. Теоретические основы электротехники. /П.А. Бессонов. -М.: Высш.шк. 1973. 752 с.

13. Бимс, Роторный вакуумметр с магнитным подвесом. /Бимс, Спитцер, Уэйд// Приборы для научных исследований. 1962. - №2. - С. 3-7.

14. Болотов, А.Н. Триботехника магнитопассивных опор сколжения /А.Н. Болотов, B.JI. Хренов. Тверь: Тверской государственный технический университет, 2008. 124 с.

15. Буль, Б. К. Классификация устройств, использующих принцип магнитного подвеса на постоянных магнитах и электромагнитах постоянного тока / Б. К. Буль, Г. Г. Гаврилов // Изв. вузов. Электромеханика. 1970. - № 7. С. 744 - 751.

16. Буль, Б. К. Основы теории электрических аппаратов/ Б.К. Буль, Г.В. Буткевич, А.Г. Годжелло и др.; под. ред. Г.В. Буткевич.- М.: Высшая школа, 1970.-600с.

17. Бушуев, В.В. Гидростатическая смазка в тяжелых станках / В.В. Бушуев. М.: Машиностроение, 1979. - 88 с.

18. Бушуев, В.В. Тяжелые зубообрабатывающие станки / В.В. Бушуев, С.П. Налетов,- М.: Машиностроение, 1987. 280 с.

19. Бушуев, В.В. Гидростатическая смазка в станках / В.В. Бушуев. М.: Машиностроение, 1989. - 172 с.

20. Васильев, В. С. Установка с магнитной подвеской вала для исследования моментов токоподводов приборов с подвижной системой / В. С. Васильев, Г. Б. Сердюк // Измер. техника. 1977. - №6. - С. 56.

21. Васильев, А. В. Электромагнитные опоры с внешней автоматической стабилизацией / А. В. Васильев, В. Н. Бетин, Г. И. Айзеншток // Станки и инструмент. 1985. - №2. - С. 16 - 18.

22. Воронков, В. С. Стабилизация вала в активных магнитных подшипниках / B.C. Воронков // Изв. АН СССР. МТТ. 1991. - №4. - С. 63-70.

23. Воронков, В. С. Устойчивость управляемого сверхпроводящего подвеса / B.C. Воронков // Изв. вузов. Приборостроение. 1981. - №8. - С. 69 74.

24. Вышков, Ю. Д. Виброзащитные свойства устройства электромагнитной подвески /Ю. Д Вышков// Изв. Вузов. М.: Приборостроение, 1985. - №9. - С. 49 -54.

25. Вышков, Ю. Д. Магнитные опоры в автоматике /Ю. Д. Вышков, В. И. Иванов. М.: Энергия, 1978. - С. 163.

26. Гаврюшин, A.A. Металлорежущие станки: в 2 т. / A.A. Гаврюшин, В.В. Ермаков, Н.В. Игнатьев и др.; под. ред. Н.С. Ачеркана. М.: Машиностроение,. 1965.- Т. 2- 628 с.

27. Гулиа, Н.В. Новая магнитная опора большой грузоподъемности / Н.В. Гулиа// Вестник машиностроения. 2004. - №3. - С.77-79.

28. Денисов, Г. Г. Экспериментальное исследование колебаний безопорного вращающегося вала. Динамика машин / Г. Г. Денисов, Ю. И. Неймарк О. Д., Поздеев. М.: Машиностроение, 1969. - С. 127 - 138.

29. Денисов, Г. Г. Об обкатке ротора по жесткому подшипнику / Г. Г. Денисов, Ю. И. Неймарк, В.М. Сандалов// Изв. АН СССР. МТТ. -1973. №6. - С. 4- 13.

30. Дзюба, В.И. Системы смазывания- элемент обеспечения скоростных параметров металлорежущих станков / В.И.Дзюба, Э.В. Эйхенвальд// ВНИИТЭРМ, 1986. - выпуск 5, -С 18-26.

31. Диментберг, Ф.М. Изгибные колебания вращающихся валов / Ф.М. Диментберг,- М.: Изд-во АН СССР, 1959. 247 с.

32. Диментберг, Ф.М. Нелинейные стохастические задачи механических колебаний / Ф.М. Диментберг. М.: Наука, 1980. - 368 с.

33. Жедь, В.П. Опоры сколжения с газовой смазкой. 2-е изд. Перераб. И доп. /В.П. Жедь, С.А. Шейнберг, М.Д. Шишеев. М.: Машиностроение, 1978. -336с.

34. Жедь, В.П. Состояние и перспективы промышленного использования подшипниковых узлов с воздушной смазкой / В.П. Жедь, С.А. Шейнберг // Станки и инструмент. 1975. - № 11. - С. 18-21.

35. Желтов, В. П. Исследование схем и расчет квазистационарного магнитного подвеса: автореф. дис. . канд. техн. наук / В.П. Желтов. М.: МАИ,1973. -18 с

36. Журавлев, Ю. П. Активные магнитные подшипники: Теория, расчет, применение / Ю. П. Журавлев,- СПб.: Политехника, 2003. 206с.

37. Заблоцкий, Н.Д. Характеристики устройств наддува газовых опор / Н.Д. Заблоцкий, B.C. Карпов // Известия АН СССР. Механика жидкостей и газов. -1973. -№ 2 С. 143-149.

