Сферический газостатический подшипник

 

Изобретение относится к испытательному оборудованию и может быть использовано в качестве опоры трехстепенного динамического стенда для имитации угловых движений космического аппарата. Опора представляет собой сферический газостатический подшипник, состоящий из ротора и статора с многоточечным подводом газа, например воздуха, через сопла. На статоре выполнены кольцевые канавки, сообщающиеся с единым отводящим коллектором, а на едином отводящем коллекторе установлен торовый коллектор, выполненный в виде двух герметичных полуколец, причем каждое полукольцо с одной стороны через трубопроводы посредством дроссельных шайб соединено с дополнительной компенсационной канавкой, выполненной на статоре, а с другой стороны через дроссельные вентили, установленные в трубопроводе, - с атмосферой. Технический результат - повышение грузоподъемности и стабильности работы подшипника. 1 ил.

Изобретение относится к испытательному оборудованию и может быть использовано в качестве опоры трехстепенного динамического стенда для имитации угловых движений космического аппарата (КА) при наземной отработке системы управления движением относительно центра масс аппарата.

Известна аэростатическая опора с несущими карманами и дросселирующими средствами перед входным соплом, выполненным в виде упругодеформированного вкладыша с центральным отверстием (см. а.с. 1686232).

Недостатком известного технического решения является его низкая грузоподъемность.

Известна радиальная газостатическая опора (см. а.с. 1765565), которая имеет многоточечный наддув газовой смазки с одновременно частичным отводом отработанного газа в атмосферу через кольцевые проточки.

Однако при более высокой грузоподъемности описанной опоры она имеет ограниченные эксплуатационные возможности, так как имеет только одну степень свободы.

Известен также газовый подшипник, входящий в состав испытательного стенда, предназначенного для испытаний систем управления угловым движением искусственного спутника земли (ИСЗ).

На сферический газовый подшипник устанавливают платформу, которая совершает свободное движение относительно трех взаимно перпендикулярных осей. Подшипник выполнен в виде двух сфер (статора, ротора).

Центр вращения совмещается с центром шара подшипника, а положение центра тяжести зависит от распределения массы платформы (см. сборник "Управление в пространстве", том 2, издательство "Наука", Москва, стр. 275, 276).

Недостатки известного подшипника: его низкая грузоподъемность, при увеличении же грузоподъемности возникают возмущающие моменты, превышающие моменты трения, что приводит к "закрутке" приборной платформы, не исключен и прорыв газа из рабочей зоны подшипника. Все эти недостатки приводят к снижению стабильности работы подшипника.

Задачей предложенного технического решения является повышение грузоподъемности и повышение стабильности работы подшипника.

Поставленная задача решается тем, что сферический газостатический подшипник состоит из ротора и статора с многоточечным подводом газа, например воздуха, через сопла, на статоре выполнены кольцевые канавки, сообщающиеся с единым отводящим коллектором, на котором установлен торовый коллектор, выполненный в виде двух герметичных полуколец, причем каждое полукольцо с одной стороны через трубопроводы посредством дроссельных шайб взаимодействует с дополнительной компенсационной канавкой, выполненной на статоре, а с другой через дроссельные вентили, которые установлены в трубопроводах, - с атмосферой, при этом в верхней части статора выполнен обтюрирующий поясок, а единый отводящий коллектор соединен с атмосферой через дроссельный вентиль.

На чертеже представлены конструкция сферического газостатического подшипника и его схема питания.

Подшипник содержит ротор 1 в виде сферы, статор 2 с комплектом сопел 3 (сопла выполнены сменными), единый отводящий коллектор 4 для сбора отработанного газа (воздуха), на котором закреплен торовый коллектор 5, разделенный на два герметичных полукольца, кольцо арретирующее 6, входной вентиль 7, через который воздух поступает в единый коллектор 4 в статор 2, потом к соплам 3. На статоре 2 выполнены кольцевые канавки 8, по которым отработанный газ через трубопроводы 9, коллектор 4 и дроссельный вентиль 10 поступает в атмосферу.

Торовый коллектор 5 с одной стороны связан с дополнительной компенсационной канавкой 11, выполненной в статоре 2, через дроссельные шайбы 12 и трубопроводы 13 и с другой стороны через дроссельные вентили 14 - с атмосферой.

В верхней части статора 2 выполнен обтюрирующий поясок 15, а отводящий единый коллектор 4 соединен с атмосферой через дроссельный вентиль 10. В коллекторе 4 выполнена кольцевая проточка 16. Приборная платформа 17 жестко закреплена на роторе 1.

Сферический газостатический подшипник работает следующим образом.

От входного дроссельного вентиля 7 сжатый газ, например воздух, поступает в рабочую полость, образованную кольцевой проточкой 16, к соплам 3, при истечении из которых образуется воздушная подушка между ротором 1 и статором 2. Приборная платформа 17, жестко закрепленная на роторе 1, "всплывает" и получает три степени свободы вращения относительно центра масс подвеса "О". Сработанный в подшипнике газ по кольцевым канавкам 8 статора 2 отводится по трубопроводам 9 во внутреннюю полость коллектора 4, далее к дроссельному вентилю 10 и далее - в атмосферу. А газ из дополнительной компенсационной канавки 11 через дроссельные шайбы 12 отводится по трубопроводам 13 к торовому коллектору 5, каждое полукольцо которого соединено с атмосферой через дроссельные вентили 14.

Дроссельные шайбы 12 и дроссельные вентили 14 подбирают таким образом, чтобы изменялись скорость и направление течения газа в дополнительной компенсационной канавке 11 и создавался момент, компенсирующий "закрутку" приборной платформы.

Для уменьшения прорыва газа из рабочей зоны подшипника и повышения эффективности отводящих и компенсационной канавок в верхней части статора 2 выполнен обтюрирующий поясок 15.

Таким образом, предложенная конструкция сферического газостатического подшипника позволяет повысить грузоподъемность и стабильность его работы.

Формула изобретения

Сферический газостатический подшипник, состоящий из ротора и статора с многоточечным подводом газа, например воздуха, через сопла, а на статоре выполнены кольцевые канавки, сообщающиеся с единым отводящим коллектором, отличающийся тем, что на едином отводящем коллекторе установлен торовый коллектор, выполненный в виде двух герметичных полуколец, причем каждое полукольцо с одной стороны через трубопроводы посредством дроссельных шайб соединено с дополнительной компенсационной канавкой, выполненной на статоре, а с другой стороны через дроссельные вентили, установленные в трубопроводе - с атмосферой, при этом в верхней части статора выполнен обтюрирующий поясок, а единый отводящий коллектор соединен с атмосферой через дроссельный вентиль.

РИСУНКИ

Рисунок 1