Mechanical engineering and transport

Characteristics of Tapered Bearings with Longitudinal Blind Microgrooves of Constant Width and Different Depth Profiles

Authors

V. I. Savuliak
Vinnytsia National Technical University ROR
V. O. Fedotov
Vinnytsia National Technical University ROR
I. V. Vishtak
Vinnytsia National Technical University ROR
A. M. Solomon
Vinnytsia National Agrarian University ROR

Keywords

conical bearing longitudinal micro-grooves variable depth stepped micro-grooves triangular profile static characteristics

Abstract

Gas bearings with longitudinal grooves are successfully used in high-speed spindle units of drilling and grinding machines, processing equipment for processing crystals and precision instruments. But a small viscosity and compression of gas requires a detailed study of all factors that affect their work. The reliability of gas bearings depends on the compliance of the calculated values of the lifting force, the moment of reaction and the rigidity of the working gas layer from the external load, and the economy — on the gas flow. Engineers and scientists constantly search for structures and methods for calculating gas bearings with maximum power characteristics with minimal gas consumption. This is achieved using external chokes, a combination of external and internal throttling of the gas flow. The use of gas bearings with longitudinal grooves is determined by the manufacturability of their manufacture and high reliability in operation. But bearings of this type are significantly inferior in their characteristics to bearings with pressure regulators outside the carrier gas layer with a relative bearing length of l £ 3. To improve the characteristics of bearings with longitudinal grooves, it is necessary to reduce costs and harmful circular flow of gas in the working gap from the section of increased pressure to the lower side. This is achieved by using variable profile grooves with a maximum depth of grooves in the compressed gas supply zone for working of gas bearings.

The proposed application of stepped longitudinal micro-grooves and micro-grooves, the depth of which varies according to the linear law with the maximum depth at the line of pressure of compressed gas into the working gaps of the conical bearing, leads to an increase in the efficiency of Eε (Kε*/Q* ratio) of the use of tapered bearings in spindle units, devices and etc. from 13,9 to 16,8 % for α = 2° and from 1,2 to 16,5 % for α = 6° and reduces the radial displacement of the axis of the shaft with the coaxial with the body of the position by 17…27 % compared with the bearings with the micro-grooves constant depth (with the same external load), which increases the reliability of the work of the spindle units.

The profile of longitudinal micro-grooves has an insignificant effect on the angular and axial stiffness of the bevel bearing and greatly affects the radial stiffness.

664 237

How to Cite

[1]
“Characteristics of Tapered Bearings with Longitudinal Blind Microgrooves of Constant Width and Different Depth Profiles”, Вісник ВПІ, no. 1, pp. 78–85, Feb. 2019, doi: 10.31649/1997-9266-2019-142-1-78-85.

Author Biographies

V. I. Savuliak, Vinnytsia National Technical University

Dr. Sc. (Eng.), Professor, Professor of the Chair of Industrial Engineering

V. O. Fedotov, Vinnytsia National Technical University

Cand. Sc. (Eng.), Associate Professor, Professor of the Chair of Resistance of Materials and Applied Mechanics

I. V. Vishtak, Vinnytsia National Technical University

Cand. Sc. (Eng.), Associate Professor of the Chair of Safety of Life and Pedagogy of Safety

A. M. Solomon, Vinnytsia National Agrarian University

Cand. Sc. (Eng.), Associate Professor of the Chair of Food Technology and Microbiology

References

В. О. Федотов та ін., Газові підвіси шпиндельних вузлів. Вінниця, Україна: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2010.
А. В. Емельянов, В. А. Федотов, и В. А. Приятельчук, «Характеристики радиальных газостатических опор с двойным дросселированием газового потока,» Машиноведение, № 2, с. 97-104. 1977.
В. І. Степанчук, та В. О. Федотов, «Лінійний статичний аналіз газостатичних конічних підвісок, профільованих поздовжніми канавками,» Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 3 (4), с. 57-61. 1994.
С. В. Пинегин и др., Статические и динамические характеристики газостатических опор. Москва: Наука, 1982.
В. О. Федотов, В. І. Савуляк , та І. В. Віштак, «Підвищення надійності роботи шпиндельних вузлів на газових підвісах з поздовжніми канавками,» на VI Міжн. наук.-практ. конф. Проблеми довговічності матеріалів, покриттів та конструкцій, Вінниця, 2018, с. 27-29.
І. В. Віштак, та В. О. Федотов, «Напрямки наукових досліджень для покращення характеристик радіальних газових опор з внутрішньою компенсацією,» in Proceedings of the International Scientific Conference Science of the XXI century: problems and prospects of researches, Warsaw, 2017, pp. 41-46.
І. В. Віштак таі В. О. Федотов, «Електрична машина на газостатичному підвісі,» Патент України UA 102619 U F16c 32/06 HO2K 5/00, № u 2015 04323 (2015), 10.11.2015.
І. В. Віштак, та В. О. Федотов, «Газостатичний підвіс електричної машини,» Патент України UA 102617 U F16c 32/06 HO2K 5/00, № u 2015 04319 (2015), 10.11.2015.
А. А. Самарский, Разностные схемы. Москва: Наука, 1977.
А. І. Шевчук, В. О. Федотов, та В. В. Савуляк, «Статичні характеристики конічного газового підвісу з поздовжніми канавками при довільних зміщеннях вала,» Problems of Tribology, № 4, с. 107-114. 2002.

Most read articles by the same author(s)

1 2 3 > >>