38. Заблоцкий, Н.Д. Один метод линеаризации уравнения Рейнольдса газовой смазки / Н.Д. Заблоцкий // Газовая смазка подшипников: Докл. на совещ. по газовой смазке подшипников 12-14 февраля 1968г. М.: Ин-т машиноведения, 1968 -С. 17-28

39. Заблоцкий, Н.Д. Две задачи газовой смазки с учетом "эффекта скольжения"/ Н.Д. Заблоцкий, Ю.А. Карпинский // Газовая смазка подшипников: Докл. на совещ. по газовой смазке подшипников 12-14 февраля 1968г. М.: Ин-т машиноведения, 1968 -С. 29-40.

40. Зверев, А.И. Автоматизированные расчеты шпиндельных узлов / А.И. Зверев, Е.И. Самохвалов, З.М. Левина // Станки и инструмент. 1984. - № 2. - С. 96-99.

41. Зверев, А.И. Автоматизированный расчет высокоскоростных шпиндельных узлов / А.И. Зверев // Сб. науч. Трудов. М.: ЭНИМС, 1988. - С. 153-157.

42. Зверев, А.И. Расчетный анализ высокоскоростных шпиндельных узлов с целью улучшения их характеристик / А.И. Зверев // Семинар «Отраслевая наука производству». - М.: ЭНИМС, 1991. - С. 250-257.

43. Зверев, А.И. Комплексная математическая модель высокоскоростных шпиндельных узлов на опорах качения /А.И.Зверев, И.О.Аверьянова // Станки и инструмент. 1995. - №1. - С. 7-9.

44. Зверев, А.И. Векторная идентификация параметров шпиндельных узлов металлорежущих станков /А.И. Зверев // Проблемы машиностроения и надежности машин. 1997. - № 6. - С. 52-57.

45. Зверев, А.И. Многокритериальное проектирование шпиндельных узлов на опорах качения: автореф. дис. . докт. техн. наук: 05.03.01. /А.И. Зверев. М.: Изд-во МГТУ «СТАНКИН», 1997. - 45 с.

46. Иванова, H.A. Метод расчета газомагнитного подшипника высокоскоростного шпиндельного узла / H.A. Иванова, B.C. Щетинин, С.С. Блинков // Омский научный вестник.- Омск.: Изд-во ОмГТУ, 2011-№ 1-С.63-65.

47. Амуре ,15-17 окт. 2007 г . Комсомольск-на-Амуре : ГОУВПО «КнАГТУ»,2007.-С 115-119.

48. Иванова, Н.А Совершенствование характеристик бесконтактных опор высокоскоростных шпиндельных узлов металлорежущих станков: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.02.07 /Н.А.Иванова.- Комсомольск -на- Амуре.: КнАГТУ, 2011. 23с.

49. Кабалдин, Ю.Г. Повышение точности обработки в технологических самоорганизующихся системах / Ю.Г. Кабалдин, B.C. Щетинин, А. М. Шпилёв // Вестник машиностроения. 1999. - №6. - С 34-37.

50. Казанцев, E.JI. Эксплуатационные и технологические возможности шпинделей с аэродинамическими опорами. /E.JI. . Казанцев. Руководящие материалы. ЭНИМС, 1971. - 48 с.

51. Кассандрова, О. Н. Обработка результатов наблюдений. / О. Н. Кассандрова, В. В. Лебедев // М. : Наука, 1970. 104 с.

52. Кастелли, В. Обзор численных методов решения задач газового подшипника / В. Кастелли, Дж. Пирвикс // Проблемы трения и смазки, ASME -1968. -Т. 90. -№ 4 -С. 129-148.

53. Кацнельсон, О. Г. Автоматические измерительные приборы с магнитной подвеской. / О. Г. Кацнельсон, А. С. Эдельштейн. М.: Энергия, 1970. -216с.

54. Кацнельсон, О. Г. Магнитная подвеска в приборостроении / О. Г. Кацнельсон, А. С. Эдельштейн. М., «Энергия», 1966. - 94 с.

55. Каминская, В.В. Взаимосвязь выходных характеристик станка с критериями работоспособности его подсистем /В.В. Каминская // Станки и инструмент. 1993. - №4. - С. 2-4.

56. Каминская, В.В. Об автоматизированных расчетах оптимальных размеров деталей и узлов станков /В.В. Каминская, A.M. Гильман, Ю.В. Егоров // Станки и инструмент.- 1984. №2. - С. 2-5.

57. Каминская, В.В. Станины и корпусные детали металлорежущих станков (расчет и конструирование) /В.В. Каминская, З.М. Левина, Д.М. Решетов. М.: Машгиз, 1960. - 176 с.

58. Кащеневский, JI. Я. Влияние сжимаемой смазки на динамические характеристики радиальных гидростатических подшипников /Л. Я. Кащеневский, Я.И. Менделеевский, В.Я. Эглитс //- Машиностроение . 1983 №3 -С100- 105.

59. Кедров, С.С. Колебания металлорежущих станков /С.С.Кедров. М.: Машиностроение, 1978. -307 с.

60. Коле, Н.С. Металлорежущие станки / Н.С. Коле, Л.В. Красниченко, Н.С. Никулин и др. М.: Машиностроение, 1980. - 500 с.

61. Константинеску, В.Н. Газовая смазка. /В.Н. Константинеску. М.: Машиностроение, 1968. - 718 с.

62. Коровчинский, М. В. Теоретические основы работы подшипников скольжения. / М. В. Коровчинский // М., Машгиз, 1959. 403 с.

63. Коротысский, Я.И. Колебания ротора в газомагнитном подвесе / Я.И. Коротысский, И.К. Пчелин, А.Г. Шнайдер// Машиноведение. 1985. - №3. - С 31-36.

