Патент на изобретение №2370679
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИК
(57) Реферат:
Изобретение относится к области машиностроения и может применяться в радиальных опорах шпиндельных узлов металлорежущих станков при использовании в качестве смазывающей среды как жидкостей, так и газов. Гидростатический подшипник содержит охватывающий цапфу вала корпус с открытой в сторону вала кольцевой внутренней камерой и размещенную в камере плавающую втулку. Скошенные торцы плавающей втулки образуют с коническими стенками камеры щелевые дроссели. Несущий смазочный слой подшипника образован щелевыми дросселями между валом и сопряженными с ним внутренними цилиндрическими поверхностями плавающей втулки и корпуса. На скошенных торцах плавающей втулки или конических стенках камеры выполнены кольцевые выступы, образующие соответственно с сопряженными коническими стенками кольцевой внутренней камеры или скошенными торцами плавающей втулки ступенчатые щелевые дроссели. Между наружной поверхностью плавающей втулки и поверхностями кольцевой внутренней камеры выполнена полость постоянного давления. Технический результат – создание более технологичного гидростатического подшипника, обладающего меньшими потерями мощности на нагнетание и гидравлическое трение смазки, сохранив при этом возможность получения отрицательной податливости вала. 1 ил.
Изобретение относится к области машиностроения и может применяться в радиальных опорах шпиндельных узлов металлорежущих станков при использовании в качестве смазывающей среды как жидкостей, так и газов. Известен гидростатический подшипник, содержащий корпус с открытой в сторону вала кольцевой внутренней камерой, в которой размещена плавающая втулка. На внешней цилиндрической поверхности плавающей втулки по обоим концам выполнены кольцевые выступы, образующие с корпусом ступенчатые щелевые дроссели. В средней плоскости подшипника, с внешней и внутренней цилиндрических поверхностей втулки, выполнены кольцевые каналы, сообщенные между собой и с источником нагнетания смазки. Несущий смазочный слой подшипника состоит из щелевых дросселей, образованных сопряженными с цапфой вала внутренними цилиндрическими поверхностями плавающей втулки и корпуса. Корпус формирует щелевые дроссели с прилегающими торцевыми поверхностями плавающей втулки. На стыках щелевых дросселей, образованных сопряженными поверхностями корпуса и плавающей втулки, выполнены дренажные кольцевые канавки для отвода отработанной смазки (патент РФ Недостатками подшипника являются большие потери мощности на нагнетание за счет увеличенного расхода смазки путем отвода ее через дренажные каналы и увеличенные потери мощности на гидравлическое трение. Наиболее близким аналогом изобретения является газостатический подшипник (способный работать с жидкой смазкой), содержащий охватывающую вал обойму (корпус), с открытой в сторону вала кольцевой внутренней камерой, в которой размещена плавающая втулка. Несущий смазочный слой подшипника формируется щелевыми дросселями между валом и сопряженными с ним поверхностями плавающей втулки и корпуса. На внешней цилиндрической поверхности втулки по обоим концам выполнены продольные глухие микроканавки, обеспечивающие ее радиальную стабилизацию. Торцы плавающей втулки выполнены со скосами в сторону вала, а боковые стенки камеры – коническими, образующими со скошенными торцами втулки щелевые дроссели. На стыках этих щелевых дросселей и глухих микроканавок в корпусе имеются кольцевые канавки для нагнетания смазка, а в средней плоскости подшипника – ряд отверстий для отвода отработанной смазки (авторское свидетельство СССР Недостатками подшипника являются большие потери мощности на нагнетание за счет увеличенного расхода смазки путем отвода ее через дренажные каналы, увеличенные потери мощности на гидравлическое трение при работе с жидкой смазкой, а также повышенная сложность изготовления плавающей втулки. Задачей изобретения является создание более технологичного гидростатического подшипника, обладающего меньшими потерями мощности на нагнетание и гидравлическое трение смазки, сохранив при этом возможность