Гидростатический подшипник

Изобретение относится к области машиностроения и может применяться в радиальных 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, канал для подвода смазки, вал, установленную в корпусе и охватывающую вал втулку, образующую с его поверхностью зазор, в котором в процессе работы формируется несущий смазочный слой, плавающий кольцевой регулятор, охватывающий втулку и образующий с наружной цилиндрической поверхностью последней управляемый щелевой дроссель, соединенный с несущим смазочным слоем. Поверхности втулки и корпуса образуют с торцевыми поверхностями регулятора радиальные щелевые дросселирующие зазоры. Во втулке выполнены канал для подвода смазки, соединенные с ним и размещенные на наружной цилиндрической поверхности втулки кольцевые канавки, кольцевые выступы, расположенные по краям наружной цилиндрической поверхности втулки и образующие с сопряженной цилиндрической поверхностью регулятора ступенчатые щелевые дросселирующие зазоры, и радиальные каналы, соединяющие несущий смазочный слой с управляемым щелевым дросселем, расположенным между кольцевыми канавками. Технический результат - повышение технологичности сборки и изготовления деталей, входящих в подшипник. 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в радиальных 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 установленную в корпусе и охватывающую вал втулку с радиальными несущими карманами и управляющими камерами, соединенными каналами с несущими карманами, кольцевой регулятор, соединенный с корпусом посредством упругих элементов и образующий с наружной поверхностью втулки щелевые дроссели, а также имеющий расположенные на наружной поверхности втулки внутри кольцевого регулятора дополнительные управляющие камеры и выполненные на торцевой поверхности втулки осевые несущие карманы, при этом каждая дополнительная управляющая камера соединена с соответствующим осевым несущим карманом (авт. свид. СССР №1530853, кл. F 16 С 32/06, 1987 г.).

Недостатком данного подшипника является наличие упругих элементов, соединяющих корпус с кольцевым регулятором, что существенно затрудняет обеспечение точного взаимного положения втулки и кольцевого регулятора, необходимого по условиям работы щелевых дросселей. Как правило, для обеспечения требуемой точности необходимо применение дополнительных устройств для тонкой настройки положения регулятора. При высокой скорости вращения вала имеют место дополнительные потери мощности из-за возникновения турбулентного течения смазки внутри несущих карманов. Кроме того, наличие несущих карманов, управляющих камер и соединяющих их каналов большого объема не позволяет использовать высокосжимаемые газовые смазки (например, воздух) из-за возникновения неустойчивости подшипника.

Наиболее близким аналогом изобретения является гидростатический подшипник, содержащий корпус, вал, установленную в корпусе и охватывающую вал втулку, образующую с поверхностью вала дросселирующую щель, в которой в процессе работы образуется несущий смазочный слой, плавающий кольцевой регулятор, охватывающий втулку и образующий с ее наружной поверхностью и с внутренней поверхностью корпуса щелевые дроссели. С обеих сторон регулятора в средней плоскости подшипника выполнены кольцевые недросселирующие канавки, которые соединены с источником нагнетания смазки через радиальный канал корпуса. Кольцевые недросселирующие канавки соединены радиальными недросселирующими каналами. На внешней поверхности регулятора выполнены по обоим концам кольцевые выступы, образующие между корпусом и регулятором щелевую дросселирующую щель ступенчатой формы, а в плоскости расположения торцов регулятора во втулке выполнены радиальные дросселирующие щели, соединяющие щелевые дроссели с несущим смазочным слоем (патент РФ № 2211385, кл. F 16 C 32/06, 17/18, 2003 г.).

Недостатком подшипника являются низкая технологичность сборки и изготовления подшипника.

Задачей изобретения является создание гидростатического подшипника с повышенной технологичностью сборки и изготовления деталей, входящих в него.

Поставленная задача достигается тем, что в гидростатическом подшипнике, содержащем корпус, канал для подвода смазки, вал, установленную в корпусе и охватывающую вал втулку, образующую с ее поверхностью зазор, в котором в процессе работы формируется несущий смазочный слой, плавающий кольцевой регулятор, охватывающий втулку и образующий с наружной цилиндрической поверхностью последней управляемый щелевой дроссель, соединенный с несущим смазочным слоем, причем поверхности втулки и корпуса образуют с торцевыми поверхностями регулятора радиальные щелевые дросселирующие зазоры, согласно изобретению во втулке выполнены канал для подвода смазки, соединенные с ним и размещенные на наружной цилиндрической поверхности втулки кольцевые канавки, кольцевые выступы, расположенные по краям наружной цилиндрической поверхности втулки и образующие с сопряженной цилиндрической поверхностью регулятора ступенчатые щелевые дросселирующие зазоры, и радиальные каналы, соединяющие несущий смазочный слой с управляемым щелевым дросселем, расположенным между кольцевыми канавками.

