Гидростатический подшипник

Изобретение относится к области машиностроения и может применяться в радиально-упорных опорах шпиндельных узлов металлорежущих станков и другого оборудования с вращающимися роторами при использовании в качестве смазывающей среды как жидкостей, так и газов. Гидростатический подшипник содержит корпус с радиальным и кольцевым каналами, сообщенными с источником нагнетания смазки, вал и подвижную втулку, находящуюся в полости между корпусом и валом и образующую с поверхностью вала щелевой дросселирующий зазор. На внешней цилиндрической поверхности втулки по обоим концам выполнены кольцевые выступы, образующие между корпусом и втулкой ступенчатые щелевые дросселирующие зазоры. Вал имеет упорный бурт, торцевая поверхность которого образует с сопряженными торцевыми поверхностями корпуса и подвижной втулки щелевые дросселирующие зазоры. Во втулке выполнены радиальные дросселирующие каналы, сообщающиеся с кольцевым каналом корпуса. На торцевой поверхности втулки, сопряженной с торцевой поверхностью корпуса, выполнен кольцевой выступ, образующий ступенчатый щелевой дросселирующий зазор. Технический результат - компенсация расхода смазки в несущем слое гидростатического подшипника, имеющего отрицательную податливость как в радиальном, так и в осевом направлениях, и уменьшение потерь мощности на вращение вала. 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может применяться в радиально-упорных опорах шпиндельных узлов металлорежущих станков и другого оборудования с вращающимися роторами при использовании в качестве смазывающей среды как жидкостей, так и газов.

Известен гидростатический подшипник, содержащий корпус, вращающийся вал и подвижную втулку, находящуюся в полости между корпусом и валом. На поверхностях корпуса и вала, образующих с втулкой щелевые дросселирующие зазоры, выполнены несущие карманы, в которые через дросселирующие каналы вала и корпуса нагнетается смазка. Вращение от вала может передаваться втулке за счет сил вязкого трения в смазке, благодаря чему снижаются затраты мощности на вращение вала (патент США 4381126, кл. F 16 С 32/06, 1983 г.).

Недостатком подшипника является увеличенная положительная податливость, так как нагрузка воспринимается двумя последовательно расположенными несущими слоями с пассивной компенсацией расхода смазки, а также большой расход смазки.

Наиболее близким аналогом изобретения является гидростатический подшипник, содержащий корпус, вал и подвижную втулку, находящуюся в полости между корпусом и валом и образующую с поверхностью вала щелевой дросселирующий зазор, на внешней цилиндрической поверхности втулки по обоим концам выполнены кольцевые выступы, образующие между корпусом и втулкой ступенчатые щелевые дросселирующие зазоры. В средней плоскости подшипника с внешней и внутренней сторон втулки выполнены кольцевые каналы, сообщенные между собой и с источником нагнетания смазки. Части сборного корпуса образуют щелевые дросселирующие зазоры с цилиндрической поверхностью вала и с торцевыми поверхностями втулки. На стыке щелевых дросселирующих зазоров, образованных сопряженными торцевыми поверхностями корпуса и втулки с щелевыми дросселирующими зазорами, образованными сопряженными цилиндрическими поверхностями втулки и корпуса, выполнены дренажные кольцевые полости (патент РФ №2208723, кл. F 16 C 32/06, 17/18, 2003 г.).

Недостатком подшипника является увеличенный расход смазки за счет ее слива через дренажные кольцевые полости, что приводит к значительному увеличению потерь мощности на нагнетание смазки.

Задачей изобретения является создание гидростатического подшипника с активной компенсацией расхода смазки в несущем слое, имеющего отрицательную податливость как в радиальном, так и в осевом направлениях, и уменьшение потерь мощности на вращения вала.