64. Космынин, А. В. Аэростатические шпиндельные опоры с частично пористой стенкой вкладыша / А. В. Космынин, В. И. Шаломов // Современные проблемы науки и образования. 2006. - № 2. - С. 69-70.

65. Космынин, A.B. Влияние магнитной силы в газомагнитных подшипниках на эксплуатационные показатели высокоскоростных шпиндельных узлов металлообрабатывающего оборудования / A.B. Космынин , В.С.Щетинин // Вестник машиностроения. 2010. - №5, -С.5-8.

66. Космынин, A.B. Влияние размера магнитопровода на характеристики шпиндельного узла с газомагнитной опорой/ A.B. Космынин, ,В.С.Щетинин, A.C. Хвостиков и др.// Фундаментальные исследования.-2011.-№12.- С. 87-89.

67. Космынин, A.B. Высокоскоростной шпиндельный узел внутришлифовального станка для прецизионной обработки деталей летательных аппаратов / A.B. Космынин, ,В.С.Щетинин, A.C. Хвостиков и др.// Фундаментальные исследования.-2011.-№ 8 ч.1.- С. 137-138.

68. Космынин, A.B. Высокоскоростной шпиндельный узел внутришлифовального станка для прецизионной обработки деталей летательных аппаратов / В.С.Щетинин, A.B. Космынин , A.C. Хвостиков и др. // Фундаментальные исследования.-2011.-№8 (часть1).- С.137-138.

69. Космынин, А. В. Высокоскоростные шпиндельные узлы с опорами на газовой смазке / А. В. Космынин, В. И Шаломов, С. П. Чернобай // Вестник машиностроения. 2007. - № 1. - С. 51-53.

70. Космынин A.B., Выходные характеристики высокоскоростных шпиндельных узлов на газовых опорах / A.B. Космынин, В.И. Шаломов, B.C. Щетинин, и др. A.B. 2011. М: Изд-во «Академия Естествознания», - 177 с.

71. Космынин, A.B. Газомагнитные опоры высокоскоростных шпиндельных узлов/ A.B. Космынин, В.С Щетинин., H.A. Иванова // Новые материалы и технологии НМТ-2008: материалы Всероссийской науч.-техн. конф., Москва 2008 г. - М.: МАТИ, 2008.-Т.З- С. 22-23.

72. Космынин, A.B. Комбинированная опора шпиндельного узла / A.B. Космынин, B.C. Щетинин, С.В.Виноградов.// Фундаментальные исследования. -2007.-№12-С. 83-84.

73. Космынин A.B., Методика расчета несущей способности газомагнитного подшипника высокоскоростного шпиндельного узла/ А.В Космынин., B.C. Щетинин, H.A. Иванов // Вестник Самарского государственного технического университета.-2010,- №4 С.226-229.

74. Космынин A.B. Основы проектирования высокоскоростных шпиндельных узлов на газомагнитных опорах / A.B. Космынин, B.C. Щетинин, A.C. Хвостиков. - Владивосток: Дальнаука, 2011.- 178 с.

75. Космынин, A.B. Повышение эксплуатационных характеристик бесконтактных шпиндельных опор путем самоорганизации комбинированногодинамического звена / В.С.Щетинин, A.B. Космынин , A.C. Хвостиков и др. // Фундаментальные исследования.-2010.-№12.- С. 96-99.

76. Космынин, А. В. Пористые ограничители расхода газостатических подшипников. /А. В. Космынин, В. И. Шаломов // Научная конференция «Актуальные проблемы науки и образования» /Варадеро. Современные проблемы науки и образования. 2006. № 3. - С. 70-73.

77. Космынин, А. В. Прецизионный шпиндельный узел на аэростатических опорах/А. В. Космынин, В. И.Шаломов // Между нар. науч.-практ.конференция «Наука и устойчивое развитие общества. Наследие В.И.Вернадского»/ Тамбов, 2006. С. 58-59.

78. Космынин, A.B. Применение магнитной силы в газостатических опорах высокоскоростных шпиндельных узлах / A.B. Космынин,. B.C. Щетинин , Н.А Иванова //Вестник машиностроения .- 2009. №5. - С19-21.

79. Космынин, A.B. Расчет несущей способности газомагнитных опор высокоскоростных шпиндельных узлов / A.B. Космынин, Щетинин B.C.// Станки и инструмент.- 2010.- №9,-С.6-8.

80. Космынин, А. В. Совершенствование характеристик газовых опор высокоскоростных шпиндельных узлов металлообрабатывающего оборудования: дис. .докт. техн. наук : 05.03.01 /A.B. Космынин.- Комсомольск -на- Амуре.: КнАГТУ, 2004. 350с.

81. Космынин, А. В. Совершенствование эксплуатационных характеристик высокоскоростных шпиндельных узлов на бесконтактных опорах / A.B. Космынин, B.C. Щетинин, A.C. Хвостиков и др. // Современные наукоемкие технологии. 2010. - №9 - С.183-184.

82. Космынин, A.B. Стенд для исследования выходных характеристик шпиндельного узла на газомагнитных опорах / A.B. Космынин, B.C. Щетинин, Иванова H.A. и др.// Станки и инструмент. 2010. - №5.- С8-11.

83. Космынин A.B., Частично пористые газостатические опорышпиндельных узлов. Теория и эксперимент / A.B. Космынин, С. Виноградов

84. B.C. Виноградов, B.C. Щетинин, A.B. Смирнов. М: Изд-во «Академия Естествознания», 2011. - 125 с.

85. Космынин, A.B. Шлифовальный шпиндельный узел для высокоскоростной обработки металлов / A.B. Космынин, B.C., Щетинин, H.A. Иванова // Успехи современного естествознания. 2009. - №9, -С. 74-75.

