Гидростатическая опора

 

О 1=1 И С А Н И Е <ï;879086

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.02.80 (21) 2881903f25-27 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) M 1 л з

Г 16С 32/06

Государственный комитет

СССР (43) Опубликовано 07.11.81. Бюллетень № 41 (53) УДК 621.822.5 (088.8) по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 07.11.81 (72) Авторы изобретения

М. Е. Эльясберг, Н. M. Звонарев, В. Ю. Ламм

Изобретение относится к области машиностроения и может быть применено пре имущественно для установки на маложестких в отношении изгиба валах тяжелонагруженных механизмов.

Известен гидростатический подшипник, предназначенныи для стабилизации положения вращающегося или неподвижного вала в радиальном направлении, используемый в различных тяжелонагруженных механизмах и содержащий установленную в неподвижном корпусе втулку, на внутренней поверхности которой выполнены несущие карманы. В осевом направлении карманы ограничены дросселирующими зазорами между поверхностями вала и круговых поясков втулки, а в тангенциальном направлении — дросселирующими зазорами между поверхностями вала и пластин, вмонтированных во втулку (1).

Известный подшипник обеспечивает высокую несущую способность, жесткость и, следовательно, может применяться в тяжелонагруженных механизмах. Однако устройство дросселирующих зазоров не позволяет уменьшить влияние перекосов вала на работоспособность, несущую способность и жесткость подшипника. Это связано с тем, что изгибные деформации вала под нагрузкой приводят к перераспределению дросселирующих зазоров, ухудшающему нагрузочные характеристики подшипника, а при значительных нагрузках могут привести к исчезновению зазора и появлению металлического контакта.

Известна также гидростатическая опора, содержащая установленную в корпусе и охватывающую вал втулку, на внутренней поверхности которой выполнены несущие карманы, ограниченные в продольном направлении торцовыми перемычками и разделенные в тангенциальном направлении установленными в продольных пазах втулки подпружиненными уплотняющими элементами, контактирующими с валом (2).

Однако известная конструкция не позволяет применить ее на длинных валах, например, в выдвижных шпинделях специальных и расточных станков, в прокатных станах и т. п. Это связано с тем, что конструкция не устраняет вредного влияния перекосов вала на перераспределение величины дросселирующих зазоров, ограничивающих несущие карманы в осевом направлении.

Целью изобретения является повышение несущей способности путем устранения перераспределения величин дросселирующих

ЗО зазоров при перекосе длинного вала.

879086

Цель достигается тем, что в гидростатической опоре, содержащей установленную в корпусе и охватывающую вал втулку, на внутренней поверхности которой выполнены несущие карманы, ограниченные в осевом направлении торцовыми перемычками и разделенные в тангенциальном направлении установленными в продольных пазах втулки подпружиненными уплотняющими элементами, контактирующими с валом, втулка с одного торца выполнена с кольцевым пазом, открытым в сторону вала, и, по меньшей мере, одна из торцевых перемычек выполнена в виде подпружиненных секторов, расположенных по окружности с зазором относительно друг друга и контактирующих с валом и уплотняющими элементами, при этом секторы установлены в кольцевом пазу втулки с возможностью радиального перемещения, а зазор между секторами выполнен меньше ширины продольного паза втулки, На фиг. 1 представлена предлагаемая гидростатическая опора, разрез А — А на . фиг..2;. на фиг. 2 — разрез Б — Б на фиг. 1.

Предуагаемая опора содержит корпус 1

- е установленной в нем неподвижной втулкой 2, на внутренней поверхности которой

;.выполнены несущие карманы 3.

В рассматриваемом примере выполнено 1етыре несущих кармана. В тангенциальном направлении карманы разделены между собой уплотняющими элементами 4, установленными в продольных пазах 5 втулки 2, контактирующими с поверхностью вала 6 под действием пружин 7. На торце втулки в кольцевом пазу 8 установлены секторы 9, прижатые к валу 6 посредством пружин 10, контактирующие с уплотняющими элементами 4 и образующие торцовую перемычку несущих карманов. Секторы 9 размещены в тангенциальном направлении относительно друг друга с зазором, меньшим ширины продольного паза 5. Поверхности уплотняющих элементов 4 и секторов 9, контактирующие с валом 6, обработаны из условий обеспечения равномерного контакта, От недопустимого проворота секторы 9 удерживаются штифтами 11, имеющими зазоры относительно элементов 9. В осевом направлении секторы 9 и уплотняющие элементы 4 фиксируются крышками 12. Секторы и уплотняющие элементы имеют разгрузочные канавки 13 (на фиг. 1 и 2 разгрузочные канавки уплотняющих элементов не показаны) для уравнивания давлений, действующих на поверхности секторов и уплотняющих элементов, и обеспечения перемещения последних в радиальном направлении без перекосов и заеданий. Полости пазов 5 и кольцевого паза 8 сообщаются между собой и с атмосферой. На внутренней поверхности втулки 2 со стороны, противоположной торцу, где установлены