На чертеже показан продольный разрез гидростатического подшипника.

Гидростатический подшипник состоит из установленной в корпусе 1 втулки 2, охватывающей вал 3 и образующей с его поверхностью зазор 4, в котором в процессе работы формируется несущий смазочный слой, и плавающего кольцевого регулятора 5. Во втулке 2 выполнен канал 6 для подвода смазки, с которым связаны выполненные на наружной цилиндрической поверхности втулки кольцевые канавки 7. Участок наружной цилиндрической поверхности втулки 2, находящийся между канавками 7, образует с сопряженной поверхностью регулятора 5 управляемый щелевой дроссель 8, соединенный с зазором 4 радиальными каналами 9, расположенными в средней плоскости подшипника. По краям наружной цилиндрической поверхности втулки 2 выполнены кольцевые выступы 10, образующие между втулкой 2 и регулятором 5 ступенчатые щелевые дросселирующие зазоры 11. Плавающий регулятор 5 своими торцевыми поверхностями образует с сопряженными поверхностями втулки 2 и корпуса 1 радиальные щелевые дросселирующие зазоры 12. На выходе дренажного канала 13 выполнен регулируемый дроссель 14.

Подшипник работает следующим образом.

Жидкость под давлением нагнетания Р_H подается через канал 6 втулки 2 в кольцевые канавки 7. Часть потока смазки из канавок 7 поступает в ступенчатые щелевые дросселирующие зазоры 11, являющиеся гидростатическим подвесом регулятора 5, и затем в радиальные щелевые дросселирующие зазоры 12, необходимые для осевого центрирования регулятора. Из радиальных щелевых дросселирующих зазоров 12 смазка через канал 13 и дроссель 14, управляющий чувствительностью регулятора 5, поступает на слив. Другая часть потока смазки из канавки 7 через управляемый щелевой дросселирующий зазор 8 и радиальные каналы 9 подается в несущий смазочный слой.

Взаимодействие давлений жидкости в щелевых зазорах обеспечивает равновесное положение вала 3 и плавающего кольцевого регулятора 5. В процессе работы при движении вала 3 вниз под действием радиальной нагрузки возникает дополнительное давление в нагруженной области несущего смазочного слоя вследствие уменьшения его толщины. При этом возрастает давление жидкости в соответствующей области щелевого дросселя 8. В разгруженной области наблюдается обратный эффект, то есть соответствующие давления уменьшаются. В результате плавающий кольцевой регулятор 5 сместится вниз, увеличивая толщину щелевого дросселя 8 в нагруженной и уменьшая ее в разгруженной области. Изменение толщины дросселя 8 увеличит поступление жидкости в нагруженную и уменьшит - в разгруженную область несущего смазочного слоя. Вследствие этого возникает дополнительная разность давлений жидкости в несущем смазочном слое, стремящаяся переместить вал 3 навстречу нагрузке. Ступенчатое дросселирование в зазорах 11 необходимо для получения реакции, стремящейся вернуть регулятор 5 в центральное положение. Отсутствие такой реакции делает подшипник неработоспособным по причине структурной неустойчивости.

Предложенное техническое решение приводит к повышению технологичности сборки и изготовления деталей, входящих в подшипник.

Гидростатический подшипник, содержащий корпус, канал для подвода смазки, вал, установленную в корпусе и охватывающую вал втулку, образующую с его поверхностью зазор, в котором в процессе работы формируется несущий смазочный слой, плавающий кольцевой регулятор, охватывающий втулку и образующий с наружной цилиндрической поверхностью последней управляемый щелевой дроссель, соединенный с несущим смазочным слоем, причем поверхности втулки и корпуса образуют с торцевыми поверхностями плавающего кольцевого регулятора радиальные щелевые дросселирующие зазоры, отличающийся тем, что во втулке выполнены канал для подвода смазки, соединенные с ним и размещенные на наружной цилиндрической поверхности втулки кольцевые канавки, кольцевые выступы, расположенные по краям наружной цилиндрической поверхности втулки и образующие с сопряженной цилиндрической поверхностью плавающего кольцевого регулятора ступенчатые щелевые дросселирующие зазоры, и радиальные каналы, соединяющие несущий смазочный слой с управляемым щелевым дросселем, расположенным между кольцевыми канавками.