автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Совершенствование выходных характеристик высокоскоростных шпиндельных узлов металлорежущих станков

На правах рукописи

00344932В

ШАЛОМОВ ВЯЧЕСЛАВ ИВАНОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ВЫХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ШПИНДЕЛЬНЫХ УЗЛОВ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ

Специальность 05 03 01 - Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

16 0НТ 2008

Комсомольск-на-Амуре 2008

003449328

Работа выполнена в Государственном общеобразовательном учреждении высшего профессионального образования «Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет» (ГОУВПО «КнАГТУ»)

Научный руководитель-

доктор технических наук, профессор Космынин Александр Витальевич

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Ким Владимир Алексеевич

кандидат технических наук, Дунаевский Юрий Владимирович

Ведущая организация ОАО «Комсомольское-на-Амуре авиационное

производственное объединение» им Ю А Гагарина

Защита состоится «31» октября 2008 г в ауд 201/3 в 13 00 на заседании диссертационного совета ДМ 212 092 01 в ГОУВПО «КнАГТУ» по адресу 681013, г Комсомольск-на-Амуре, пр Ленина, 27, ГОУВПО «КнАГТУ», Е mail mdsov@knastu ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО «КнАГТУ»

Автореферат разослан «19» сентября 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета к.т н , доц — Пронин А И

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современный уровень требований к точности, быстроходности и долговечности шпиндельных узлов (ШУ) характеризуется следующими показателями погрешность вращения менее 0,5 мкм, долговечность более 5000 ч, быстроходность более 5 105 мм мин'1

Достижение таких высоких показателей при шлифовании изделий с использованием шпиндельных узлов на опорах качения осложняется сравнительно малой окружной скоростью резания, что вынуждает прибегать к сильному прижатию круга Это приводит к изгибу оправки, искажению геометрии изделия и к снижению качества шлифуемой поверхности из-за засаливания круга Применение в конструкциях высокоскоростных шпиндельных узлов гидростатических и гидродинамических подшипников приводит к ограничению частоты вращения шпинделя (из-за потерь на трение) Шпиндели на электромагнитных опорах пока не нашли широкого применения вследствие сложности и высокой стоимости шпинделей и электронных систем управления

Внедрение в конструкцию шпиндельных узлов подшипников на газовой смазке позволяет повысить жесткость и массу шпинделя путем увеличения диаметра рабочих шеек при одновременном повышении окружной скорости шлифовального круга Последнее позволяет осуществлять шлифование с большими подачами, что приводит к повышению производительности труда, улучшению качества шлифования и уменьшению чувствительности к дисбалансу оправки и круга, так как их масса заметно меньше массы шпинделя

В отраслевых конструкциях высокоскоростных ШУ на газовых опорах традиционно используют подшипники с дроссельными ограничителями расхода, которые, как известно, имеют сравнительно невысокую несущую и демпфирующую способность смазочного слоя Исследования, выполненные в Комсомольском-на-Амуре государственном техническом университете, показывают, что существенно улучшить выходные характеристики ШУ способны газостатические подшипники с частично пористой стенкой вкладыша, особенности работы которых в составе ШУ в настоящее время остаются наименее изученными

Поэтому задача создания высокоскоростных ШУ с подшипниками на газовой смазке, обеспечивающих высокие эксплуатационные характеристики, имеет приоритетное значение Решению этой актуальной для технологии машиностроения задачи и посвящена настоящая работа

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является повышение» эффективности работы высокоскоростных ШУ внутришлифовальных металлообрабатывающих станков путем внедрения в их конструкцию частично пористых газостатических опор

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи - разработать научно обоснованную методику проектирования высокоскоростных ШУ с частично пористыми газостатическими опорами на основе создания математической модели, алгоритма и программы расчета их выход-

ных характеристик,

- выполнить комплекс физических экспериментов по исследованию выходных характеристик модели ШУ,

- экспериментальным путем сравнить выходные характеристики ШУ на опорах с пористыми ограничителями расхода и питающими отверстиями,

- в широком диапазоне изменения конструктивных и режимных параметров путем численного эксперимента исследовать особенности выходных характеристик ШУ с частично пористыми подшипниками,

- создать опытно-промышленный образец высокоскоростного пневмош-пинделя на частично пористых опорах для внутришлифовального станка,

- выработать рекомендации и разработать инженерную методику по проектированию ШУ с газостатическими частично пористыми подшипниками

Научная новизна состоит в следующем.

- предложена математическая модель течения газа в зазоре газостатического подшипника с пористыми шпоночными вставками с учетом перекоса оси вала;

- предложена методика расчета эксплуатационных характеристик ШУ на газостатических опорах с пористыми шпоночными вставками,

- установлены выходные характеристики ШУ и эксплуатационные характеристики газостатических опор с пористыми шпоночными вставками в зависимости от безразмерных комплексов и параметров, которыми удобно пользоваться при проектировании,

- приведены результаты экспериментальных исследований выходных характеристик ШУ на газостатических опорах с пористыми шпоночньми вставками, а также результаты сравнительных экспериментальных исследований эксплуатационных характеристик ШУ с пористыми ограничителями расхода и питающими отверстиями

Метод исследования сочетает физический эксперимент и теоретический анализ Решение задачи о расчете выходных характеристик ШУ на газостатических подшипниках с частично пористой стенкой вкладыша базируется на системе фундаментальных в теории газовой смазки уравнений и ведется в рамках численного метода решения уравнения Рейнольдса При экспериментальном исследовании ШУ используются хорошо апробированные на практике методики измерения и обработки опытных данных

Достоверность результатов работы обеспечивается использованием хорошо известной в теории газовой смазки системы исходных уравнений и подтверждается сопоставлением результатов теоретического расчета и экспериментального исследования выходных характеристик ШУ

Практическая ценность работы заключается в разработанной программе расчета эксплуатационных характеристик ШУ на газостатических подшипниках с пористыми шпоночными вставками, которая позволяет эффективно решать задачу проектирования высокоскоростных ШУ.

Предложена защищенная патентом РФ конструкция газостатического

подшипника с пористыми шпоночными вставками для высокоскоростных ШУ.

Выполненные исследования позволили сформулировать ряд практических рекомендаций и разработать инженерную методику по проектированию ШУ на газостатических опорах с пористыми вставками

Результаты работы легли в основу создания опытно-промышленного образца внутришлифовального шпинделя для ООО «АСЗ-Машиностроитель».

Результаты работы используются также в учебном процессе на кафедре «Технология машиностроения» ГОУВПО «КнАГТУ»

Личный вклад автора состоит в постановке задачи исследований Автором разработана математическая модель течения газа в зазоре частично пористого подшипника, методика расчета выходных характеристик ШУ на газостатических опорах с пористыми шпоночными вставками, на основе которых разработан алгоритм и программа расчета на ПЭВМ

Спроектирована и создана экспериментальная установка, моделирующая работу ШУ на газостатических опорах Выполнен весь комплекс экспериментов с последующим анализом экспериментальных и теоретических данных Разработана методика и рекомендации по проектированию исследуемого типа ШУ на опорах с пористыми шпоночными вставками

При личном и непосредственном участии автора разработана конструкция, изготовлены узлы, проведены монтаж, наладка и испытания высокоскоростного ШУ внутришлифовального станка для обработки особо ответственных изделий

На защиту выносятся:

- математическая модель течения газа в зазоре предложенной газостатической опоры, алгоритм и методика расчета эксплуатационных характеристик ШУ на частично пористых газостатических подшипниках,

- результаты физического эксперимента и численного расчета выходных характеристик ШУ с частично пористыми газостатическими подшипниками, а также зависимости эксплуатационных характеристик опор от конструктивных и режимных параметров,

- методика и рекомендации по проектированию ШУ, работающих на газостатических опорах с пористыми шпоночными вставками,

- результаты практического использования разработанной математической модели, методики расчета и рекомендаций, представленных в виде эксплуатационных характеристик высокоскоростных ШУ металлообрабатывающих станков

Апробация работы. Научные положения и результаты исследований докладывались и обсуждались на международных, всероссийских и межрегиональных конференциях и семинарах «Повышение эффективности инвестиционной и инновационной деятельности в Дальневосточном регионе и странах АТР» (г Комсомольск-на-Амуре, 2005 г ), «Новые материалы и технологии в авиакосмической и ракетно-космической технике» (г. Королев Московской обл, 2005 г), «Авиация и космонавтика» (г Москва, 2005, 2006 гг), «Актуаль-

ные проблемы науки и образования» (Варадеро, 2006 г), «Фундаментальные исследования в технических университетах» (г. Санкт-Петербург, 2006 г), «Наука и устойчивое развитие общества Наследие В И. Вернадского» (г Тамбов, 2006 г )

Основные положения и результаты работы докладывались также на профилирующих кафедрах КнАГТУ (2008 г )

Публикации. Основные материалы диссертации опубликованы в 15 работах

Структура и объем работы. Диссертация состоит из оглавления, введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложения Диссертация изложена на 207 страницах и включает 144 рисунка и 3 таблицы Библиографический список охватывает 143 литературных источников

Диссертационная работа выполнена при поддержке гранта 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»