60 б5 секторы, выполнен кольцевой поясок 14, являющийся торцевой перемычкой несущих карманов. Поверхности кольцевого пояска

14 и вала 6 образуют дросселирующие зазоры 15, через которые происходит истечение жидкости из несущих карманов. Таким образом, каждый из четырех несущих карманов 3 рассматриваемого подшипника ограничен в тангенциальном направлении уплотняющими элементами 4, а в осевом— секторами 9 и дросселирующим зазором 15, образованным поверхностями кольцевого пояска 14 и вала 6.

Работа опоры происходит следующим образом.

От источника питания через управляющие устройства (например, дроссели) рабочая жидкость (например, масло) поступает по каналам 16 в несущие карманы 3 подшипника. Благодаря наличию уплотняющих элементов 4 и секторов 9 истечение жидкости из несущих карманов происходит только в осевом направлении через дросселирующие зазоры 15.

Расчеты показывают, что значением величины расхода утечек и перетечек жидкости из несущих карманов в местах контакта поверхностей секторов и уплотняющих элементов между собой, а также с поверхностями вала, втулки и крышек по сравнению с величиной расхода через дросселирующие зазоры 15 можно пренебречь.

Настройкой управляющих устройств обеспечивается концентричное положение поверхностей вала 6 и кольцевого пояска 14 при отсутствии внешней нагрузки на вал.

При этом давления в несущих карманах 3 подшипника будут одинаковы.

При нагружении вал 6 начинает смещаться в направлении действия внешней силы.

Предположим, что сила действует в вертикальной плоскости симметрии подшипника и направлена в сторону нижнего кармана.

По мере смещения вала происходит смещение в радиальном направлении контактирующих с валом и друг с другом уплотняющих элементов 4 и секторов 9. Одновременно возрастает величина дросселирующего зазора нижнего несущего кармана. В результате изменения величин гидравлических сопротивлений дросселирующих зазоров давление в верхнем несущем кармане уменьшается, а в нижнем — возрастает.

Смещение вала 6 будет происходить до тех пор, пока равнодействующая сил давлений в верхнем и нижнем несущих карманах не уравновесит приложенную внешнюю силу.

Принцип действия предлагаемого подшипника, заключающийся в создании равнодействующей сил давлений в несущих карманах, уравновешивающей внешнюю силу, не отличается от известных устройств данного типа. Положительный эффект при использовании предлагаемого подшипника получается следующим образом. В предла879086 гаемом подшипнике истечение жидкости из несущего кармана в осевом направлении происходит через один дросселирующий зазор, образованный поверхностями вала и кругового пояска втулки. При этом подвижные в радиальном направлении и контактирующие между собой и с валом в любом его положении уплотняющие элементы и секторы обеспечивают уплотнение несущего кармана в остальных направлениях.

В результате при любой длине несущих карманов исключается влияние перекоса вала на нагрузочные характеристики подшипника, так как деформация вала на длине дросселирующего зазора пренебрежимо мала.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить несущую способность гидростатических опор, устанавливаемых на маложестких валах тяжелонагруженных механизмов.

Формула изобретения

Гидростатическая опора, содержащая установленную в корпусе и охватывающую вал втулку, на внутренней поверхности которой выполнены несущие карманы, ограниченные в осевом направлении торцовыми перемычками и разделенные в тангенциальном направлении установленными в продольных пазах втулки подпружиненными

5 уплотняющими элементами, контактирующими с валом, отличающаяся тем, что, с целью повышения несущей способности путем устранения перераспределения величин дросселирующих зазоров при пере10 косе длинного вала, втулка с одного торца выполнена с кольцевым пазом, открытым в сторону вала, и по меньшей мере одна из торцевых перемычек выполнена в виде подпружиненных секторов, расположенных

15 по окружности с зазором относительно друг друга и контактирующих с валом и уплотняющими элементами, при этом секторы установлены в кольцевом пазу втулки с возможностью радиального перемещения, 20 а зазор между секторами выполнен меньше ширины продольного паза втулки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

25 № 560081, кл. F 16С 32/06, 1975.

2. Патент Франции № 1580398, кл. F 16С, 1969 (прототип) .

879086

Составитель Т. Хромова

Редактор Т. Кузнецова Техред И. Заболотнова Корректор Н. Федорова

Заказ 2331/13 Изд. № 590 Тираж 869 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2