Гидростатический подшипниковый узел

 

О П И С А Н И Е ()934065

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 27.10.80 (21) 2997493/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

F 16 С 32/06

Гееудлрстеееемк кемитет пю делам кзебретений и еткрмтий

Опубликовано 07:06.82. Бюллетень №21 (53) УДК 62!.822..5(088.8 )

Дата опубликования описания 07.06.82

С. Н. Аграновский

" Ф,;

: ъ

Особое конструкторское бюро станкос роения " -.

Министерства станкостроительной и инструментальной,промышленност :

СССР

< (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54) ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИКОВЫЙ УЗЕЛ

1, Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в станкостроении, например, для быстроходных шпинделей прецизионных металлорежущих станков.

Известен гидростатический подшипнико- s вый узел, внутри корпуса которого находится вкладыш, имеющий на внутренней поверхности несущие карманы, размещенные вокруг шпинделя и соединенные через управляющие устройства, например дроссели или регуляторы с источником гидропитания.

Карманы разделены в окружном направлении перемычками, а в осевом направлении ограничены дросселирующими поясками. При приложении внешней нагрузки шейка вала занимает эксцентричное положение. В. ре- 15 зультате разницы в условиях истечения смазки из несущих карманов и наличия сопротивления на входе смазки в каждом из карманов давление в карманах изменяется так, что результирующая давлений воспринимает внешнюю приложенную нагрузку (1).

Однако этот подшипниковый узел имеет невысокую жесткость из-за паразитных перетечек смазки между рядом расположенными карманами и значительное тепловыделение, пропорциональное квадрату угловой скорости шпинделя (рассматривается только та составляющая потерь мощности, которая относится к главному приводу).

Цель изобретения — уменьшение тепловыделения и сокращение расхода рабочей жидкости при сохранении высокой жесткости на больших скоростях вращения шпинделя.

Эта цель достигается тем, что гидростатический подшипниковый узел, содержащий расположенные вокруг цапфы вала несущие карманы, соединенные гидролиниями через управляющие устройства с источником питания, снабжен установленными вокруг цапфы вала рамками, последовательно соединенными между собой податливыми предварительно растянутыми элементами, при этом каждый несущий карман образован рамкой и прилегающей к ней поверхностью вала.

Кроме того, в каждой планке рамки параллельно ее продольным сторонам могут быть выполнены автономные замкнутые прорези, меньшие по длине большей стороны рамки. щиеся поверхности рамки 5 и вала 2, как и поверхности любых смазанных тел, разделяет смазочная пленка.

Однако в этой смазочной пленке благодаря тому, что она подпитывается смазкой из кармана и наличию прорезей 8, 9 и 10, создается давление. Эпюра давления в смазочной пленке показана на фиг. 3 и 4. В зазоре между рамкой 5 и корпусом 1 также имеется давление, эпюра которого также показана на фиг. 3 и 4. Обе эпюры примерно одинаковы.

Таким образом, рамки 5 практически полностью гидравлически уравновешены, а удельное давление между ними и валом 2 определяется только силами первоначального натяга, с которым рамки надеты на вал.

Вследствие податливости соединительных элементов рамки 5, как браслет, охватывает вал 2 с небольшим натягом, Поэтому в рассматриваемом подшипниковом узле, в отли20 чие от известных гидростатических подшипников, нет жидкостного трения, а имеется граничное трение между вращающимся валом 2 и рамками 5. Коэффициент граничного трения не мал, но сила трения равна произведению коэффициента 7рения на ве2s личину нормального давления. Однако величина нормального давления мала и не зависит от нагрузки на подшипник. Поэтому сила трения и вызванное ею тепловыделение в рассматриваемом подшипнике малы.

Размеры зазоров между рамками 5 и корпусом 1, например }1(и }12 (фиг. 2) дросселирующих смазку, вытекающую из кармана, не влияют на величину тепловыделения, возникающего в результате вращения шпинделя. Эти размеры могут быть выбраны меньшими, чем у известного гидростатического подшипника. Следовательно, расход масла в предлагаемой конструкции гидростатического подшипникового узла значительно уменьшается.

В предлагаемом подшипниковом узле составляющая потерь мощности от сил трения в масляном слое отсутствует. Вместо нее появляется составляющая потерь мощности в результате граничного трения между двумя вращающимися поверхностями.

Однако эти поверхности всегда прижаты друг к другу с малым удельным давлением.