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

В первой главе рассмотрены достоинства и недостатки шпиндельных опор различного типа, конструкции шпиндельных узлов на газостатических опорах и собственно газовых подшипников Проанализированы теоретические и экспериментальные работы по исследованию эксплуатационных характеристик радиальных газостатических подшипников Поставлены задачи исследования

Основные требования к шпиндельным узлам и их опорам сформулированы в работах Ачеркана Н С , Бальмонта В Б , Бушуева В В , Века М, Джонса А, Диментберга Ф М., Зверева И А, Оишомуры, Каминской В В , Кедрова С С , Кудинова В А, Левиной 3 М, Лизогуба В А , Лундберга Г, Маслова Г С , Маталина А А, Оптица Г, Пальмгрена А, Пинегина С В , Пономарева К К, Портмана В Т., Проникова А С , Пуша А В , Пуша В Э, Решетова Д Н, Фигат-нера А.М, Хомякова В С и др ученых на основе общих требований к металлообрабатывающим станкам Современные быстроходные и высокоточные шлифовальные, расточные и другие станки должны обеспечивать точность формы рабочих поверхностей, порядка десятых долей микрометра при чистоте поверхности <0,08 мкм Получение таких параметров, в немалой степени, связано с эксплуатационными качествами опор ШУ металлообрабатывающих станков

Опыт эксплуатации ШУ шлифовальных станков с опорами различных типов показывает, что в ряде случаев применение газостатических подшипни-

ков более предпочтительно, поскольку опоры способны, из-за усредняющего эффекта газового слоя, обеспечить точность вращения шпинделя равную 0,02 0,04 мкм

Первые ШУ на опорах с воздушной смазкой в нашей стране были созданы в ЭНИМСе под руководством С А Шейнберга Наиболее распространенным типом газостатических опор, применяемых в ШУ, являются газовые подшипники с питающими отверстиями Однако такие опоры обладают относительно невысокой несущей способностью и жесткостью смазочного слоя

Как показали исследования, эффективным способом улучшения эксплуатационных характеристик газовых подшипников является применение пористых газостатических опор Однако в настоящее время по ряду причин (нестабильность размеров вкладыша, трудность обработки его внутренней поверхности и др ) пористые подшипники получили ограниченное применение

В ряде работ ученых КнАГТУ показано, что более перспективный путь улучшения характеристик газовых опор состоит в использовании частично пористых газостатических подшипников, которые сочетают непроницаемую и пористую поверхность вкладыша Тем не менее, приходится констатировать, что научные труды, посвященные исследованию особенностей работы ШУ с такими опорами, практически полностью отсутствуют

Во второй главе описаны методика и алгоритм расчета выходных характеристик шпиндельных узлов на газостатических подшипниках с пористыми ограничителями расхода Представлены основные допущения, принятые при разработке математической модели течения газового потока в зазоре шпиндельных опор, обоснован вид дифференциального уравнения для определения поля давления газа в смазочном слое радиальных подшипников конечной длины с частично пористой стенкой вкладыша и приведена методика расчета эксплуатационных характеристик таких опор Выполнено сравнение результатов расчета характеристик подшипников, полученных на основе разработанной методики, с данными других авторов

Расчетная схема ШУ показана на рис 1

1 - передний подшипник, 2 - задний подшипник

Для определения нагрузки Р, воспринимаемой шлифовальным кругом, составляются два уравнения статики - суммы проекций сил на ось У и моментов сил относительно точки О, которые в безразмерной форме имеют вид

Р = С^-Сдг12ИЪ (1)

СаГ1 = Сд2Г2(ё + 1)+ (Л?! +М2), (2)

где ^ = - ра)Ь\Ь\ - относительная нагрузка на шлифовальном круге,

Сд] = 0\ /[(Рз - ра )£)£)] - коэффициент несущей способности передней опоры, Сд2 = £>2 /[(р^ - " коэффициент несущей способности задней опоры,

¿1 - удлинение передней опоры, 1^=1^10 - удлинение задней опоры,

Рз=Ра1Рз ' относительное давление наддува газа, I = 11 Ь\ - относительный вылет шпинделя, а=а/Ц - относительная раздвижка опор, М\ = М\ /(Л3р5) -

удельный момент передней опоры, М2 = М2 /(Лр5 ) - удельный момент задней опоры, Рц - абсолютное давление наддува газа и Я=0/2 - радиус подшипников

Жесткость, измеренная на шлифовальном круге, определяется по формуле кр=с1Р1с1у Соответствующий ей коэффициент жесткости равен кр =<1Р 1с1у, где у = у 1с - относительное смещение оси шлифовального круга

Выражения (1) и (2) показывают, что для определения безразмерных выходных характеристик ИГУ - относительной нагрузки Т7 и коэффициента жесткости кр необходимо знать эксплуатационные характеристики газостатических опор, значения которых полностью зависят от характера распределения давления газа в зазоре подшипников В основе расчета потока смазки в зазоре подшипников с пористыми ограничителями расхода лежит хорошо известная в теории газовой динамики система уравнений политропы, неразрывности, движения и энергии

При анализе течения газа в зазоре подшипника приняты фундаментальные в теории газовой смазки допущения

1. Течение газа в пористой среде считается вязким и ламинарным К такому течению применим закон Дарси, что позволяет считать коэффициент проницаемости пористого материала кр постоянным

2. Течение смазки в зазоре подшипника изотермическое, а сама смазка сжимаемая и удовлетворяет уравнению состояния р = рКТ

3 Радиус шпинделя намного больше толщины смазочного слоя

4 Толщина смазочного слоя такова, что позволяет пренебречь течением в пленке в направлении нормали к стенкам подшипника и считать давление в этом направлении неизменным.

5 Массовые и инерционные силы пренебрежительно малы по сравнению с силами вязкого трения и восстанавливающей силой смазочного слоя, уравно-

вешивающей внешнюю нагрузку.

6 Течение газа в зазоре подшипника стационарное

Решение задачи выполнено для двухрядного газостатического подшипника с пористыми вставками Схема опоры показана на рис 2

^ /*- -ч

/ / п)4111111 /Н и 1

Рис 2 Газостатическая опора ШУ с пористыми вставками 1 - пористая вставка; 2 - газонепроницаемый вкладыш

Газ под давлением из камеры нагнетания поступает через пористые вставки в смазочный слой подшипника Пористые вставки имеют форму шпонок размером f*a В общем случае количество вставок в одном ряду равно Necm Подшипник одновременно воспринимает радиальную нагрузку, вызывающую смещение центра шпинделя в плоскости XOz, и продольный момент, который приводит к перекосу оси вращения шпинделя в плоскости X'Oz

Угол между плоскостями смещения и перекоса равен у/ В работе показано, что принятые допущения позволяют определить поле давления газа в зазоре частично пористого подшипника с помощью уравнения Рейнольдса, которое имеет вид

д_ дер

+—

1 d(Pj г \

£

+2Л-

d{ph) д<р

(3)

Решение дифференциального уравнения (3) выполнено численным методом путем аппроксимации входящих в него частных производных трехточечными центральными разностями

В конечно-разностной форме уравнение (3) имеет вид

rjS2P

+ h

3 д2р

Z2u Ф

+ ЗЛ А

dz

# + /(1 - р)К = 0 (4)

Выражение (4) является исходным для расчета поля давления в зазоре подшипника путем численного интегрирования

Область интегрирования разбивается на (2Л^ +• 1) х (Л^, +1) узлов, где

N^+1 - количество горизонтальных линий сетки, 2/^+1 - количество вертикальных линий сетки. Шаг изменения переменных (р иг, следовательно, равен (рис 3)

<Р

> п. /

- %к \ /

ф / \

'¡к р« Ь « >

р,1 и/Ъ /

J Рч-' ■■

лг

-Щ Г/, -10 11 гь г2г А^ г"

Рис. 3 Шаблон конечно-разностной сетки области интегрирования

Окончательное выражение для определения относительного давления газа в любом узле конечно-разностной сетки имеет вид.

тЗ Р1,;+1+Ри-\ , гЗ , ,Г2 г Л+-/>,-1,у

. 2

Ар _

2/г,^[А(з"2+Дг~2]

(5)

[л#>-2 + Лг-2]

Краевые условия решаемой задачи, которые в виде конечно-разностных уравнений ставятся на границах области интегрирования и пористых вставок, образуют с выражением (5) замкнутую систему уравнений, позволяющих определить давление в любом узле конечно-разностной сетки

Решение совокупной системы уравнений ведется итерационным методом Гаусса-Зейделя до выполнения условий

шах о^лГр-1

={«)_=(«-1) J г,, у

рц?

где т - номер итерации, с - относительная погрешность вычислений

При известном поле давления в зазоре подшипника коэффициенты несущей способности опоры и удельный восстанавливающий момент находятся по формулам

в 4Д1 -р,)' » * г'

гДе 2 =увх + Оу ' удельная несущая способность (б* и (2у - ее проекции на

ось X и Г), М^' и Му - удельные восстанавливающие моменты относительно оси А" и Г, Составляющие удельных величин находятся по формулам

_ Ь 2л Ь 2л

вх~ / \ръо5<р с!<р &, 0.у=~ | ^р$а\<р£1(рсБ,

-Го -Г_о

_ I 2л _ I 2л

МX' = - / ^рэт^р - ц/)<1(рсй, Му - | ^¿~рса%{ср-цг)(1(рсВ.