получения отрицательной податливости вала. Поставленная задача достигается тем, что в гидростатическом подшипнике, содержащем охватывающий цапфу вала корпус с открытой в сторону вала кольцевой внутренней камерой и размещенную в камере плавающую втулку, скошенные торцы которой образуют с коническими стенками камеры щелевые дроссели, несущий смазочный слой подшипника образован щелевыми дросселями между валом и сопряженными с ним внутренними цилиндрическими поверхностями плавающей втулки и корпуса, согласно изобретению на скошенных торцах плавающей втулки или конических стенках камеры выполнены кольцевые выступы, образующие с сопряженными коническими стенками кольцевой внутренней камеры или скошенными торцами плавающей втулки ступенчатые щелевые дроссели, а между наружной поверхностью плавающей втулки и поверхностями кольцевой внутренней камеры выполнена полость постоянного давления. На чертеже показан продольный разрез гидростатического подшипника. Гидростатический подшипник состоит из корпуса 1 и плавающей втулки 2. Корпус 1 охватывает вал 3 и выполнен с открытой в сторону вала 3 кольцевой внутренней камерой, в которой расположена плавающая втулка 2. Между наружной поверхностью плавающей втулки 2 и стенками кольцевой внутренней камеры образована полость 4 постоянного давления, смазка в которую поступает от источника нагнетания (не показан) через радиальный канал 5. На скошенных торцах плавающей втулки 2 выполнены кольцевые выступы 6, образующие с сопряженными коническими стенками кольцевой внутренней камеры ступенчатые щелевые дроссели 7, обеспечивающие стабилизацию радиального и осевого положения плавающей втулки 2 (кольцевые выступы 6 могут быть выполнены на конических стенках кольцевой внутренней камеры). Несущий смазочный слой подшипника образован щелевыми дросселями 8 и 9 между цапфой вала 3 и сопряженными с ней внутренними цилиндрическими поверхностями плавающей втулки 2 и корпуса 1. Смазка в несущий смазочный слой поступает из полости постоянного давления 4 через ступенчатые щелевые дроссели 7. Через щелевые дроссели 9 смазка отводится из подшипника. Подшипник работает следующим образом. Радиальные нагрузки, действующие на вал 3, увеличивают (уменьшают) давление смазки в нагруженной (разгруженной) области несущего слоя. При этом плавающая втулка 2 смещается в направлении действия нагрузки, открывая (закрывая) ступенчатые щелевые дроссели 7 в нагруженной (разгруженной) части подшипника и дополнительно увеличивая (уменьшая) поступление смазки в соответствующую область несущего слоя. В результате появившейся дополнительной разности давлений в нагруженной и разгруженной областях несущего слоя вал 3 смещается в направлении, противоположном действию нагрузки, чем обеспечивается отрицательная податливость вала 3. Таким образом, исключение дополнительного слива смазки из тракта гидростатического подшипника снижает потери мощности на нагнетание, а выполнение полости постоянного давления вместо тонкого слоя смазки, между сопряженными поверхностями плавающей втулки и кольцевой внутренней камеры, позволяет снизить потери мощности на гидравлическое трение и повысить технологичность подшипника.
Формула изобретения
Гидростатический подшипник, содержащий охватывающий цапфу вала корпус, с открытой в сторону вала кольцевой внутренней камерой, и размещенную в камере плавающую втулку, скошенные торцы которой образуют с коническими стенками камеры щелевые дроссели, несущий смазочный слой подшипника образован щелевыми дросселями, между валом и сопряженными с ним внутренними цилиндрическими поверхностями плавающей втулки и корпуса, отличающийся тем, что на скошенных торцах плавающей втулки или конических стенках камеры выполнены кольцевые выступы, образующие соответственно с сопряженными коническими стенками кольцевой внутренней камеры или скошенными торцами плавающей втулки ступенчатые щелевые дроссели, а между наружной поверхностью плавающей втулки и поверхностями кольцевой внутренней камеры выполнена полость постоянного давления.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
2208723, кл. F16C 32/06, 17/18, опубл. 2003 г.).