ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2298117

ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИК

Имя изобретателя: Пикалов Яков Юрьевич (RU), Шатохин Станислав Николаевич (RU)
Имя патентообладателя: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Красноярский государственный технический университет (КГТУ) (RU)
Адрес для переписки: 660074, г.Красноярск, ул. Киренского, 26, КГТУ, ПИО
Дата начала действия патента: 17.10.2005

Изобретение относится к области машиностроения и может применяться в радиально-упорных опорах шпиндельных узлов металлорежущих станков. Гидростатический подшипник содержит корпус с кольцевым и радиальным каналами, вал и подвижную втулку с радиальными каналами. Втулка находится в полости между корпусом и валом. Радиальный канал в корпусе выполнен в виде расположенных по окружности дросселирующих отверстий или щелевого дросселирующего зазора и соединяет кольцевой канал со ступенчатым щелевым дросселирующим зазором. Радиальные каналы втулки выполнены дросселирующими. Технический результат заключается в создании гидростатического подшипника с меньшими потерями мощности на нагнетание смазки и имеющего отрицательную податливость как в радиальном, так и в осевом направлениях, что ведет к повышению несущей способности подшипника.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к области машиностроения и может применяться в радиальных опорах шпиндельных узлов металлорежущих станков 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 (пат. 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.).

родольный разрез гидростатического подшипника

Недостатком подшипника является увеличенный расход смазки за счет ее слива через дренажные кольцевые полости, что приводит к значительному увеличению потерь мощности на нагнетание смазки, кроме того, подшипник обладает незначительной отрицательной податливостью, что является причиной его малой нагрузочной способности.

Задачей изобретения является создание гидростатического подшипника с меньшими потерями мощности на нагнетание смазки и имеющего отрицательную податливость, что ведет к повышению несущей способности подшипника.

Поставленная задача достигается тем, что в гидростатическом подшипнике, содержащем корпус с кольцевым и радиальным каналами для нагнетания смазки, вал и подвижную втулку с радиальными каналами, 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 ступенчатый щелевой дросселирующий зазор, согласно изобретению радиальный канал в корпусе выполнен в виде расположенных по окружности дросселирующих отверстий или щелевого дросселирующего зазора, соединяющий кольцевой канал, выполненный на наружной цилиндрической поверхности корпуса, со ступенчатым щелевым дросселирующим зазором, радиальные каналы втулки выполнены дросселирующими.

На фиг.1 показан продольный разрез гидростатического подшипника; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 с радиальным каналом корпуса, выполненным в виде расположенных по окружности дросселирующих отверстий; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1 с радиальным каналом корпуса, выполненным в виде щелевого дросселирующего зазора.

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 имеется радиальный канал 5 и соединенный с ним кольцевой канал 6, который выполнен на наружной цилиндрической поверхности корпуса 1 и сообщается с источником нагнетания смазки (на чертеже не показан). Радиальный канал 5 в корпусе 1 выполнен в виде расположенных по окружности дросселирующих отверстий (фиг.2) или в виде щелевого дросселирующего зазора (фиг.3). Сопряженные торцевые поверхности втулки 3 и корпуса 1 образуют щелевые дросселирующие зазоры 7. Для обеспечения радиальной стабилизации втулки 3 на ее внешней цилиндрической поверхности по обоим концам выполнены кольцевые выступы 8, образующие между корпусом 1 и втулкой 3 ступенчатый щелевой дросселирующий зазор 9. Во втулке 3 выполнены радиальные дросселирующие каналы 10, соединяющие ступенчатый щелевой дросселирующий зазор 9 с щелевым дросселирующим зазором 4. Щелевой дросселирующий зазор 11, образованный сопряженными цилиндрическими поверхностями вала 2 и корпуса 1, предназначен для слива смазки.

Подшипник работает следующим образом.

Радиальная нагрузка, действующая на вал 1, увеличивает (уменьшает) давление смазки в нагруженной (разгруженной) области 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 (уменьшая) поступление смазки в нагруженную (разгруженную) область несущего слоя. 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 в радиальном направлении. Это приводит к повышению несущей способности подшипника. Кроме того, такая конструкция подшипника обладает меньшими потерями мощности на нагнетание смазки.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Гидростатический подшипник, содержащий корпус с кольцевым и радиальным каналами для нагнетания смазки, вал и подвижную втулку с радиальными каналами, 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 ступенчатый щелевой дросселирующий зазор, отличающийся тем, что радиальный канал в корпусе выполнен в виде расположенных по окружности дросселирующих отверстий или щелевого дросселирующего зазора, соединяющий кольцевой канал, выполненный на наружной цилиндрической поверхности корпуса, со ступенчатым щелевым дросселирующим зазором, радиальные каналы втулки выполнены дросселирующими.

Версия для печати


вверх