-Г О -ГО

Сравнительный анализ характеристик, выполненный по данным Раймон-ди для самогенерирующего подшипника и Сунь Да-Чена и Снека для подшипника с полностью пористым вкладышем, показал практически полное соответствие с результатами расчета автора

В третьей главе представлена конструкция экспериментального стенда и его газовых опор, методики обработки экспериментальных данных и определения погрешностей опытных значений эксплуатационных характеристик шпиндельных узлов на газостатических подшипниках с пористыми вставками Схема экспериментального стенда показана на рис 4

характеристик шпиндельного узла с газостатическими подшипниками

Экспериментальный стенд включает в себя вал 8, передний 4 и задний 12 радиальные газостатические подшипники с пористыми вставками, нагрузочный подшипник 3, опорные стойки 5, 11, корпус подшипников 6, кольцо 10, подпятники 2,13, водомаслоотделитель 14, стойка корпуса турбины 15, клапан подвода воздуха к подшипникам 16\ клапан подвода воздуха к турбине 19, сопловой аппарат турбины 18, корпус турбины 20, рабочее колесо 21, гибкая связь 23\ клапан подвода воздуха к нагрузочному поршню 25, воздушный фильтр 26, электрокомпрессор 27, корпус нагрузочного поршня 28, нагрузочный поршень 29

Вал имеет размеры диаметр 51,01 мм, длина 370 мм Подшипники выполнены диаметром 51,11 мм и длиной 60 мм Средний радиальный зазор составляет 50 мкм Нагрузка на консоли вала создается нагрузочным устройством

Оценка погрешностей результатов наблюдений показала, что относительная ошибка в определении выходных характеристик ШУ, измеренных на консоли вала, составляет, для относительной нагрузки £р =1,83%, для коэффициента жесткости =2,62%

В четвертой главе обсуждаются результаты исследования выходных характеристик ШУ с подшипниками с пористыми шпоночными вставками

Проведен сравнительный анализ результатов экспериментального сопоставления характеристик ШУ на частично пористых опорах и двухрядных газостатических подшипниках с питающими отверстиями, используемых в отраслевых конструкциях ШУ Представлена методика проектирования шпиндельных узлов, работающих на опорах с пористыми шпоночными вставками Дано описание опытно-промышленного образца высокоскоростного ШУ, разработанного в КнАГТУ при личном участии автора

Оценка достоверности результатов теоретического расчета выходных характеристик ШУ выполнена путем сопоставления с опытными данными Эксперименты проведены при работе опор в режиме подвеса и в гибридном режиме.

Выходные характеристики ШУ при работе опор в режиме подвеса представлены на рис 5 Анализ представленных графиков показал, что максимальная ошибка в определении относительной нагрузки Р не превышает 10%, а ошибка в определении коэффициента жесткости кр не превосходит 17%

Графики выходных характеристик при работе ШУ в гибридном режиме показаны на рис 6

В целом анализ зависимостей показал, что максимальная погрешность теоретического определения относительной нагрузки Т7 не превосходит 6%, а коэффициента жесткости кр - 13%

Результаты экспериментов позволили провести широкие численные исследования по влиянию на выходные характеристики ШУ различных конструктивных и режимных параметров

006 004

£,*03

■ в ш

А

£¡=01

б)'

•

•

• ■

025 03

Р*--

0 35 0« 0.2 0,23 0.3 0 33 Й --

Рис 5 Зависимость относительной нагрузки р (а) и коэффициента жесткости кр (б) от относительного давления наддува р1 и относительного

эксцентриситета е\ Кс=0,302,Л=0, ¿1=1,2, ¿2=1,2, //а=2,

6=0,42, «=3,55, /=1,02, Ывст=в

а)

■

■ N

# ------

0Д2

ода

г

0,24 02

б)

£^1 •

• 1 в

7"

0,19 0,25

Л--

0,05

01«

0,1 в г^» Л--

0)33

Рис 6 Зависимость относительной нагрузки Р (а) и коэффициента жесткости кр (б) от числа сжимаемости Л и относительного эксцентриситета ^ •

=0,258, Кс=0,302, ¿1=1,2, Г2=1,2, */а=2, 6=0,42, а=3,55, /=1,038, Ывст= 6 в - эксперимент (£1=0,1), ш-эксперимент (£1=0,3),-----теория

Выходные характеристики ШУ в зависимости от относительного эксцентриситета в переднем подшипнике £\ и конструктивного параметра Кс при работе газовых опор в режиме подвеса представлены на рис 7

Из графиков зависимости Р- /(Кс, £-,) видно, что при всех значениях относительного эксцентриситета е\ с ростом Кс относительная нагрузка на консоли вала Р сначала возрастает, а потом снижается Наибольшее значение Р имеет при £1=0,6, когда конструктивный параметр Кс равен 0,5 .0,55. При этом положение максимума относительной нагрузки в отличие от экстремума зависимости кр = /(Кс,£\) слабо зависит от £1

Кс—- Кс—-

Рис 7. Зависимость относительной нагрузки ^ (а) и коэффициента жесткости кр (б) от эксцентриситета в переднем подшипнике ^ и конструктивного параметра Кс

Объяснить характер зависимости F = /(Кс,е{) можно исследуя графики зависимостей CQ - /(Кс,£\) для передней и задней опоры, представленные на

рис 8,а Видно, что качественная картина изменения коэффициентов несущей способности передней и задней опоры такая же, как и у относительной нагрузки на консоли вала

Рис 8 Зависимость коэффициентов несущей способности Сд (а) и удельных моментов опор М (б) от конструктивного параметра Кс и относительного эксцентриситета с\ 1/6,¿1=1,2, ¿2=1> '/о=2, ¿=0,6, а =4, 1=1, Ивст= 6, -- передняя опора,--------- задняя опора

Численными исследованиями установлено, что рост коэффициентов несущей способности до Кс~0,5 обусловлен, главным образом, превалирующим падением давления в разгрузочной части подшипника При дальнейшем увеличении конструктивного параметра (Ас>0,5) доминирующим становится снижение давления в нагрузочной части подшипника, вследствие чего коэффици-

ент несущей способности начинает снижаться

Сравнительно малое изменение коэффициента несущей способности и удельного момента в задней опоре (рис 8,6) связано с незначительным смещением в ней вала

На рис 9 показаны выходные характеристики ШУ при работе опор в гибридном режиме

Л—- л—-

Рис. 9 Зависимость относительной нагрузки F (а) и коэффициента жесткости кр (б) от относительного эксцентриситета£\ и числа сжимаемости А : ps= 1/6, Л:с=0,55; ¿1=1,2, ¿2=1, t/a=2, Ь=0,6, а=4, 1=1, Necm=6

Характер изменения зависимостей F = f(A,st) и кр = /(Л,£-]) наглядно демонстрирует, что относительная нагрузка и коэффициент жесткости с увеличением числа сжимаемости при всех значениях эксцентриситета повышается, что объясняется возрастающим проявлением эффекта смазочного клина Следует отметить, что при всех относительных эксцентриситетах до значения Л =0,2 относительная нагрузка F изменяется мало. Это говорит о превалирующем влиянии внешнего наддува над эффектом смазочного клина

Численное исследование влияния относительного давления наддува газа ps при работе газовых опор и в режиме подвеса и в гибридном режиме показывает, что заметного влияния на выходные характеристики оно не оказывает.

Незначительный прирост нагрузки на консоли вала F и жесткости кр при относительном давлении наддува газовых опор ps~\/5 в области больших чисел сжимаемости связан с усилением эффекта смазочного клина

Влияние удлинения подшипников на выходные характеристики ШУ исследовано при значениях L\ = 1, 1,2,1,4 и ¿2 = 0>8, 1, 1,2. Анализ графиков показал, что рост удлинения передней опоры ведет к увеличению нагрузки и жесткости только при значении числа сжимаемости Л > 0,5. В тоже время, удлинение заднего подшипника практически не оказывает влияния на выходные характеристики ШУ Кроме того, удлинение заднего подшипника приводит к не-

желательному росту угла ориентации нагрузки

Установлено, что увеличение раздвижки опор от а=3 до 5 способствует повышению нагрузки и, особенно, жесткости Однако, с ростом а просматривается тенденция снижения динамики увеличения Т7 К примеру, увеличение раздвижки от а = 3 до а =4 дает прирост Р на 6,5%, а повышение а от 4 до 5-только на 3%

При работе шпинделя в режиме подвеса увеличение количества шпоночных вставок в ряду наддува с 4 до 8 ведет к росту выходных характеристик ШУ Но с ростом числа сжимаемости большие значения коэффициента жесткости достигаются при 7/6Ст =4, что объясняется меньшей нейтрализацией пористой частью поверхности вкладыша эффекта смазочного клина Однако при этом наблюдается неблагожелательное повышение угла ориентации нагрузки

При работе шпинделя в режиме подвеса рост удлинения шпоночных вставок 1/а от значения 1 до 3 приводит к повышению нагрузки примерно на 24% при одновременном росте коэффициента несущей способности передней опоры примерно на 17% Динамичное повышение жесткости с ростом числа сжимаемости обусловлено у опор с короткими вставками возрастающим влиянием эффекта смазочного клина С целью ограничения угла ориентации нагрузки шпинделя целесообразным является использование опор с удлинением пористых вставок 1/а=2.