86. Космынин, A.B. Шпиндельные узлы на газомагнитных опорах/ A.B. Космынин, В.С.Щетинин, H.A. Иванова // Фундаментальные исследования. -2008. -№10. С. 76-78.

87. Космынин, A.B. Эксплуатационные показатели высокоскоростных шпиндельных узлов металлообрабатывающего оборудования с газомагнитными опорами /A.B. Космынин, B.C. Щетинин// Успехи современного естествознания: -2009.-№11,-С.69-70.

88. Космынин, А. В. Эксплуатационные характеристики газовых опор высокоскоростных шпиндельных узлов / A.B. Космынин, Ю. Г. Кабалдин, В. С. Виноградов, и др. М.:«Академия естествознания», 2006. - 219с.

89. Котляр, Я.М. Асимптотическое решение уравнение Рейнольдса (для газового подшипника) / Я.М. Котляр // Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа.-1967. -№ 1, -С. 161-165.

90. Котляр, Я.М. Метод эквивалентного уравнения в теории газовой смазки /Я.М. Котляр // 3-й Всесоюзный съезд по теории и прикладной механике: Тез. докл.-М., 1968, -С. 174.

91. Котляр, Я.М. Общие возможности получения в замкнутой области точных интегралов уравнения Рейнольдса /Я.М. Котляр // Доклады АН СССР. -Т. 127. -№1.-1958

92. Кудинов, В.А. Автоколебания при низких и высоких частотах (устойчивость движений) при резании /В.А. Кудинов// Станки и инструмент. -1997. №2. - С. 16-22.

93. Кудинов, В.А. Динамические расчеты станков (основные положения) /В.А. Кудинов // Станки и инструмент. 1995. - №8. - С. 3-13.

94. Кудинов, В.А. Динамика станков /В.А. Кудинов.- М.: Машиностроение. 1967. 359 с.

95. Кудинов, В.А. Идентификация жесткости опор валов собранных в узлах / В.А. Кудинов, H.A. Кочинев, Ю.И. Савинов// Машиноведение. 1983. -№2. - С. 21-26.

96. Кудинов, В. А. Определение амплитудно-фазовой частотной характеристики станков средних размеров и ее анализ. Методические рекомендации / Кудинов В.А. и др. -НИМС, 1974. -37 с.

97. Кузнецов, С.П. Динамический хаос (курс лекций)./ С.П. Кузнецов. -М.: Изд-во Физико-математической литературы, 2001.- 96 с.

98. Левина, З.М. Контактная жесткость машин /З.М. Левина, Д.Н. Решетов.- М.: Машиностроение, 1971. 264 с.

99. Левина, З.М. Расчет жесткости современных шпиндельных подшипников/З.М. Левина// Станки и инструмент. 1982. - № 10. - С. 1-3.

100. Левина, З.М. Расчет статических и динамических характеристик шпиндельных узлов методом конечных элементов /З.М.Левина, И.А. Зверев // Станки и инструмент. 1986. - № 8. - С. 6-10.

101. Левина, З.М. Структура и организация автоматизированной подсистемы /З.М. Левина // Станки и инструмент. 1984. - № 2. - С. 6-8.

102. Лизогуб, В.А. Автоматизация выбора основных конструктивных параметров шпиндельных узлов металлорежущих станков /В.А. Лизогуб, С.И. Силаев// Станки и инструмент. 1982. - № 1. - С. 18-20.

103. Лизогуб, В.А. Конструирование и расчет шпиндельных узлов на опорах качения /В.А. Лизогуб // Станки и инструмент. 1980. - № 5. - С. 18-20.

104. Лизогуб, В .А. Конструирование и расчёт шпиндельных узлов, направляющих и механизмов подач металлорежущих станков. / В. А. Лизогуб .-, М.: ВЗМИ. 1985. 88с.

105. Лизогуб, В.А Повышение точности и производительности резания на основе анализа проектных парметров шпиндельных узлов на опорах качения металлорежущих станков: дис. .докт. техн. наук : 05.03.01 / В.А.Лизогуб. -М.: МГТУ «Станкин» 2002.-359 С.

106. Лучин, Г.А. Газовые опоры турбомашин./ Г.А. Лучин, Ю.В. Пешти, А.И. Снопов. -М.: Машиностроение, 1989.- 240 с.

107. Маслов, Г.С. Расчеты колебаний валов: Справочник /Г.С. Маслов. -М.: Машиностроение, 1980. 151 с.

108. Маталин, A.A. Проектирование технологических процессов обработки деталей на станках с числовым программным управлением / A.A. Маталин, Б.И. Френкель, Ф.С. Павлов. JI.: Изд-во Ленингр. ун-та. 1977. - 240 с.

109. Маталин, A.A. Технология механической обработки/ A.A. Маталин. -Л.: Машиностроение, 1977. 464 с.

110. Маталин, A.A. Точность механической обработки и проектирование технологических процессов /A.A. Маталин. М.: Машиностроение, 1970. - 320 с.

111. Метлин, В.Б. Магнитные и магнитогидродинамические опоры / В.Б. Метлин; под. ред. А.И. Бертинова.- М.: «Энергия», 1968. -192с.

112. Никитин, Е.А. Магнитный подвес для поплавковых приборов./ Е.А. Никитин, С.А. Шестов// Известия вузов. Приборостроение. -1961.-№6 С.87-96.

