По сравнению с обычными шпинделями моторные шпиндели имеют ряд преимуществ в отношении скорости, динамики и вибрации. Они также очень компактны. Однако это также влечет за собой недостатки: при интеграции двигателя в шпиндель электрические потери в виде тепла должны хорошо рассеиваться для надлежащего функционирования и длительного срока службы шпинделя.
Картинная галерея
Картинная галерея с 5 картинками
Из-за высокой удельной мощности на роторе сегодня могут возникать температуры до 150 ° C. Это приводит к большим температурным градиентам и различным тепловым расширениям между валом и корпусом, которые должны быть сбалансированы в осевом и радиальном направлении подшипником. Центробежные силы увеличивают расширение внутренних колец подшипника. Целью разработки подшипников шпинделя является сохранение как можно меньшего изменения преднатяга подшипника в широком диапазоне рабочих параметров. Увеличение предварительной нагрузки желательно только в определенных пределах, поскольку при большей предварительной нагрузке развитие трения и нагрева в роликовом контакте значительно возрастает, и максимально допустимый предел скорости должен быть уменьшен.
Кроме того, подшипники шпинделя должны быть нечувствительны к загрязнениям, особенно к отложениям частиц и загрязнению охлаждающей смазкой, и не допускать смешанного трения или недостаточной смазки. Самые высокие требования предъявляются к подшипникам шпинделя двигателя.
Новый дизайн подшипника шпинделя
По существу три модели зарекомендовали себя на рынке подшипников шпинделя, которые можно классифицировать по размеру элементов качения:
- большая сферическая серия с высокой грузоподъемностью,
- небольшая сферическая серия для очень высоких скоростей и
- Дизайн с шариками среднего размера.
Последние пытаются совместить положительные свойства больших и малых сферических подшипников. В новых высокоскоростных шпиндельных подшипниках X-life серии M Schaeffler объединил кинематическую скоростную пригодность высокоскоростных серий с маленькими шариками и надежность больших шарикоподшипников. Размер шарика, контур дорожки качения (осцилляция) и угол контакта специально скоординированы в сочетании с радиальным зазором, так что предварительная нагрузка на подшипник увеличивается как можно меньше во всех рабочих состояниях.
Серия М в трех вариантах
Благодаря оптимизированной внутренней конструкции подшипники шпинделя X-life серии M более устойчивы к изменению рабочих условий в шпинделе и обеспечивают высокие рабочие и предельные скорости. Серия M доступна в трех версиях с различной производительностью: M, HCM и VCM. Основой являются размеры серии 70 и 719 и номинальные углы давления 17 ° и 25 °. Три варианта отличаются следующим образом:
- Шарики и кольца высокоскоростных шпиндельных подшипников M X-life изготовлены из подшипниковой стали 100Cr6. Этот вариант представляет собой мощное и экономичное решение для подшипников для моторных шпинделей.
- Высокоскоростные шпиндельные подшипники X-life HCM оснащены керамическими шариками, а кольца изготовлены из подшипниковой стали 100Cr6. Благодаря своей очень высокой скорости вращения и производительности вариант HCM предлагает возможность дальнейшего повышения производительности шпинделей двигателя.
- Шарики высокоскоростных подшипников шпинделя X-life VCM также изготовлены из керамики, а кольца подшипников изготовлены из недавно разработанного высокопроизводительного материала Vacrodur.
Премия за инновации
Построить мост между бизнесом и наукой
роликовый подшипник
Schaeffler удваивает срок службы благодаря новому материалу подшипника качения
Разработан высокоэффективный материал
Вакродур механически и термически стабилен при температуре выше 400 ° С. Поэтому подшипники шпинделя, сделанные из Vacrodur, остаются даже при очень высоких тепловых нагрузках, таких как B. возникает из-за избыточного тепла в шпинделе двигателя, чрезвычайно стабильного по размерам и размерам и очень упругого. Vacrodur также убедителен в случае загрязнения смазочного материала посторонними частицами: эта сталь характеризуется очень высокой механической нагрузочной способностью - особенно в случае нарушенных условий смазки, таких как недостаточное смазывание или загрязнение.
В ходе испытаний в условиях контролируемого загрязнения можно достичь почти 25-кратного увеличения срока службы, пока подшипник не вышел из строя, по сравнению с предыдущим эталоном. При хороших условиях смазки динамическая грузоподъемность Vacrodur на 240% выше, чем у стандартной стали с подшипниками качения 100Cr6. Это соответствует 13-кратному увеличению номинального срока службы подшипников.
Вариант VCM предлагает свободу дизайна
Вариант VCM предлагает большую свободу проектирования: более высокая несущая способность подшипников VCM позволяет разработчикам, например, заменить парные подшипники в комплекте на один подшипник. Таким образом, шпиндель может быть укорочен на одну или две ширины подшипника. Меньшее усилие при сборке снижает затраты, а подвод тепла снижается. В некоторых случаях также возможно обойтись без сложной регулировки пружины в шпинделе и использовать недорогой, жестко расположенный подшипник.
Подшипники шпинделя X-life серии M могут быть открытыми, смазанными или герметичными. Опционально также доступны подшипники в исполнении с прямой смазкой с отверстиями для смазки и уплотнительными кольцами на наружном кольце. Они универсально адаптированы, что означает, что они могут быть собраны вместе по мере необходимости без дополнительных усилий.
Увеличить диапазон производительности шпинделей
С высокоскоростными подшипниками шпинделя X-life M, HCM и VCM производители шпинделей могут значительно увеличить механическую и тепловую нагрузку и, следовательно, диапазон рабочих характеристик своих шпинделей. Преимущества оптимизированной внутренней конструкции особенно очевидны в случае нежелательных условий эксплуатации, которые обычно связаны с резко повышающимися температурами в контакте качения. Новые подшипники шпинделя обеспечивают здесь запас прочности и предотвращают преждевременный выход из строя шпинделя. Более длительное время работы машины, снижение затрат на техническое обслуживание и удельные затраты обеспечат клиентам конкурентное преимущество. (Ш)
лагерь
Высокие требования к подшипникам шпинделя
роликовый подшипник
Высокоточные цилиндрические роликоподшипники для станков
Защита шпинделя
Беречь от грязи и травм
конвертер
Преобразователи частоты и сервоусилители поддерживают новые датчики температуры
* Доктор Майкл Флеш - руководитель отдела разработки и разработки продуктов для промышленной автоматизации в Schaeffler Technologies GmbH & Co. KG. Д-р Мартин Фолль - руководитель отдела прикладных технологий для производственных машин в Schaeffler Technologies GmbH & Co. KG