Расчеты по исследованию влияния на выходные характеристики ШУ относительной раздвижки линий наддува в опорах проведены при Ь , равной 0,5, 0,6 и 0,7 Установлено, что независимо от режима работы ШУ высокие показатели характеристик достигаются при относительной раздвижке 0,6 В гибридном режиме работы газовых опор, вследствие усиления влияния вращения шпинделя, разница в значениях выходных характеристик ШУ при разной раздвижке линий наддува незначительна Выбор значения Ь =0,6 объясняется также снижением угла ориентации нагрузки в области больших значений числа сжимаемости

Численное исследование влияние конструктивного параметра на выходные характеристики ШУ проведено для значений Кс равных 0,44, 0,55 и 0,66 Анализ графиков показал, что высокие значения Р достигаются при значении Кс равном 0,44 и 0,55, а жесткости при 0,66 и 0,55 При этом уменьшение Кс ведет увеличению угла ориентации нагрузки

Влияние относительного вылета шпинделя на выходные характеристики ШУ исследовано при значениях I = 0,7, 1,0, 1,3 Получено, что уменьшение удлинения вылета шпинделя до / = 0,7 позволяет несколько увеличить относительную нагрузку на консоли шпинделя и коэффициент жесткости Это происходит благодаря большему смещению шпинделя в задней опоре ШУ При вращении шпинделя это преимущество сохраняется.

Для оценки эффективности работы ШУ с частично пористыми подшипниками и с питающими отверстиями проведено сравнение их эксперименталь-

ных выходных характеристик. Сопоставление выполнено при одинаковых значениях параметра режима т , относительной длины подшипников , раздвижки линий наддува Ъ , относительной раздвижки опор а и относительном давлении наддува р5. В экспериментах использовался один и тот же вал. Результаты экспериментов представлены на рис. 10.

Рис. 10. Зависимость нагрузки на консоли вала Р (а) и коэффициента жесткости кр (б) от относительного эксцентриситета £\ и числа

сжимаемости Л: -- с пористыми вставками;----- с питающими отверстиями

Сравнение выходных характеристик при работе опор в гибридном режиме показало, что относительная нагрузка на консоли шпинделя с частично пористыми опорами выше, чем у ШУ на газостатических опорах с питающими отверстиями в среднем на 48...53%, а коэффициент жесткости - на 28...41%.

На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации и инженерная методика по проектированию конструкции ШУ на газостатических опорах с пористыми вставками.

Результаты работы легли в основу создания опытно-промышленного образца высокоскоростного ШУ для внутришлифовального станка ЗК227А, используемого для обработки деталей летательных аппаратов.

Конструкция ШУ показана на рис.10.

Рис 10. Конструкция высокоскоростного ШУ

Основными элементами ШУ являются цанговый зажим 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, входное устройство 10, пусковой клапан 11

Шпиндель при диаметре 50 мм имеет длину 300 мм ШУ имеет два опорно-упорных газостатических подшипника с относительной длиной переднего 1,4, заднего 1,2 Внутренний диаметр газовых опор составляет 50 мм Средний радиальный зазор подшипника 40 мкм В подшипниках предусмотрены сквозные отверстия для пористых вставок диаметром 5 мм

Привод шпинделя осуществляется пневматической турбиной, состоящей из рабочего колеса диаметром 70 мм и соплового аппарата Подача сжатого воздуха на турбину осуществляется пусковым клапаном Шлифовальный круг или фреза крепятся на переднем торце шпинделя с помощью цангового зажима

Испытания опытного образца внутришлифовального шпинделя проведены с участием специалистов ООО «АСЗ-Машиностроитель» Шлифование электрокорундовым кругом 25СТ18К поверхностей отверстий деталей из стали Х18Н10Т показали на высокую точность шлифуемой поверхности - отклонение от круглости не более 0,2 мкм (5,6 квалитеты) при шероховатости Ra не более 0,04 мкм, и безотказную работу газовых опор Для сравнения заметим, что достигаемая на ОАО «Комсомольское-на-Амуре авиационное производственное объединение» им ЮА Гагарина точность обработки на металлообрабатывающих станках мод ЗА228, ЗК227А, WOTAN и VOUHARD по типовому процессу высокоскоростной обработки соответствует 7-12 квалитетам при шероховатости Ra = 0,4 1,6 мкм Установлено также, что при работе на разработанной конструкции пневмошпинделя износ шлифовального круга уменьшается 1,4 раза по сравнению с отраслевой конструкцией шпинделя мод ВШГ 000 000РЭЭ на опорах качения При этом производительность труда возрастает в 2,3 раза

В 2008 году на VIII Московском международном салоне инноваций и инвестиций и XIII международной выставке-конгрессе «Высокие технологии Инновации Промышленные инвестиции» (г С -Петербург) представленный шпиндельный узел отмечен серебряными медалями

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 Предложены математическая модель течения газа в зазоре частично пористых подшипников и методика расчета выходных характеристик ШУ на опорах с пористыми шпоночными вставками, на базе которых разработаны алгоритмы расчета и реализован на ПЭВМ комплекс программ

2 Создан экспериментальный стенд для исследования выходных характеристик ШУ при статическом и гибридном режимах работы газовых опор

3 Анализ экспериментальных и теоретических выходных характеристик ШУ показал, что разработанная методика позволяет с достаточной для практи-

ки точностью определять эксплуатационные характеристики ШУ с пористыми шпоночными ограничителями расхода Расхождение расчетных и опытных значений относительной нагрузки на консоли вала не превосходит 10%, а коэффициента жесткости -17%

4 Предложена защищенная патентом РФ конструкция газостатического подшипника с пористыми шпоночными вставками для высокоскоростных ШУ

Экспериментальное сравнение эксплуатационных характеристик ШУ с частично пористыми подшипниками и опорами с питающими отверстиями, широко применяемыми в высокоскоростных ШУ, показывает, что первый тип опор позволяет в среднем увеличить относительную нагрузку на консоли вала на 48 53%, а коэффициент жесткости на 28 41 %

5 Установлено влияние на выходные характеристики шпиндельных узлов с пористыми шпоночными вставками различных конструктивных и режимных параметров Достаточно высокие выходные характеристики высокоскоростных ШУ достигаются при конструктивном параметре подшипников Кс= 0,55, относительной раздвижке линий наддува газовых опор Ь = 0,4, количестве вставок в одном ряду наддува Мест = 6, относительной длине шпоночных вставок //а=3, относительной длине переднего подшипника Ц =1,2, относительной длине заднего подшипника ¿2 = 1,0, относительной раздвижке опор а = 4 и относительном вылете шпинделя / = 0,7

При этом проектирование тихоходных ШУ без большой погрешности в оценке выходных характеристик может проводиться по данным статических расчетов при числе сжимаемости не превосходящем 0,2

6 Предложена инженерная методика проектирования и выработаны рекомендации по проектированию высокоскоростных ШУ с газостатическими опорами с пористыми шпоночными вставками.

7 На основе выполненных исследований изготовлен опытно-промышленный образец высокоскоростного ШУ внутришлифовального станка ЗК227А Результаты испытаний пневмошпинделя на точность обработки показали, что отклонение от круглости составляет не более 0,2 мкм (5, 6 квалитеты точности) при шероховатости Яа не более 0,04 мкм Установлено также, что износ шлифовального круга уменьшается в 1,4 раза по сравнению с отраслевой конструкцией шпинделя мод. ВШГ 000 000РЭЭ на опорах качения При этом производительность труда возрастает в 2,3 раза

Основные положения диссертации опубликованы в работах-

1. 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

2. Космынин, А.В. Прецизионные шпиндельные узлы внутришлифо-вальных станков для высокоскоростной обработки деталей летательных аппа-

ратов /АВ Космынин, В И Шаломов, С П Чернобай // Авиационная промышленность - 2006 - №3 - С 40-42

3 Шаломов, В.И. Повышение точности работы металообрабатывающих станков при производстве деталей летательных аппаратов /В И Шаломов// 5-я междунар конференция «Авиация и космонавтика-2006» / М , 2006 - С 195196

4 Шаломов, В.И. Выходные характеристики высокоскоростных шпиндельных узлов с опорами на газовой смазке / В И Шаломов И 4-я междунар конференция «Авиация и космонавтика 2005» /М., 2005. - С. 88

5 Космынин, A.B. Быстроходные шпиндельные узлы для высокоскоростной прецизионной обработки деталей летательных аппаратов /А В Космынин, В И Шаломов, С П Чернобай // IV конференция специалистов авиационных, ракетно-космических и металлургических организаций России «Новые материалы и технологии в авиакосмической и ракетно-космической технике»/ Королев, Московской обл, 2005. - С. 63-66

6 Космынин, A.B. Повышение эксплуатационных параметров шпиндельных узлов металлообрабатывающих станков при производстве деталей летательных аппаратов / А В Космынин, В И. Шаломов // Фундаментальные исследования - 2006 - №4. - С. 93-94.

