Газостатическая опора

 

Использование: для использования в шпиндельных узлах прецизионных станков и измерительных машин Сущность изобретения: газостатическая опора включает шип вала и охватывающую его несущую втулку с расположенными равномерно по окружности дискретными питателями и выполненной на одной из рабочих поверхностей кольцевой выточкой. В средней части опоры образованы область повышенного зазора и примыкающие к кромкам две области меньшего зазора Упомянутые питатели расположены в плоскостях ступеней. На рабочей поверхности несущей втулки могут быть выполнены продольные канавки, соединяющие два питателя каждого из рядов. Питатели могут быть размещены напротив средней точки между двумя соседними питателями другого ряда. 2 здф-лы, 8 ил .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4944997/27 (22) 13.0691 (46) 30.1193 Бюл. Ию 43-44 (76) Баласаньян Виктор Сергеевич (54) ГАЗОСТАТИЧЕСКАЯ ОПОРА (57) Использование: для использования в шпиндельных узлах прецизионных станков и измерительных машин. Сущность изобретения: газостатическая опора включает шип вала и охватывающую его несущую втулку с расположенными равномерно по окружности дискретными питателями и выпол(В) RU (11) 2ОО3861 Cl (51) 5 F16С32 06 ненной на одной из рабочих поверхностей кольцевой выточкой. В средней части опоры образованы область повышенного зазора и примыкающие к кромкам две области меньшего зазора. Упомяну— тые питатели расположены в плоскостях ступеней.

На рабочей поверхности несущей втулки могут быть выполнены продольные канавки, соединяющие два питателя каждого из рядов. Питатели могут быть размещены напротив средней точки между двумя соседними питателями другого ряда. 2 з.п.ф — лы, 8 ил.

2003861

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для использования в шпиндельных узлах прецизионных станков и измерительных машин.

Известна газостатическая опора. содержащая шип и охватывающий его подшипник, на рабочей поверхности которого выполнены в два ряда по окружности дискретные питатели — отверстия поддува для подвода в зазор смазывающего газа под давлением, Такая опора обладает недостаточными в ряде случаев нагрузочными характеристиками — жесткостью и грузоподъемностью, а также повышенным расходом сжатого газа.

Стремление улучшить эти характеристики уменьшением зазора и увеличением числа питателей приводит к необходимости соответственного уменьшения их сечения для сохранения оптимального соотношения давлений, что усложняет их изготовление и способствует склонности к засорению, т.е, снижению надежности, Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является гаэостатическая опора, содержащая шип и охватывающий его подшипник с расположенными равномерно по окружности дискретными питателями — отверстиями поддува (один ряд в средней плоскости подшипника) и выполненной на рабочей поверхности подшипника кольцевой выточкой, образующей в средней части опоры область повышенного зазора, примыкающие к кромкам две области меньшего зазора, а также разделяющие эти области две кольцевые ступени (1j.

В этой опоре уменьшено число питателей и соответственно снижен расход сжатого газа, однако при равных с приведенной конструкцией величинах зазора нагрузочные характеристики существенно ниже, так как эпюра давлений вдоль образующей близка к треугольной.

Цель изобретения — повышение нагрузочных характеристик и надежности.

Это достигается тем, что в известной газостатической опоре, включающей шип вала и охватывающую его несущую втулку с расположенными равномерно по окружности дискретными питателями — отверстиями поддува и выполненной на одной иэ рабочих поверхностей кольцевой выточкой, образующей в средней части опоры область повышенного зазора и примыкающие к кромкам две области меньшего зазора, а также разделяющие эти области две кольцевые ступени, упомянутые питатели расположены в плоскостях степеней. образуя два кольцевых ряда. Нагрузочные характери5

55 стики заявляемой опоры могут быть повышены применением продольных канавок, соединяющих два питателя каждого иэ рядов, либо размещением каждого питателя напротив средней точки между двумя соседними питателями другого ряда.

На фиг. 1 показана опора с цилиндрической формой шипа вала и несущей втулки в плоскости, проходящей через ось втулки; на фиг, 2 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3— опора по и, 2, разрез в плоскости, проходящей через ось втулки; на фиг. 4- разрез Б-Б на фиг, 3; на фиг. 5 — опора по п. 3, разрез в плоскости, проходящей через ось втулки; на фиг. 6 — разрез В-В на фиг. 5; на фиг. 7— эпюра давлений вдоль образующей в зазоре известной опоры; на фиг. 8 — эпюра давлений в предлагаемой опоре.