113. Никитин, Е.А. Проектирование дифференцирующих и интегрирующих гироскопов и акселерометров. / Е.А. Никитин, A.A. Балашова.-М.: Машиностроение, 1969.-216с.

114. Оптиц, Н. Современная техника производства (состояние и тенденция) /Н. Оптиц. М.: Машиностроение, 1975. - 280 с.

115. Пальмгрен, А. О некоторых свойствах подшипников качения /А. Пальмгрен. Перевод ГПНТБ, № 28655, 1961. - 46 с.

116. Пешти, Ю.В. Газовая смазка./Ю.В. Пешти -М.: МГТУ, 1993,- 382 с.

117. Пинегин, C.B. Опоры с газовой смазкой в турбомашинах ограниченной мощности /С.В.Пинегин, Г.А. Поспелов, Ю.В. Пешти. М.: Наука, 1977. - 143 с.

118. Пинегин, C.B. Прецизионные опоры качения и опоры с газовой смазкой /C.B.Пинегин, A.B. Орлов, Ю.Б. Табачников. М.: Машиностроение, 1984.-216 с.

119. Пинегин, C.B. Статические и динамические характеристики газостатических опор /C.B. Пинегин, Ю.Б. Табачников, И.Е. Сипенков. М.: Наука, 1982.- 265 с.

120. Пономарев, К.К. Расчет элементов конструкций с применением с применение ЭЦВМ /К.К. Пономарев. М.: Машиностроение, 1972. - 424 с.

121. Портман, В.Т. Оценка выходной точности шпиндельных узлов с помощью ЭВМ /В.Т. Портман, В.Г. Шустер, A.M. Фигатнер// Станки и инструмент. 1984. - № 2. - С. 27-29.

122. Портман, В.Т. Точностная надежность шпиндельных узлов / В.Т. Портман, Е.А. Фискин, В.К. Кириллов// Станки и инструмент. 1978. - № 3. - С. 11-13.

123. Проников, A.C. Влияние компонентов технологической системы на точность обработки /A.C. Проников // Изв. ВУЗов. Машиностроение. 1983. -№4. - С.124-128.

124. Проников, A.C. Испытание станков на надежность по экстремальному уровню /A.C. Проников // Станки и инструмент. 1978,- № 5.- С. 3-5.

125. Проников, A.C. Надежность машин /A.C. Проников. М.: Машиностроение, 1978. - 592 с.

126. Проников, A.C. Оценка качества и надежности металлорежущих станков по выходным параметрам точности /A.C. Проников// Станки и инструмент. 1980. - № 6. - С. 5-7.

127. Проников, A.C. Программный метод испытаний металлорежущих станков /A.C. Проников. М.: Машиностроение, 1985. - 288 с.

128. Проников, A.C. Управление тепловыми деформациями металлорежущих станков с целью повышения их технологической надежности. Надежность и контроль качества /A.C. Проников, В.Н. Юрин. -М.:,-1973. 192 с.

129. Постоянные магниты: Справ./под ред. Ю. М. Пятина. М.: Энергия, 1980. С. 488.

130. Пуш, A.B. Исследование шпиндельных узлов методом статического моделирования / A.B. Пуш// Станки и инструмент. 1981. - № 1. - С. 9-12.

131. Пуш, A.B. Многокритериальное проектирование шпиндельных узлов на опорах качения / A.B. Пуш, И.А.Зверев // В сб. докл. междун. науч.-техн. конф. «Динамика технологических систем».Т.1/ Ростов-на-Дону: ДГТУ, 1997. -С.121-123.

132. Пуш, A.B. Особенности статического моделирования выходных характеристик станков /A.B. Пуш // Станки и инструмент. -1995.- № 10. С. 1822.

133. Пуш, A.B. Оценка качества привода прецизионных шпиндельных узлов по областям состояний выходных параметров точности /A.B. Пуш // Станки и инструмент. 1985. - № 2. - С.12-15.

134. Пуш A.B. Прогнозирование выходных характеристик машин при их проектировании /A.B. Пуш // Машиноведение. 1981. - № 5. - С. 54-60.

135. Пуш, A.B. Шпиндельные узлы. Качество и надежность /A.B. Пуш. -М.: Машиностроение, 1992. 288 с.

136. Пуш, A.B. Тенденции и перспективы развития высокоскоростных прецизионных шпиндельных узлов. / A.B. Пуш, К.С. Долотов// Вестник ДВГТУ.-2001,- №3 С 117-127.

137. Пуш, A.B. Шпиндельные узлы. Проектирование и исследование/

138. A.B. Пуш, И.А. Зверев. М.: Издательство «Станкин», 2000. - 197 с.

139. Пуш, В.Э. Конструирование металлорежущих станков /В. Э. Пуш. -М.: Машиностроение, 1977. 392 с.

140. Пуш, В.Э. Малые перемещения в станках /В. Э. Пуш. М.: Машиностроение, 1961. - 124 с.

141. Пуш, В.Э. Автоматические станочные системы //В. Э. Пуш, Р. Пигерт,

142. B.JI. Сосонкин. -М.: Машиностроение, 1982. 319 с.

143. Резников, А.Н. Тепловые процессы в технологических системах. / А.Н. Резников, JI.A. Резников.- М.: Машиностроение,-1990.-288с.

144. Решетов, Д.Н. Демпфирование колебаний в деталях станков /Д.Н. Решетов, З.М. Левина// В кн.: Исследование колебаний металлорежущих станков при резании металлов. М.: Машгиз, 1958. -С. 45-86.