7 Шаломов, В. И. Экспериментальный стенд для исследования выходных характеристик высокоскоростных шпиндельных узлов / В И Шаломов // Материалы междунар науч -практ. конференции «Повышение эффективности инвестиционной и инновационной деятельности в Дальневосточном регионе и странах АТР» / Комсомольск-на-Амуре, 2005 - С 52-56

8. Космынин, A.B. Шпиндельные узлы на частично пористых аэростатических опорах / А В Космынин, В И Шаломов // Материалы X Всероссийской конференции по проблемам науки и высшей школы «Фундаментальные исследования в технических университетах» / СПб, 2006 - С 309-310

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

10 Космынин, A.B. Выходные статические характеристики быстроходных шпиндельных узлов с опорами на газовой смазке / А.В Космынин, В И Шаломов, С П Чернобай // Сб науч тр / Вестник КнАГТУ -Комсомольск-на-Амуре, 2005 -С 23-27

11 Космынин, A.B. Пористые ограничители расхода газостатических подшипников / А В Космынин, В И Шаломов // Научная конференция «Актуальные проблемы науки и образования» / Варадеро (Куба) 20-30 марта 2006г -Современные проблемы науки и образования -2006. - №3 - С 70-73

12 Копытов, С.М. Бесконтактный измеритель малых зазоров /СМ Ко-пытов, А В Космынин, В И Шаломов // Современные наукоемкие технологии -2007 -№1 -С 43-44

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

14 Пат. 2299360 Российская Федерация Газостатический подшипник / Космынин, А В , Шаломов, В И, Чернобай, С П; заявитель и патентообладатель Комсомольский-на-Амуре государственный технический ун-т - № 2006103901/11, заявл 09 02 06, опубл 20 05 07 Бюл №14(111 ч) -1с

15 Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ 2006610136 Шпиндельный узел / Космынин А В , Шаломов В И, Чернобай С П , заявл 24 10 05, зарегистр 10 01 06

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

2 "Я —1 / "Я

K = l2kpR Ic 8 - параметр питания, КС=К - конструктивный параметр,

e = ejc - относительный эксцентриситет, h=h/c - относительный зазор меж-

2 2

ду шпинделем и вкладышем, Л =6pRa>!psc - число сжимаемости; fi - коэффициент динамической вязкости газа, со - угловая скорость вращения шпинделя,/ - оператор (/=1 в области пористой вставки и /=0 в области непроницаемого вкладыша), <р - угловая координата, z = z/L - относительная осевая координата, е - эксцентриситет, с - средний радиальный зазор между шпинделем и подшипником

ШАЛОМОВ ВЯЧЕСЛАВ ИВАНОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ВЫХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ШПИНДЕЛЬНЫХ УЗЛОВ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ

Автореферат

Подписано в печать 17 09 08 Формат 60x84/16 Бумага писчая Ризограф РК3950ср-а Уел печ л 1,40 Уч-изд л 1,30 Тираж 100 экз Заказ 21792

Отпечатано в полиграфической лаборатории ГОУВПО «Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет» 681013, г Комсомольск-на-Амуре, пр Ленина, 27

Введение.

ГЛАВА 1. Современное состояние вопроса и постановка задачи исследования шпиндельных узлов на газостатических подшипниках.

1.1. Область применения газовых опор в станкостроении.

1.2. Обзор конструкций шпиндельных узлов на газовых опорах.

1.3. Основные конструкции подшипников на газовой смазке.

1.4. Методы решения задач по расчету характеристик газовых опор.

1.5. Обзор работ по исследованию газостатических опор с пористыми ограничителями расхода.

1.6. Выводы и постановка задач исследования.

ГЛАВА 2. Методика расчета эксплуатационных характеристик шпиндельных узлов с частично пористыми газостатическими опорами.

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 расчета эксплуатационных характеристик шпиндельного частично пористого подшипника с внешним наддувом газа.

2.3.1. Определение поля давления газа в зазоре подшипника.

2.3.2. Эксплуатационные характеристики подшипника.

2.3.3. Методика и алгоритм расчета эксплуатационных характеристик подшипника.

2.4. Алгоритм расчета выходных характеристик шпиндельного узла.

2.5. Сравнение результатов расчета характеристик подшипников с данными других исследований.

2.6. Выводы.

ГЛАВА 3. Экспериментальный стенд и методика проведения исследований выходных характеристик шпиндельного узла.

3.1. Конструкция экспериментального стенда.

3.2. Методика обработки экспериментальных данных.

3.3. Методика оценки погрешности результатов наблюдений.

3.4. Выводы.

ГЛАВА 4. Исследование выходных характеристик шпиндельных узлов на газостатических опорах с пористыми вставками.

4.1. Анализ экспериментальных и теоретических характеристик шпиндельных узлов.

4.2. Характеристики шпиндельных узлов при статическом режиме работы газовых опор.

4.3. Характеристики шпиндельных узлов при работе газовых опор в гибридном режиме.

4.4. Сравнение эксплуатационных характеристик шпиндельных узлов на газовых опорах с пористыми вставками и дросселирующими отверстиями.

4.5. Методика проектировочного расчета и рекомендации по проектированию шпиндельных узлов на газостатических частично пористых опорах.

4.6. Конструкция высокоскоростного шпиндельного узла на газовых опорах для внутришлифовального станка ЗК227А.

4.7. Результаты испытаний опытно-промышленного образца шпиндельного узла.

4.8. Выводы.

Современный уровень требований к точности, быстроходности и долговечности шпиндельных узлов (ШУ) характеризуется следующими показателями [1]: погрешность вращения менее 0,5 мкм; долговечность более 5000 ч; быстроходность более 5-105 мм-мин"'.

Достижение таких высоких показателей при шлифовании изделий с использованием шпиндельных узлов на опорах качения осложняется сравнительно малой окружной скоростью резания, что вынуждает прибегать к сильному прижатию круга. Это приводит к изгибу оправки, искажению геометрии изделия и к снижению качества шлифуемой поверхности из-за засаливания круга. Применение в конструкциях высокоскоростных шпиндельных узлов гидростатических и гидродинамических подшипников приводит к ограничению частоты вращения шпинделя (из-за потерь на трение). Шпиндели на электромагнитных опорах пока не нашли широкого применения вследствие сложности и высокой стоимости шпинделей и электронных систем управления.

Внедрение в конструкцию шпиндельных узлов подшипников на газовой смазке позволяет повысить жесткость и массу шпинделя путем увеличения диаметра рабочих шеек при одновременном повышении окружной скорости шлифовального круга [2]. Последнее позволяет осуществлять шлифование с большими подачами, что приводит к повышению производительности труда, улучшению качества шлифования и уменьшению чувствительности к дисбалансу оправки и круга, так как их масса заметно меньше массы шпинделя.

В отраслевых конструкциях высокоскоростных ШУ на газовых опорах традиционно используют подшипники с дроссельными ограничителями расхода, которые, как известно, имеют сравнительно невысокую несущую и демпфирующую способность смазочного слоя. Исследования, выполненные в Комсомольском-на-Амуре государственном техническом университете [3], показывают, что существенно улучшить выходные характеристики ШУ способны подшипники с частично пористой стенкой вкладыша, особенности работы которых в составе ШУ в настоящее время остаются наименее изученными.

Поэтому задача создания высокоскоростных ШУ с подшипниками на газовой смазке, обеспечивающих высокие эксплуатационные характеристики, имеет первостепенное значение. Решению этой актуальной для технологии самолетостроения задачи и посвящена настоящая работа.

Таким образом, целью работы является повышение эффективности работы высокоскоростных ШУ внутришлифовальных металлообрабатывающих станков путем внедрения в их конструкцию частично пористых газостатических опор.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- предложена математическая модель течения газа в зазоре газостатического подшипника с пористыми шпоночными вставками с учетом перекоса оси вала;

- предложена методика расчета эксплуатационных характеристик ШУ на газостатических опорах с пористыми шпоночными вставками;

- установлены выходные характеристики ШУ и эксплуатационные характеристики газостатических опор с пористыми шпоночными вставками в зависимости от безразмерных комплексов и параметров, которыми удобно пользоваться при проектировании;

- приведены результаты экспериментальных исследований выходных характеристик ШУ на газостатических опорах с пористыми шпоночными вставками, а также результаты сравнительных экспериментальных исследований эксплуатационных характеристик ШУ с пористыми ограничителями расхода и питающими отверстиями.

Метод исследования сочетает физический эксперимент и теоретический анализ. Решение задачи о расчете выходных характеристик ШУ на газостатических подшипниках с частично пористой стенкой вкладыша базируется на системе фундаментальных в теории газовой смазки уравнений, и ведется в рамках численного метода решения уравнения Рейнольдса. При экспериментальном исследовании ШУ используются хорошо апробированные на практике методики измерения и обработки опытных данных.

Достоверность и обоснованность полученных результатов работы обеспечивается использованием хорошо известной в теории газовой смазки системы исходных уравнений и подтверждается сопоставлением результатов теоретического расчета и экспериментального исследования выходных характеристик ШУ.