Поставленная задача достигается тем, что в гидростатическом подшипнике, содержащим корпус с радиальным и кольцевым каналами, сообщенными с источником нагнетания смазки, вал и подвижную втулку, находящуюся в полости между корпусом и валом и образующую с поверхностью вала щелевой дросселирующий зазор, на внешней цилиндрической поверхности втулки по обоим концам выполнены кольцевые выступы, образующие между корпусом и втулкой ступенчатые щелевые дросселирующие зазоры, согласно изобретению вал имеет упорный бурт, торцевая поверхность которого образует с сопряженными торцевыми поверхностями корпуса и подвижной втулки щелевые дросселирующие зазоры, во втулке выполнены радиальные дросселирующие каналы, сообщающиеся с кольцевым каналом корпуса, на торцевой поверхности втулки, сопряженной с торцевой поверхностью корпуса, выполнен кольцевой выступ, образующий ступенчатый щелевой дросселирующий зазор.

На чертеже показан продольный разрез гидростатического подшипника.

Гидростатический подшипник состоит из сборного корпуса 1, вала 2 и подвижной втулки 3, находящейся в полости между корпусом 1 и валом 2 и образующей с поверхностью вала 2 щелевой дросселирующий зазор 4. В корпусе 1 для подвода смазки имеются радиальный и кольцевой каналы 5 и 6, сообщенные с источником нагнетания смазки (на чертеже не показан). Для восприятия осевых нагрузок вал 2 содержит упорный бурт 7, торцевая поверхность которого образует с сопряженными торцевыми поверхностями корпуса 1 и подвижной втулки 3 щелевые дросселирующие зазоры 8 и 9. Во втулке 3 выполнены радиальные дросселирующие каналы 10, сообщающиеся с кольцевым каналом 6. Для обеспечения радиальной стабилизации втулки 3 на ее внешней цилиндрической поверхности по обоим концам выполнены кольцевые выступы 11, образующие между корпусом 1 и втулкой 3 ступенчатые щелевые дросселирующие зазоры 12, а для осевой стабилизации втулки 3 на ее торцевой поверхности выполнен кольцевой выступ 13, образующий с торцевой поверхностью корпуса 1 ступенчатый щелевой дросселирующий зазор 14. Через щелевой дросселирующий зазор 9 и щелевой дросселирующий зазор 15, образованный цилиндрическими поверхностями вала 2 и корпуса 1, смазка поступает на слив.

Подшипник работает следующим образом.

Радиальные и осевые нагрузки, действующие на вал, увеличивают давление смазки в нагруженной и уменьшают в разгруженной областях несущего слоя, образованного сопряженными поверхностями вала 2, корпуса 1 и подвижной втулки 3. При этом подвижная втулка 3 смещается в направлении действия нагрузки, дополнительно увеличивая поступление смазки в нагруженную область и уменьшая в разгруженную. В результате появившейся дополнительной разности давлений в нагруженной и разгруженной областях несущего слоя вал 2 смещается в направлении, противоположном действию нагрузки, чем обеспечивается отрицательная податливость подшипника как в радиальном, так и в осевом направлениях.

Гидростатический подшипник, содержащий корпус с радиальным и кольцевым каналами, сообщенными с источником нагнетания смазки, вал и подвижную втулку, находящуюся в полости между корпусом и валом и образующую с поверхностью вала щелевой дросселирующий зазор, на внешней цилиндрической поверхности втулки по обоим концам выполнены кольцевые выступы, образующие между корпусом и втулкой ступенчатые щелевые дросселирующие зазоры, отличающийся тем, что вал имеет упорный бурт, торцевая поверхность которого образует с сопряженными торцевыми поверхностями корпуса и подвижной втулки щелевые дросселирующие зазоры, во втулке выполнены радиальные дросселирующие каналы, сообщающиеся с кольцевым каналом корпуса, на торцевой поверхности втулки, сопряженной с торцевой поверхностью корпуса, выполнен кольцевой выступ, образующий ступенчатый щелевой дросселирующий зазор.