Поэтому в данном случае потери мощности от сил трения являются минимальными.

Таким образом, использование предлагаемого гидростатического подшипникового узла в шпиндельных узлах станков позволит значительно увеличить скорость вращения шпинделя при уменьшении тепловыделения и сокращении расхода масла. Кроме того, появляется возможность уменьшить установленную мощность источника гидропитания.

Формула изобретения

l. Гидростатический подшипниковый узел, содержащий расположенные вокруг цапфы

Причем рамки и соединительные элементы могут быть выполнены за одно целое в виде кольца с окнами, между которыми выполнены сквозные прорези, параллельные образующей цилиндрической поверхности кольца, при этом между каждыми двумя соседними замкнутыми прорезями выполнены две соосные открытые с торца кольца прорези длиной меньше половины ширины кольца.

На фиг. 1 показан предлагаемый гидростатический подшипниковый узел, поперечный разрез; на фиг. 2 — то же, продольный разрез; на фиг. 3 — узел I на фиг. 1; на фиг. 4 — — узел II на фиг. 2; на фиг. 5 — развертка кольца подшипникового узла.

В корпусе 1 гидростатического подшипникового узла (фиг. 1 и 2) вокруг цапфы вала 2 размещены несущие карманы 3, соединенные гидролиниями через управляющие устройства, например дроссели 4, с источником питания и образованные рамками 5.

Рамки 5 сконтактированы с цапфой вала 2 и расположены с зазором относительно корпуса l. От вращения рамки удерживаются штифта ми 6 (фи г. 1) .

Все рамки 5 связаны между собой податливыми предварительно растянутыми соединительными элементами 7. В каждой планке рамки 5 параллельно ее продольным сторонам выполнены автономные замкнутые прорези 8, 9 и 10, меньшие по длине большей сторочы рамки.

Прорези одной планки рамки не сообщаются с прорезями прилегающих планок и не рассекают края рамки.

Рамки 5 и соединительные элементы 7 выполнены в виде единого кольца с окнами l 1. по размерам и количеству несущих карманов (фиг. 5) . Окна представляют собой несущие карманы гидростатического узла.

С целью обеспечения податливости соединительных элементов в последнем выполнены чередующиеся сквозные прорези, параллельные образующей цилиндрической поерхности кольца. При этом между двумя замкнутыми прорезями 12, меньшими ширины кольца, выполнены две соосные прорези 13, меньшие половины ширины кольца. Каждая из прорезей 3 рассекает торцевую поверхность кольца со своей стороны.

Внутренний аиаметр кольца выполнен несколько меньшим, чем диаметр вала 2, на который оно надевается. Благодаря податливости соединительных элементов кольцо легко, как браслет, надевается на вал, и натяг между кольцом и валом мал.

Предлагаемый подшипниковый узел работает следующим образом.

Смазка подается от источника питания через дроссели 4 в несущие карманы 3, т.е. в полость, окаймленную рамками 5 и поверхностью цапфы вала, и вытекает через зазоры между корпусом 1 и рамками 5. Между валом 2 и рамками 5 зазора нет. Тру934065 вала несущие карманы, соединенные гидролиниями, через управляющие устройства с источником питания, отличающийся тем, что, с целью уменьшения тепловыделения и расхода рабочей жидкости, он снабжен установленными вокруг цапфы вала рамками, последовательно соединенными между собой податливыми предварительно растяну.тыми элементами, при этом каждый несущий карман образован рамкой и прилегаю*,цей к ней поверхностью вала.

2. Узел по п. 1, отличающийся тем, что в каждой планке рамки параллельно ее сторонам выполнены автономные замкнутые прорези, меньшие по длине большей стороны рамки.

3. Узел по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что рамки и соединительные элементы выполнены за одно целое в виде кольца с окнами, между которыми выполнены сквозные прорсзи, параллельные образующей цилиндрической поверхности кольца, при этом между каждыми двумя соседними замкнутыми прорезями выполнены две соосные открытые с торца кольца прорези длиной меньше половины ширины кольца.

Источники информации, 10 принятые во внимание при экспертизе

1. Детали и механизмы металлорежущих станков. Под ред. Д. Н. Решетова. М., «Naшиностроение», 1972, т. 2, с. 154 в 155 (прототип).

934065

Составитель Т. Хромова

Редактор Н. Лазаренко Техред А. Бойкас Корректор Н. Стец

Заказ 3888 25 Тираж 803 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и .открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4