Практическая ценность работы заключается в разработанной программе расчета эксплуатационных характеристик ШУ на газостатических подшипниках с пористыми шпоночными вставками, которая позволяет эффективно решать задачу проектирования высокоскоростных ШУ.

Предложена защищенная патентом РФ конструкция газостатического подшипника с пористыми шпоночными вставками для высокоскоростных ШУ.

Выполненные исследования позволили сформулировать ряд практических рекомендаций и разработать инженерную методику по проектированию ШУ на газостатических опорах с пористыми вставками.

Результаты работы легли в основу создания опытно-промышленного образца внутришлифовального шпинделя для Комсомольского-на-Амуре филиала ОАО «ОКБ Сухого».

Результаты работы используются также в учебном процессе на кафедре «Технология самолетостроения» ГОУВПО «КнАГТУ».

Личный вклад автора состоит в постановке задачи исследований.

Автором разработана математическая модель течения газа в зазоре частично пористого подшипника, методика расчета выходных характеристик ШУ на газостатических опорах с пористыми шпоночными вставками, на основе которых разработан алгоритм и программа расчета на ПЭВМ.

Спроектирована и создана экспериментальная установка, моделирующая работу ШУ на газостатических опорах. Выполнен весь комплекс экспериментов с последующим анализом экспериментальных и теоретических данных. Разработана методика и рекомендации по проектированию исследуемого типа ШУ на опорах с пористыми шпоночными вставками.

При личном и непосредственном участии автора разработана конструкция, изготовлены узлы, проведены монтаж, наладка и испытания высокоскоростного ШУ для внутришлифовального станка.

На защиту выносятся:

- математическая модель течения газа в зазоре предложенной газостатической опоры, алгоритм и методика расчета эксплуатационных характеристик ШУ на частично пористых газостатических подшипниках;

- результаты физического эксперимента и численного расчета выходных характеристик ШУ с частично пористыми газостатическими подшипниками, а также зависимости эксплуатационных характеристик опор от конструктивных и режимных параметров;

- методика и рекомендации по проектированию ШУ, работающих на газостатических опорах с пористыми шпоночными вставками;

- результаты практического использования разработанной математической модели, методики расчета и рекомендаций, представленных в виде эксплуатационных характеристик высокоскоростных ШУ металлообрабатывающих станков.

Апробация работы. Научные положения и результаты исследований докладывались и обсуждались на международных, всероссийских и межрегиональных конференциях и семинарах: «Авиация и космонавтика» (г. Москва, 2005, 2006 гг.); «Новые материалы и технологии в авиакосмической и ракетно-космической технике» (г. Королев Московской обл., 2005 г); «Повышение эффективности инвестиционной и инновационной деятельности в Дальневосточном регионе и странах АТР» (г. Комсомольск-на-Амуре, 2005 г.); «Авиакосмические технологии и оборудование» (Российская академия естествознания, 2006 г.); «Актуальные проблемы науки и образования» (Варадеро, 2006 г.); «Фундаментальные исследования в технических университетах» (г. Санкт-Петербург,

2006 г.); «Наука и устойчивое развитие общества. Наследие В.И. Вернадского» (г. Тамбов, 2006 г.).

Основные положения и результаты работы докладывались также на профилирующих кафедрах КнАГТУ (2007 г.).

Публикации. Содержание диссертации опубликовано в 15 работах, включая патент на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из оглавления, введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложений. Диссертация изложена на 207 страницах и включает 144 рисунка и 3 таблицы. Библиографический список охватывает 143 литературных источника.

В первой главе рассмотрены преимущества и недостатки ШУ на газовых опорах по сравнению со шпиндельными опорами других видов. Выполнен обзор основных конструкций высокоскоростных ШУ на газовых опорах, приводов ШУ и газовых подшипников. Проанализированы теоретические и экспериментальные работы, посвященные исследованию пористых радиальных подшипников с внешним наддувом газа. Поставлены задачи исследований.

Во второй главе рассматриваются математическая модель течения газа в зазоре частично пористой опоры, методика и алгоритм расчета эксплуатационных характеристик ШУ на подшипниках с пористыми вставками. Выполнено сравнение результатов расчета характеристик ШУ, полученных на основе разработанного метода, с данными других авторов.

В третьей главе описаны конструкция экспериментального стенда, методика проведения экспериментов и оценка погрешности результатов наблюдений.

В четвертой главе обсуждаются результаты исследования эксплуатационных характеристик ШУ на подшипниках с пористыми шпоночными вставками. Приведено экспериментальное сравнение характеристик ШУ с частично пористыми подшипниками и подшипниками с питающими отверстиями, используемыми в отраслевых конструкциях ШУ. Представлена инженерная методика проектирования ШУ с радиальными двухрядными частично пористыми подшипниками.

Автор выражает благодарность д.т.н., проф. Космынину A.B. за оказание методической помощи в проведении исследований и критические замечания к отдельным положениям диссертационной работы, позволившие улучшить изложение материала. Автор выражает также искреннюю признательность к.т.н., проф. Виноградову B.C., с кем на протяжении последних лет созданы новые опытно-промышленные образцы высокоскоростных пневмошпинделей.

Результаты работы используются на ОАО «Комсомольское-на-Амуре авиационное производственное объединение» им. Ю.А. Гагарина и в учебном процессе на кафедре «Технология машиностроения» Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненный комплекс расчетно-теоретнческнх и экспериментальных исследований шпиндельных узлов на газостатических подшипниках с пористыми вставками позволил выявить основные закономерности изменения их эксплуатационных характеристик при варьировании конструктивных элементов газовых опор и режимных параметров. Получен теоретический и экспериментальный материал, показывающий на более высокие выходные характеристики ШУ с газовыми опорами предложенной конструкции по сравнению с высокоскоростными ШУ с традиционными газовыми подшипниками. Таким образом, достигнуты результаты, способствующие продвижению решения проблемы повышения точности выходных параметров ШУ.

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

На основе уравнения Рейнольдса и закона Дарси разработан численный метод расчета эксплуатационных характеристик шпиндельных узлов на радиальных газостатических подшипниках с частично пористой стенкой вкладыша.

Для проверки соответствия теоретических характеристик реальным данным спроектирован и изготовлен экспериментальный стенд, который позволяет проводить исследование выходных характеристик ШУ на газостатических опорах с пористыми вставками и питающими отверстиями.

Проведено экспериментальное исследование выходных эксплуатационных характеристик ШУ с двухрядными подшипниками с пористыми шпоночными вставками. Анализ экспериментальных и теоретических данных позволил заключить, что методика численного расчета позволяет с достаточной для практики точностью определять эксплуатационные характеристики шпиндельных узлов, установленных на опорах с частично пористой стенкой вкладыша.

Проведена серия экспериментов для сравнительного анализа выходных характеристик ШУ, работающих на опорах с пористыми вставками и питающими отверстиями, традиционно используемых в конструкциях высокоскоростных ШУ. Результаты показали, что ШУ на частично пористых подшипниках позволяют существенно увеличить нагрузку и жесткость, измеренные на шлифовальном круге.

На основе выполненного комплекса численных исследований характеристик шпиндельных узлов на частично пористых подшипниках разработана методика расчета их конструктивных элементов, которой удобно пользоваться при проектировании высокоскоростных ШУ.

Результаты исследований легли в основу создания опытно-промышленного образца высокоскоростного шпиндельного узла для внутри-шлифовального металлообрабатывающего станка ЗК227А.

В целом, основные результаты диссертационной работы состоят в следующем:

1. Предложены математическая модель течения газа в зазоре частично пористых подшипников и методика расчета выходных характеристик ШУ на опорах с пористыми шпоночными вставками, на базе которых разработаны алгоритмы расчета и реализован на ПЭВМ комплекс программ.

2. Создан экспериментальный стенд для исследования выходных характеристик ШУ при статическом и гибридном режимах работы газовых опор.

3. Анализ экспериментальных и теоретических выходных характеристик ШУ показал, что разработанная методика позволяет с достаточной для практики точностью определять эксплуатационные характеристики ШУ с пористыми шпоночными ограничителями расхода. Расхождение расчетных и опытных значений относительной нагрузки на консоли вала не превосходит 10%, а коэффициента жесткости — 17%.

4. Предложена защищенная патентом РФ конструкция газостатического подшипника с пористыми шпоночными вставками для высокоскоростных ШУ.

Экспериментальное сравнение эксплуатационных характеристик ШУ с частично пористыми подшипниками и опорами с питающими отверстиями, широко применяемыми в высокоскоростных ШУ, показывает, что первый тип опор позволяет в среднем увеличить относительную нагрузку на консоли вала на 48.53%, а коэффициент жесткости на 28.41%.

5. Установлено влияние на выходные характеристики шпиндельных узлов с пористыми шпоночными вставками различных конструктивных и режимных параметров. Достаточно высокие выходные характеристики высокоскоростных ШУ достигаются при конструктивном параметре подшипников ЛТ6.=0,55; относительной раздвижке линий наддува газовых опор Ъ = 0,4; количестве вставок в одном ряду наддува Ивст = 6; относительной длине шпоночных вставок ¿/<2=3; относительной длине переднего подшипника £,=1,2; относительной длине заднего подшипника Ь2 = 1,0; относительной раздвижке опор а = 4 и относительном вылете шпинделя / = 0,7.