145. Решетов, Д.Н. Точность металлорежущих станков /Д.Н.Решетов, В.Т. Портман. М.: Машиностроение, 1986. - 336 с.

146. Решетов, Д.Н. Расчет валов (шпинделей) с учетом упругого взаимодействия их с опорами /Д.Н. Решетов. Машгиз, 1939. - 75 с.

147. Самсонов, А. И. Научные основы проектирования подшипников с газовой смазкой для судовых турбомашин. / А. И. Самсонов // Автореф.д-ра техн. наук. Владивосток, 1997. - 31 с.

148. Сокол, В.М. Разработка и исследование высокоскоростной дисковой роторной системы в газомагштному подвесе: дис.канд. техн. наук: 05.02.13 /В.М. Сокол. Учбово-научный центр «Паллада», Винница. 1999. - 224с.

149. Станочное оборудование автоматизированного производства / под. ред. В.В. Бушуева. В 2 т.- М.: Изд-во «СТАНКИН». 1994. Т. 1.-584 с. Т. 2. 656 с.

150. Степанянц, Л.Г. Метод теоретического исследования газовых подшипников с внешним наддувом/ Л.Г.Степанянц, Н.Д.Заблоцкий, Т.Е. Сипенков // Проблемы трения и смазки. -1969. -№ 1, С. 186-191.

151. Табачников, Ю.Б. Применение аэростатических опор в подшипниковой промышленности /Ю.Б. Табачников, Е.Л. Казанцев, Н.С. Галанов // Станки и инструмент. 1977. - № 12. - С. 19-21.

152. Тепинкичиев, В.К. Металлорежущие станки / В.К. Тепинкичиев, Л.В. Красниченко, Н.С. Колев. М.: Машиностроение, 1972. - 464 с.

153. Урман, Ю. М. Уводящие моменты, вызванные несферичностью ротора в подвесе с аксиально-симметричным полем / Ю. М.Урман // Изв. АН СССР. МТТ. 1973. - № 1. - С. 24 - 31.

154. Фигатнер, A.M. Влияние посадок колец подшипников на работоспособность шпиндельных узлов /A.M. Фигатнер, В.А. Лизогуб // Станки и инструмент. 1971. - № 3. - С. 17-20.

155. Фигатнер, A.M. Влияние предварительного натяга роликоподшипников на работоспособность шпиндельных узлов высокоточных станков /A.M. Фигатнер // Станки и инструмент. 1967. - № 2. - С. 8-10.

156. Фигатнер, A.M. Исследование точности вращения шпинделя с радиальными роликоподшипниками /A.M. Фигатнер, Р. Пиотрашке, Е.А. Фискин // Станки и инструмент. 1974. - № 10. - С. 19-22.

157. Фигатнер, A.M. Конструкция, расчет и методы проверки шпиндельных узлов с опорами качения: Методические указания /A.M. Фигатнер, Е.А. Фискин, С.Е. Бондарь. М.:ЭНИМС, 1970. - 152 с.

158. Фигатнер, A.M. Обеспечение высокой быстроходности шпиндельных узлов на опорах качения / A.M. Фигатнер, А.Г. Коршиков, В.Г. Баклыков// Станки и инструмент. 1983. - №4. -С 1517.

159. Фигатнер, A.M. Повышение несущей способности высокоскоростных шпиндельных узлов / A.M. Фигатнер, И.В. Парфенов, И.Г. Горелик// Станки и инструмент. 1985. - № 6,- С. 15-16.

160. Фигатнер, A.M. Прецизионные подшипники качения современных металлорежущих станков. Обзор /A.M. Фигатнер .- М.: НИИМаш, 1981. -72 с.

161. Фигатнер A.M. Тенденции развития шпиндельных узлов с подшипниками качения /A.M. Фигатнер// Станки и инструмент. 1978. - № 10. -С. 16-18.

162. Фигатнер A.M. Частотный анализ биений шпинделей, установленных на подшипниках качения /A.M. Фигатнер// Станки и инструмент. 1969.- № 11. -С. 8-11.

163. Фигатнер, A.M. Шпиндельные узлы современных металлорежущих станков: Обзор/А.М. Фигатнер. М.:НИИМАШ, 1983. - 6 с.

164. Хвостиков, A.C. Диагностирование процессов резания с помощью вейвлет- анализа сигнала акустической эмиссии / A.C. Хвостиков, B.C. Щетинин // Цифровая обработка сигналов. 2007.- №4, - С.40-43.

165. Хвостиков, A.C. Определение траектории движения шпинделя на бесконтактных опорах методом виброакустической эмиссии./ A.C. Хвостиков, A.B. Космынин, B.C. Щетинин и др. // Современные наукоемкие технологии:-2010,- №9-С. 181-183.

166. Хвостиков, A.C. Применение вейвлет- анализа для диагностики методом акустической эмиссии при сильном зашумлении сигнала / A.C. Хвостиков, Щетинин B.C.// Научное обозрение. 2007. - №6. - С. 63-65.

167. Холмская, А.Г Ротор на подушках /А.Г. Холмская // Наука в СССР -№4- 1990-С 49-51.

168. Хомяков, B.C. Многокритериальная оптимизация внутришлифовальных головок на подшипниках качения /В.С.Хомяков, В.К. Старостин, М.А. Кушнир // Станки и инструмент. 1984. - № 2. - С. 17-18.

