Оценка температурного режима гидростатических опор планшайбы станка

Цитирование: Мохаммад, А.А. Оценка температурного режима гидростатических опор планшайбы станка / А.А. Мохаммад, Е.А. Сорокин, М.В. Брунгардт // Журн. Сиб. федер. ун-та. Техника и технологии, 2020. 13(1). С. 94-99. DOI: 10.17516/1999-494X-0188

На температурные деформации деталей, узлов и агрегатов металлорежущих станков большое влияние оказывает температура рабочей жидкости гидропривода, поэтому вопросам оптимизации температуры рабочей жидкости уделяют большое внимание [1].

Экспериментальные исследования температуры рабочей жидкости системы гидростатических опор планшайбы и параметров, влияющих на ее изменения, проводили в условиях, близких к эксплуатационным. Производили обработку деталей различной массы (0,5-3,8 т) на разных скоростях вращения планшайбы.

Для измерений воздействующих параметров и параметров функций отклика применяли как штатные (установленные на станке), так и дополнительные средства измерения. Измерения проводили в течение 12 ч. В начале измерений (в начале рабочей смены) температура рабочей жидкости равнялась температуре окружающего воздуха. Показания манометрического термометра регистрировали визуально. Выносной датчик термометра, имеющий длину 500 мм, был опущен в гидравлический бак (рис. 1) через заливную горловину и находился примерно на одинаковом расстоянии от верхней и нижней стенок бака.

В начале исследований в баке вместимостью 250 л в качестве рабочей жидкости находилось масло индустриальное И-20 в объеме 200 л. Вязкость масла составляла 22 сСт при 50 ºС,

Рис. 1. Схема измерения температуры: 1 – бак; 2 – насосная установка; 3 – манометрический термометр;

4 – выносной датчик; 5 – гибкая соединительная трубка

Fig. 1. Scheme of measurement of temperature: 1 – tank; 2 – pumping plant; 3 – manometric thermometer; 4 – portable sensor; 5 – flexible connecting tube плотность – 885 кг/м³. По проведению всех необходимых замеров часть масла из бака была отобрана и добавлено масло И-40 для увеличения вязкости рабочей жидкости. После добавления вязкость масла составила 28 сСт при 50 ºС, плотность осталась прежней – 885 ± 1 кг/м.

Температура поверхности планшайбы регистрировалась одновременно с температурой рабочей жидкости для более точного определения разницы температур нижней части планшайбы, омываемой рабочей жидкостью, и верхней частью, рассеивающей тепло в окружающее пространство. При черновой обработке детали и низкой скорости вращения планшайбы температуру поверхности замеряли контактным термометром HD8464H “Borletti” непосредственно при вращении, а при чистовой обработке и, соответственно, большей скорости вращения, планшайбу приходилось останавливать и снова запускать после проведения замеров.

Величину гидростатической подушки (всплытие планшайбы) замеряли индикатором часового типа.

Скорость вращения планшайбы контролировали по индикации числового программного устройства “Bosch Alfa-2”.

Изменению температуры рабочей жидкости системы гидростатических опор способствует изменение нескольких факторов. К таким факторам относятся: рабочее давление в системе, вязкость рабочей жидкости, масса обрабатываемой детали, скорость вращения планшайбы [2-5].

По результатам замеров параметров при проведении экспериментальных исследований были построены графики зависимостей температуры рабочей жидкости от вышеперечисленных факторов.

Зависимости, показанные на рис. 2, получены при скорости вращения планшайбы 6 об/мин, вязкости рабочей жидкости – 22 сСт и массе обрабатываемой детали 3800 кг.

Зависимости на рис. 3 получены при рабочем давлении в системе 19 кг/см², вязкость рабочей жидкости 22 сСт, скорость вращения планшайбы 6 об/мин.

Зависимости на рис. 4 получены при рабочем давлении в системе 19 кг/см², скорость вращения планшайбы 6 об/мин, масса обрабатываемой детали 3800 кг.

Рис. 2. График зависимости температуры рабочей жидкости от времени при различных значениях давления: 1 – 19 кг/см²; 2 – 24 кг/см²; 3 – 28 кг/см²

Fig. 2. The schedule of dependence of temperature of a hydraulic medium from time at various values of pressure: 1 – 19 kg/cm²; 2 – 24 kg/cm²; 3 – 28 kg/cm²

Рис. 3. График зависимости температуры рабочей жидкости от времени при различных значениях массы деталей: 1 – без детали; 2 – 500 кг; 3 – 2000 кг; 4 – 3800 кг

• Fig. 3.    The schedule of dependence of temperature of a hydraulic medium from time at various values of mass of details: 1 – the detail is absent; 2 – 500 kg; 3 – 2000 kg; 4 – 3800 kg

т/с

Рис. 4. График зависимости температуры рабочей жидкости от времени при различных значениях вязкости: 1 – без детали; 2 – 500 кг; 3 – 2000 кг; 4 – 3800 кг

• Fig. 4.    The schedule of dependence of temperature of a hydraulic medium from time at various values of viscosity: 1 – the detail is absent; 2 – 500 kg; 3 – 2000 kg; 4 – 3800 kg

Рис. 5. График зависимости температуры рабочей жидкости от времени при различных числах оборотов планшайбы: 1 – 4 об/мин; 2 – 6 об/мин; 3 – 11 об/мин; 4 – 20 об/мин

• Fig. 5.    The schedule of dependence oaf temperature of a hydraulic medium from time at various ranges of speeds of the faceplate: 1 – 4 rpm; 2 – 6 rpm; 3 – 11 rpm; 4 – 20 rpm

Рис. 6. График зависимости падения рабочего давления от температуры рабочей жидкости при различных значениях массы деталей: 1 – Р = 20 кг/см²; 2 – Р = 25 кг/см²; 3 – Р = 30 кг/см

• Fig. 6.    The schedule of dependence of falling of working pressure on temperature of a hydraulic medium at various values of mass of details: 1 – Р = 20 kg/cm²; 2 – Р = 25 kg/cm²; 3 – Р = 30 kg/cm²

Рис. 7. График зависимости всплытия планшайбы от температуры рабочей жидкости: 1 – без детали; 2 – 500 кг; 3 – 2000 кг; 4 – 3800 кг

• Fig. 7.    Schedule of dependence of emersion of the faceplate on temperature of a hydraulic medium: 1 – without detail; 2 – 500 kg; 3 – 2000 kg; 4 – 3800 kg

  Во время черновой обработки детали частота вращения составляла 4 и 6 об/мин, а во время чистовой обработки – 11 и 20 об/мин соответственно (рис. 5). Масса обрабатываемой детали 3800 кг, рабочее давление в системе 19 кг/см², вязкость рабочей жидкости 22 сСт.

Зависимости, показанные на рис. 6, получены при трех значениях давлений – 20, 25 и 30 кг/см². Вязкость рабочей жидкости составила 22 сСт, масса обрабатываемой детали 3800 кг/ см², скорость вращения планшайбы 6 об/мин.

Зависимости, показанные на рис. 7, получены при рабочем давлении в системе 19 кг/см² и вязкости рабочей жидкости 22 сСт.

Анализ зависимостей, предоставленных на рис. 2-5, показывает, что температура рабочей жидкости существенно зависит от давления в системе и вязкости и в меньшей степени – от массы и скорости вращения планшайбы.

Падение рабочего давления незначительно, происходит в первоначальный момент времени работы системы гидростатических опор и влияния на характер изменения температуры рабочей жидкости не оказывает. Температура рабочей жидкости также практически не влияет на величину всплытия планшайбы.