Радиальная гаэостатическая опора включает шип 1 вала и охватывающую его несущую втулку 2 с расположенными равномерно по окружности в два ряда дискретными питателями 3 и выполненной на рабочей поверхности несущей втулки кольцевой выточкой 4, образующей область 5 повышенного зазора и примыкающие к кромкам две области-6 меньшего зазора, а также разделяющие зти области две кольцевые ступени

7. Два ряда питателей 3 расположены в плоскостях ступеней 7. Для подвода в зазор смазывающего газа во втулку образована кольцевая камера 8, соединенная с источником 9 сжатого газа.

B опоре на фиг. 3, 4 на рабочей поверхности несущей втулки 2 выполнены продольные канавки 10, соединяющие два питателя 3 каждого из рядов. В опоре на фиг. 5, 6 питатели одного из рядов смещены в окружном направлении на угол. равный половине угла между соседними отверстиями одного ряда, так что каждый питатель размещен напротив средней точки между двумя соседними питателями другого ряда.

Опора работает следующим образом, После подачи сжатого газа от источника 9 через кольцевую камеру 8 и дискретные питатели 3 в зазор между шипом 1 и втулкой 2 шип, отделившись от несущей втулки, "взвешивается" в газовом смазочном слое, В смазочном слое образуются два основных потока: в средней части — окружной поток от питателей к средней точке между соседними питателями одного ряда и в областях меньшего зазора — осевой поток от ступеней к кромкам в отличие ат прототипа, где по всей поверхности опоры поток преимущественно осевой, соответственно эпюра давлений вдоль образующей в прототипе близка к треугольной, а в предлагаемой опоре — к трапециевидной.

2003861

При отсутствии нагрузки в соосном положении шипа и втулки давление в зоне каждого питателя одинаково, а между ними — меньше по величине; при нагружении в направлении на один из питателей вблизи него давление возрастает и еще в большей степени возрастает давление в области между питателями, стремясь к давлению в зоне питателя, Это объясняется увеличением сопротивления потоку газа в области уменьшившегося под нагрузкой зазора, при этом сопротивление зазора потоку газа остается в средней части опоры практически неизменным вследствие большей величины зазора. Благодаря изменившемуся характеру течения потоков смазывающего газа в зазоре, обусловленному располо>кению питателей в плоскостях ступеней, при изменении зазора под нагрузкой давление в зазоре изменяется в большей степени, способствуя повышению нагрузочных характеристик опоры.

Продольные канавки, соединяющие два питателя каждого иэ рядов, способствуют выравниванию давления вдоль образующей между питателями; в результате средняя величина давления в зазоре возрастает и повышаются нагрузочные характеристики, Формула изобpereíèÿ

1, ГАЗОСТАТИ IECKAH ОПОРА, содержащая шип вала и охватывающую его несущую втулку с равномерно расположенными по окружности дискретными питателями, а так>ке выполненную

>на одной из рабочих поверхностей опоры в средней ее части кольцевую выточку с образованием двух кольцевых ступеней, отличающаяся тем, что, с целью повышения нагрузочных характеристик и надежности. она снабжена дополнительным рядом равПри размещении каждого питателя напротив средней точки между двумя соседними питателями другого ряда распределение давления и жесткость смазочного слоя при

5 нагружении в направлении между отверстиями такое же, как при нагружении на отверстие, так как в первом случае нагружение направлено на отверстие другого ряда; зто способствует более равномерному распре10 делению давления в зазоре по окружности, повышению точности вращения и нагрузочных характеристик.

Технический эффект заявляемой газостатической опоры в сравнении с прототи15 пом состоит в повышении нагрузочных характеристик — жесткости и грузоподъемности, соответственно повышается стойкость опоры к перегрузкам или ее надежность вследствие повышения жестко20 сти смазочного слоя, Кроме того, в предло>кенной опоре оказывается возможным выполнение относительно небольшого числа отверстий достаточно большого диаметра (3 — 4 отверстия в ряду диаметром 0,3 — 0,4

25 мм), что способствует снижению их засоряемости и повышению надежности. (56) 1. Патент США М 3447845, кл. 308—

122, 1969.

30 номерно располо>кенных по окружности дискретных питателей, при этом упомянутые ряды дискретных питателей располо35 жены в плоскостях ступеней, 2, Опора по п.1, отличающаяся тем, что на рабочей поверхности несущей втулки выполнены продольные канавки, соединяющие два питателя каждого из рядов.

3. Опора по п,1, отличающаяся тем, что каждый питатель одного ряда размещен напротив средней точки между двумя соседними питателями другого ряда.

2003861

2003861

Фиг, 7

Составитель В.Баласаньян

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н, Кешеля

Редактор

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Заказ 3317

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101