169. Хомяков, B.C. Параметрическая идентификация динамических систем станков /В.С.Хомяков, С.И. Дасько // Автоматизация эксперимента в динамике машин. -Л.: Наука, 1987. С. 76-84.

170. Хомяков, B.C. Параметрическая оптимизация станков как динамических систем: дисс. . д-ра техн. наук. 05.03.01 /B.C. Хомяков. М.: Мосстанкин, 1985. - 342 с.

171. Шаломов, В.И. Совершенствование выходных характеристик высокоскоростных шпиндельных узлов металлорежущих станков: дисс. . к-та техн. наук. 05.03.01 /В.И. Шаломов. -Комсомольск-на Амуре.:ГОУВПО КнАГТУ, 2008. 207 с.

172. Шапиро, И. М. Гамма пневмошпинделей для координатно-шлифовальный станков / И.М. Шапиро // Станки и инструмент. 1983. - № 4, -С. 20-21.

173. Шейнберг, С. А. Виброустойчивый пористый аэростатический подпятник. / С.А. Шейнберг, В.Г .Шустер // Станки и инструменты. -1960. № 11,-С. 23-27.

174. Шейнберг, С.А. Газовая смазка подшипников скольжения / С.А. Шейнберг//Трение и износ в машинах. -Сб. 9. -М., АН СССР, 1954. -С. 107-109.

175. Шейнберг, С.А. Опоры скольжения с газовой смазкой. / С.А. Шейнберг, В.П. Жедь, М.Д. Шишеев и др.; под ред. С.А. Шейнберга. 2-е изд. -М.: Машиностроение, 1979. 336 с.

176. Шейнберг, С.А. Пористый упорный подшипник, устойчивый при вибрациях / С.А. Шейнберг, В.Г .Шустер // Станки и инструменты. -1960. № 11, - С.27-31.

177. Шнайдер, А.Г. Вопросы осевой устойчивости упорного мотор-подшипника / А.Г. Шнайдер // Техническая электродинамика. 1986. - №3. -С.104-106.

178. Шнайдер, А.Г. Динамика мотор подшипник/ А.Г. Шнайдер, И.К. Пчёлкин. М.: Наука 2007,- 227 с.

179. Шнайдер, А.Г. Исследование и создание конструкций крутильных механизмов на газомагнитном подвесе для машин по производству синтетических волокон: 05.02.13/ А.Г. Шнайдер, дис. канд. техн. наук: М. 1984,- 202 с.

180. Шнайдер, А.Г. Сравнительные характеристики бесконтактных типов опор в электромашиностроении / А.Г. Шнайдер, В.М. Сокол// Вестник машиностроения. 1987. - №7. - С. 18-22.

181. Щетинин, B.C. Влияние тепловых явлений в высокоскоростных шпиндельных узлах с газомагнитными опорами на их эксплуатационные характеристики / Щетинин B.C.// Металлообработка. 2009. - № 6 - С.52-54.

182. Щетинин, B.C. Высокоскоростной шпиндельный узел с минимальным расходом смазочного материала / B.C. Щетинин, А.Г. Коршиков, Е.А. Фискин // Передовой производственный опыт и научно-технические достижения. ВНИИТЭРМ:- 1990. №1, - Cl6-17.

183. Щетинин, B.C. Математическая модель расчета несущей способности высокоскоростного шпиндельного узла на газомагнитной опоре / Щетинин B.C., A.B. Космынин // Трение и смазка в машинах и механизмах. 2010. - №8. - С.25-27.

184. Щетинин, B.C. Определение полезной нагрузки газомагнитного подшипника высокоскоростного шпиндельного узла / В.С.Щетинин, A.B. Космынин// Ученые записки КнАГТУ. 2010. -№ 1-1. - С 55-57.

185. Щетинин, B.C. Совершенствование высокоскоростных шпиндельных узлов на основе оптимизации процесса смазывания: дис. . канд. техн. наук : 05.03.01 / B.C. Щетинин. М.: Мосстанкин, 1991. - 199с.

186. Щетинин, B.C. Несущая способность газомагнитных опор шпиндельных узлов/ В.С Щетинин.// Вестник ГОУВПО «КнАГТУ». Вып. 13: сб. науч. тр.- Комсомольск-на-Амуре: ГОУВПО «КнАГТУ», 2009. Ч.1.- С.21-24.

187. A.c. № 434315 СССР Акселерометр с газомагнитной подвеской / В.И. Иванов, В.П. Желтов 1974 2с.

188. A.c. № 228398 СССР Газомагнитный подшипник / В.А Белый. 1967.1с.

189. A.c. № 315820 СССР Газомагнитный подшипник / В.А Белый, Э.А. Губич. 1969 -1с.

190. Пат. №2357119 РФ МПК F16C Газостатический подшипник // Космынин А.В., Чернобай С.В., Щетинин В.С, Виноградов С.В.; заявитель и патентообладатель Комсомольский-на-Амуре гос. техн. ун-т.- 2007133080/11; заявл.03.09.2007; опубл.27.05.2009, бюл. № 15.

191. Пат. №2347960 РФ МПК F16C 39/06 Способ работы подшипникового узла и подшипниковый узел // Космынин А.В., Щетинин B.C.; заявитель и патентообладатель Комсомольский-на-Амуре гос. техн. ун-т. 2007120545/11; заявл.01.06.2007; опубл.27.02.2009, бюл. № 6.

192. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2009612152 Газомагнитная опора /Космынин А.В., Щетинин B.C., Иванова Н.А., -Зарегистр. в Реестре программ для ЭВМ 27.04.09.

193. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ Роспатента №2009612950 Spindle block / Космынин А.В., Щетинин B.C., зарегистр. -Зарегистр. в Реестре программ для ЭВМ 05.06.2009.

194. Beams, J. W. Magnetic suspension balance method for determining densities and partial specific volumes /J.W. Beams, A.M. Clarke// "Review of Sciencific Instruments". vol. 33. - №7. - p. 750-753.

195. Donaldson, I.S. Some experiments on plain externally pressurized with porous inserts at supply pressures up to 3,1 MN/m2. / I.S. Donaldson, E.B. Patterson // In.: 5th Gas Bearing Symposium. Southampton. March 23-26, 1971. Vol. 2. P. 26.

196. Haberman, H. An active magnetic bearing system / H. Haberman, G. Liard // Precis Eng. 1980. - 2. №3. - P. 139 - 140.

197. Haberman, H. Entwicklungsstand und Anwendungsbereich der aktiven Magnetlager / H. Haberman // Schmiertech. Tribol. 1979. - 26. - №2. - S. 49 - 53.

198. Jones, A.B. Boll motion and sliding friction in boll bearings / A.B. Jones // ASME Trans., Series D., v. 81.-1959. № 1. - p. 1-12.

199. Jones, A.B. General theory for elastically constrained ball and radial roller bearings under arbitrary load and speed conditions / A.B. Jones // ASME Trans., Series D., v. 82. 1960. - p. 309-320.

200. Katterloher, R. Magnetlager auch im Maschinenbau /R. Katterloher // Aufbau, Eigenschaften, Anwendungen //Maschinenmarkt. Wurzburg, 81.- 1975. -№19. -S. 315-317.

201. Kosminin, A.V. Carrying capacity of gas-magnetic bearings for high-speed spindles / A.V. Kosmynin,V.S Scthetinin // Russian Engineering Research:- 2010.-Vol. 30, -№ 12, -P.1252-1253.

202. Kosminin, A. V. Influence of the Magnetic Force in Gas-Magnetic Bearings on the Operation of High-Speed Spindles in Metalworking Equipment / A.V Kosminin, V.S. Scthetinin// Russian Engineering Research.- 2010.- Vol. 30, -№ 5, -pp. 451-452.

203. Kosminin, A. V. Using magnetic force in the gas-static bearings of highspeed spindles / A.V Kosminin, V.S. Scthetinin, N.A. Ivanova//Russian Engineering Research.- 2009, V. 29, -№ 5. pp. 456-458.

204. Lin, C; F. Advanced control systems design. PTR Prentice Hall /C.F. Lin.-1993. -p.664.

205. Lundberg, G. Dynamic capacity of rolling bearings / G. Lundberg, A. Palmgren//. Acta Polytechnica Mechanical engineering series, 1947, v. l.№ 3. -50 p.

206. Lyman, J. Virtually zero powered magnetic bearing / J. Lyman //IEEE. Appl. Magn. Workshop-Milwaukee, Wise. -N.Y., -1975. P. 1 15.

207. Matsumura, F. Theory and Experiment of Magnetic Bearing Combining Radial Control and Thrust Control / F. Matsumura, K. Nakagawa //Trans. Inst. Elec. Eng. Jap. -1986. B 106.- №.2. -P. 135 142.

208. Montgomery, A.G. A Simple Air Bearing Rotor for Very High Rotational Speeds / A.G. Montgomery, F. A. Sterry // AERE ED/R, 1671, Harwell, Berkshire, -1955.

209. Nonami, K. j^- synthesis of flexible rotor magnetic bearing systems / K. Nonami, T. Ito // Proc. of 4-th Int. Symp. on Magnetic Bearings. 1994. Zurich. 73 -78.

210. Ocvirk, F.D. Analytical Derivation and Experimental Evaluation of Shot Bearing Approximation for Full Journal Bearings / Ocvirk F.D., DuBois G.B. // NACA Report 1157. -1953.

211. Palmgren, A. Grundlager der Walzlagertechnik. Stuttgart /A. Palmgren. -1964.-240 s.

212. Schweitzer, G. Active magnetic bearings / G. Schweitzer, H. Bleuler, A. Traxler. -Hochschulverlag AG an der ETH Zurich. 1994. P. 244.

213. Schweitzer, G. Magnetic bearings a novel type of suspension / G. Schweitzer, Y. Ulbrich // Vibr. Rotating Mach 2-nd Int. Conf., London: Cambridge, -1980. P. 151 -156.

214. Sneck, H. J. The Externally Pressurized. Porous Wall, Gas Lubricated Journal Bearing / H. J. Sneck, K.T. Yen // Trans ASME, July 1964. -Vol. 7. -P. 288298.

215. Spindls for high speed machining. -Annals of the CIRP, vol. 31/1, 1982. p. 239-242.

216. Spur, G. Optimirung der Ol-Minimalschmierung bei hohen Drehzahlen / G. Spur// Jndustrie- Anzeiger,- 1989. -Nr. 55, S.32-33.

217. Weck, M. Dynamisches verhalten spanender Werkzeugmashinen, Springer /M. Weck, K. Teipel// Verlag,- Berlin-Heidelferg-New York, 1977. -246 p.

218. Weck, M. Werkzeugmaschinen /M. Weck // Stand und Tendenzen. Kugellager-Zeitschrif. -№ 208-. s. 1-3.

219. Yamada H. Development of Magnetic aerostatic hybrid spindle / H. Yamada, N. Suzuki, // NTN, Technical reviw.-2001.-No. 69.-S.21-26.