При этом проектирование тихоходных ШУ без большой погрешности в оценке выходных характеристик может проводиться по данным статических расчетов при числе сжимаемости не превосходящем 0,2.

6. Предложена инженерная методика проектирования и выработаны рекомендации по проектированию высокоскоростных ШУ с газостатическими опорами с пористыми шпоночными вставками.

7. На основе выполненных исследований изготовлен опытно-промышленный образец высокоскоростного ШУ внутришлифовального станка ЗК227А. Результаты испытаний пневмошпинделя на точность обработки показали, что отклонение от круглости составляет не более 0,2 мкм (5, 6 квалитеты точности) при шероховатости Яа не более 0,04 мкм. Установлено также, что износ шлифовального круга уменьшается в 1,4 раза по сравнению с отраслевой конструкцией шпинделя мод. ВШГ 000.000РЭЭ на опорах качения. При этом производительность труда возрастает в 1,3 раза.

1. 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.

2. Пуш, А. В. Шпиндельные узлы. Проектирование и исследование. / А. В. Пуш, И. А. Зверев. -М. : Станкин, 2000. 197 с.

3. Шаломов, В. И. Выходные характеристики высокоскоростных шпиндельных узлов с опорами на газовой смазке / В.И. Шаломов // 4-я междунар. конференция «Авиация и космонавтика-2005» / М., 2005. С.88.

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

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

6. Бальмонт, В. Б. Расчеты высокоскоростных шпиндельных узлов. / В.Б. Бальмонт, И. Г. Горелик, А. М. Фигатнер // НИИТЭМР, Серия 1, 1987, вып. 1. -52 с.

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

8. Бальмонт, В. Б. Вибрация подшипников шпинделей станков. / В. Б. Бальмонт, Е. Н. Сарычева // Обзор. М. : НИИМаш, 1984. 64 с.

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

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

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

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

13. Зверев, А. И. Автоматизированные расчеты шпиндельных узлов. / А. И. Зверев, Е. И. Самохвалов, 3. М. Левина // Станки и инструмент. 1984.2. С. 96-99.

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

15. 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

16. Зверев, А. И. Комплексная математическая модель высокоскоростных шпиндельных узлов на опорах качения. / А. И. Зверев, И. О. Аверьянова

17. СТИН. 1995. - № 1. -С. 7-9

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

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

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

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

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

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

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

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

26. Левина, 3. М. Расчет статических и динамических характеристик шпиндельных узлов методом конечных элементов. / 3. М. Левина, И. А. Зверев // Станки и инструмент. 1986. - № 8. - С. 6-10.

27. Левина, 3. М. Контактная жесткость машин. / 3. М.Левина, Д. Н. Ре-шетов. — М. : Машиностроение, 1971. 264 с.

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

29. 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.

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

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

32. Маталин, А. А. Технология механической обработки. / А. А. Маталин. Л. : Машиностроение, 1977. — 464 с.

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

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

35. Пинегин, С. В. Прецизионные опоры качения и опоры с газовой смазкой. / С. В. Пинегин, А. В. Орлов, Ю. Б. Табачников. М. : Машиностроение, 1984.-216 с.

36. Пинегин, С. В. и др. Статические и динамические характеристики газостатических опор / С. В. Пинегин, Ю. Б. Табачников, И. Е. Сипенков. М.: Наука, 1982.-265 с.

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

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

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

40. Проников, А. С. Надежность машин. / А. С. Проников. М. : Машиностроение, 1978. - 592 с.

41. Проников, А. С. Программный метод испытаний металлорежущих станков. / А. С. Проников. М. : Машиностроение, 1985. - 288 с.

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

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

44. Пуш, А. В. Шпиндельные узлы. Качество и надежность. / А. В. Пуш — М. : Машиностроение, 1992. 288 с.

45. Пуш, А. В. Исследование шпиндельных узлов методом статического моделирования. / А. В. Пуш // Станки и инструмент. 1981. - № 1. - С. 9-12.

46. Пуш, А. В. Прогнозирование выходных характеристик машин при ихпроектировании. / А. В. Пуш // Машиноведение. 1981. - № 5. - С. 54-60.

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

48. Пуш, А. В. Особенности статического моделирования выходных характеристик станков. / А. В. Пуш // СТИН. 1995. - № 10. - С. 18-22.

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

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

51. Решетов, Д. Н. Демпфирование колебаний в деталях станков. В кн. : Исследование колебаний металлорежущих станков при резании металлов. / Д. Н. Решетов, 3. М. Левина // М. : Машгиз, 1958. С. 45-86.

52. Решетов, Д. Н. Точность металлорежущих станков. / Д. Н. Решетов,

53. B. Т. Портман. М. : Машиностроение, 1986. - 336 с.

54. Фигатнер, А. М. Тенденции развития шпиндельных узлов с подшипниками качения. / А. М. Фигатнер // Станки и инструмент. 1978. - № 10.1. C. 16-18.

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

56. Фигатнер, А. М. Шпиндельные узлы современных металлорежущих станков: Обзор. / А. М. Фигатнер // М. : НИИМАШ, 1983. 6 с.

57. Хомяков, В. С. Параметрическая оптимизация станков как динамических систем: дис. д-ра техн. наук. / Хомяков, В. С. М., 1985. - 342 с.

58. Хомяков, В. С. Многокритериальная оптимизация внутришлифо-вальных головок на подшипниках качения. / В. С. Хомяков, В. К. Старостин, М. А. Кушнир // Станки и инструмент. 1984. - № 2. - С. 17-18.

59. Лизогуб, В .А. Конструирование и расчёт шпиндельных узлов, направляющих и механизмов подач металлорежущих станков. / В. А. Лизогуб // Учебное пособие: ВЗМИ, М., 1985.

60. 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.

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

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

63. 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.

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

65. Казанцев, Е. Л. Эксплуатационные и технологические возможности шпинделей с аэродинамическими опорами. / Е. Л. Казанцев // Руководящие материалы. ЭНИМС, 1971. - 48 с.

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

67. Гондин, Ю. H., Вильк, JI. И. Внутришлифовальный станок с головкой на подшипниках с воздушной смазкой. / Ю. Н. Гондин, JL И. Вильк // Станки и инструменты. 1970. - № 8. - С. 14-15.

68. Баласаньян, В. С. Расчет радиальных аэростатических подшипников // Станки и инструмент. 1983, - № 4, - С. 18-19.

69. Hirofumi Hiroshi Taniguchi. Высокоскоростные шпиндели с газовыми подшипниками скольжения. / Taniguchi Hirofumi Hiroshi // Дзюнкацу = J. Jap. Soc. Lubr. Eng. 1988.- 33, № 5.- С. 403-405.

70. Michimura Seiichi Ono. Исследование шпиндельного узла с газостатическими подшипниками / Ono Michimura Seiichi, Tokura Mitsuo, Uemoto Hiro-nori // Дзюнкацу = J. Jap. Soc. Lubr. Eng. 1988.- 33, № 12,- C. 915-921.

71. Gouji Iba. Подшипники скольжения с воздушной смазкой для высокоскоростных шпинделей. / Iba Gouji // Юацу то кукиацу = J. Jap. Hydrual. and Rheum. Soc. 1989. - 20, № 7.- С. 569-574.

72. Юнитацу Касимура. Исследование шпиндельного узла на аэростатических опорах / Касимура Юнитацу, Ямасаки Сидзука, Фурутани Кацуми // Сеймицу когаку кайси = J. Jap. Soc. Precis. Eng. — 1990. 56, № 3. — С. 527-532.

73. Жедь, В. П. Применение в промышленности опор с газовой смазкой. / В. П. Жедь, С. В. Пинегин, Ю. Б. Табачников // Станки и инструмент. 1977. -№ 12, - С.1-3.

74. Langenbeck Р. Воздушный высокооборотный шпиндель для оптического сканера. Luftgelagerte, hochtourige Spindel fur optischen Scanner / P. Langenbeck // F und M: Feinwerktechn., Microtechn., Messtechn. 1993. - 101, - № 3. -C. 78-81.

75. Fukuyma Hiromams. Применение газовых подшипников в информационном оборудовании. / Fukuyma Hiromams, Aizawa Hiroshi // Дзюнкацу = J. Jap. Soc. Lubr. Eng. 1988. - 33, № 5.- C. 406-407.

76. Wang Yunfei. Исследования и применение подшипников скольжения с воздушной смазкой. / Wang Yunfei // Zhoucheng = Bear. 1993. - № 5. - С. 6-8.

77. Маруяма Тору. Разработка аэродинамического подшипника. / Ма-руяма Тору, Хасимото Кадзунори //Nihon kikai gakkaishi=J. Jap.Soc.Mech. Eng.-1995.-98, №2.- С. 929.

78. Баласаньян, В. С. Подшипники шпиндельных узлов металлорежущих станков. / В. С. Баласаньян, А. В. Васильев, А. М. Фигатнер // Станки и инструмент. 1992, - № 2, - С. 28-30.

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

80. Жедь, В. П. Опоры с воздушной смазкой в станкостроении. / В. П. Жедь // Станки и инструмент. 1971, - № 11, С. - 31-34.

81. Шейнберг, С. А. Электрошпиндели с воздушными опорами к станкам с ЧПУ для сверления печатных плат. / С. А. Шейнберг, В. С. Баласаньян, Ю. Т. Борисов // Станки и инструменты. 1982. - № 2. - С. 17 -18.

82. Robinson, С.Н. The Static Strength of Pressure Fed. / C.H. Robinson, F.Sterry // Gas Journal Bearings AERE ED/R ,1672, Harwell, Berkshire, England, 1958.

83. 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.

84. 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.

85. Космынин, А. В. Эксплуатационные характеристики газовых опор высокоскоростных шпиндельных узлов / А. В. Космынин, Ю. Г. Кабалдин, В. С. Виноградов, С. П. Чернобай. М. : «Академия естествознания», 2006. - 219 с.

86. Космынин, А. В. Газовые подшипники высокоскоростных турбопри-водов металлообрабатывающего оборудования. / А. В. Космынин, В. С. Виноградов. — Владивосток : Дальнаука, 2002. 327с.

87. Шейнберг, С. А. Виброустойчивый пористый аэростатический подпятник. / С. А. Шейнберг, В. Г. Шустер // Станки и инструменты. — 1960. —11. С. 23-27.

88. Шаломов, В. И. Повышение точности работы металообрабатываю-щих станков при производстве деталей летательных аппаратов / В. И. Шаломов // 5-я междунар. конференция «Авиация и космонавтика-2006» / М., 2006. С. 195-196.

89. Космынин, А. В. Прецизионные шпиндельные узлы внутришлифо-вальных станков для высокоскоростной обработки деталей летательных аппаратов / А. В. Космынин, В. И. Шаломов, С. П. Чернобай // Авиационная промышленность. 2006. - № 3. - С.40-42.

90. Шейнберг, С. А. Газовая смазка подшипников скольжения. / С А. Шейнберг // Трение и износ в машинах. Сб. 9. - М., АН СССР, 1954. - С. 107109.

91. Баласаньян, В. С. Нагрузочные характеристики радиальных цилиндрических аэростатических опор с дискретными источниками. / В. С. Баласаньян // Проблемы машиностроения и надёжности машин. — 1992. С. 60-67.

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

93. 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.

94. 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.

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

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

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

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

99. Пешти, Ю. В. Газовая смазка. / Ю. В. Пешти.- М. : МГТУ, 1993.382 с.

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

101. 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.

102. 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.

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

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

105. Sneck, H. J. The Externally Pressurized. Porous Wall Gas Lubricated Journal Bearing. / H. J. Sneck, К. T. Yen // Trans. ASME -Vol. 7 -July 1964. P. 288-298.

106. Sneck, H. J. The Externally Pressurized, Porous Wall Gas-Lubricated Journal Bearing. / H.J. Sneck, R. C. Elwell // Trans. ASME. Vol. 8. - № 4. - P. 339.

107. Yabe, H. Theoretical Investigation of Externally Pressurized Gas Bearing. / H. Yabe // PhD, Thesis. -Dept. of Mechanical Engineering. -Kyoto Univ., Japan.

108. Mori, H. Research of Externally Pressurized Porous Thrust Gas-Bearing with Flat and Solid Ring Surface. / H. Mori, H.Yabe // Bull. ASME, 1964. Vol. 7. -№28.-P. 821-826.

109. Mori, H. Theoretical Investigation of Externally Pressurize Gas-Lubricated Porous Journal Bearing with Surface Loading Effect. / H. Mori, H. Yabe // Trans. ASME. Ser.F. J. Lubricat. Technol., 1973. - Vol. 95. - № 2. - P. 204207.

110. Мори, X. Теоретическое исследование пористого газового радиального подшипника с внешним наддувом с учетом эффекта уплотнения рабочей поверхности. / X. Мори, Х.Ябе // Проблемы трения и смазки. М. : Мир, 1973. -Т. 95.-№ 2.-С. 82-91.

111. Сунь Да-чен. Анализ стационарных характеристик пористых радиальных подшипников с газовой смазкой. / Сунь Да-чен // Проблемы трения и смазки. -М. : Мир, 1975. Т. 97. - № 1. - С. 43-50.

112. Маджумдар, В. С. Пористые газовые радиальные подшипники, полуаналитическое решение. / В. С. Маджумдар // Проблемы трения и смазки. — М. : Мир, 1977. Т. 99. - № 4. - С. 111-112.

113. Сингх, К. К. Влияние скольжения на работу аэростатических пористых радиальных подшипников в стационарном режиме. / К. К. Сингх, Н. С. Рао, В. С. Маджумдар // Проблемы трения и смазки. -М. : Мир, 1984. Т. 106. - № 1. -С. 130-136.

114. Beavers, G. S., Joseph, D. D. Boundary Condition at a Naturally Permeable Wall. / G. S. Beavers, D. D. Joseph // Journal of Fluid Mechanics, 1967. Vol. 30.-Parti.-P. 197-207.

115. Сингх, К. К., Рао, Н. С., Маджумдар, В. С. Гибридные пористые газовые радиальные подшипники: стационарное решение с учетом скольжения. /

116. К. К. Сингх, Н. С. Рао, В. С. Маджумдар // Проблемы трения и смазки. М. : Мир, 1984. - Т. 106. - № 3. - С. 8-14.

117. Рао, Н. С. Анализ жесткостных и демпфирующих характеристик пористого газового радиального подшипника с внешним наддувом. / Н. С. Рао // Проблемы трения и смазки. М. : Мир, 1977. - Т. 99. - № 2. - С. 163-169.

118. Рао, Н. С. Анализ динамических коэффициентов угловой жесткости и углового демпфирования газовых пористых радиальных подшипников с внешним наддувом. / Н. С. Рао // Проблемы трения и смазки. — М. : Мир, 1978.-Т.100. -№3. С. 50-55.

119. Гарджиуло, Е. П. Радиальные подшипники с газовой смазкой с пористыми стенками. Теоретическое исследование. /Е. П. Гарджиуло // Проблемы трения и смазки.-М. : Мир, 1979.-Т. 101.-№ 4. С. 71-80.

120. Гарджиуло, Е. П. Радиальные подшипники с газовой смазкой с пористыми стенками. Экспериментальное исследование. / Е. П. Гарджиуло // Проблемы трения и смазки. М.: Мир, 1979. - Т. 101. - № 4. - С. 80-87.

121. Donaldson, I.S. Porous Inserts in Plain Externally Pressurized Air Bearing at High Pressure Analysis and Experiment. / l.S. Donaldson, E.B. Patterson //

122. First World Conf. in Industrial Tribology. New Delhi, 1972.i

123. Szwarcman, M. Externally pressurized gas bearings with partially porous wall. / M. Szwarcman, R. Gorez // In.: 6th International Gas Bearing Symposium 2729 march 1974. Univ. Southampton. Paper C7, - P. C7-89-C7-102.

124. Gorez, R. Design of Aerostatic Journal Bearings with Partially Porous Walls. / R. Gorez, M. Szwarcman // Intl. Journal of Machine Tool Design and Research, 1978. Vol. 18. - № 2. - P. 49-58.

125. Gorez, R. Hydrostatic slider gas bearings fed through a row of porous discs. / R. Gorez, M. Szwarcman //Int. J. Mach. Tool. Des. and Res., 1971Vol. 11 .№2.- P. 89-108.

126. Маджумдар, В. С. Газовые радиальные подшипники с пористыми вставками и внешним наддувом. / В. С. Маджумдар // Проблемы трения и смазки.-М. : Мир, 1980.-Т. 102.-№ 1.-С. 125-128.

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

128. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ 2006610136 Шпиндельный узел / Космынин А. В., Шаломов В. И., Черно-бай С. П.; заявл. 24.10.05, зарегистр. 10.01.06

129. Raimondi A. A. A numerical solution for the gas lubricated full journal bearing of finite length. / A. A. Raimondi // ASLE Transactions. vol. 4. - 1961. -pp. 339-347

130. Копытов, С. М. Бесконтактный измеритель малых зазоров /С. М. Копытов, А. В. Космынин, В. И. Шаломов// Современные наукоемкие технологии.-2007.-№ 1. С. 43-44.

131. Кассандрова, О. Н. Обработка результатов наблюдений. / О. Н. Кас-сандрова, В. В. Лебедев // М. : Наука, 1970. 104 с.

132. Космынин, А. В. Выходные статические характеристики быстроходных шпиндельных узлов с опорами на газовой смазке /А. В. Космынин, В. И. Шаломов, С. П.Чернобай // Сб. науч. тр / Вестник КнаГТУ. Комсомольск-на-Амуре, 2005. - С. 23-27.

133. Космынин, А. В. Прецизионный шпиндельный узел на аэростатических опорах/А. В. Космынин, В. И.Шаломов // Междунар.науч.-практ.конференция «Наука и устойчивое развитие общества. Наследие

134. В .И.Вернадского»/ Тамбов, 2006. С. 58-59.

135. Виноградов, В. С. Малоразмерные турбины с опорами на газовой смазке. / В. С. Виноградов, А. В. Космынин. — Владивосток : Изд-во Дальневосточного ун-та, 1998. 145с.