ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2486380

ГАЗОСТАТИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИК

Имя изобретателя: Курзаков Андрей Сергеевич
Имя патентообладателя: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ)
Адрес для переписки: 660074, г.Красноярск, ул. Киренского, 26, ФГАОУ ВПО СФУ, отдел правовой охраны и защиты интеллектуальной собственности
Дата начала действия патента: 21.02.2012

Изобретение относится к области машиностроения и может применяться в радиальных опорах шпиндельных узлов металлорежущих станков и другого оборудования с быстроходными роторами при использовании в качестве смазывающей среды как газов, так и жидкостей. Газостатический подшипник содержит корпус с радиальным каналом, вал и подвижную втулку, находящуюся в полости между корпусом и валом. На внешней цилиндрической поверхности втулки с обеих сторон кольцевого канала выполнены кольцевые выступы. При этом во втулке в месте расположения внешних торцов кольцевых выступов выполнены ряды сквозных радиальных отверстий. Между корпусом и внешней цилиндрической поверхностью втулки образован ступенчатый дросселирующий зазор. Радиальный канал использован в качестве выпускного канала. В средней плоскости подшипника с внешней стороны втулки выполнен кольцевой канал, сообщенный с радиальным каналом. Между корпусом и валом образованы осевые дросселирующие зазоры. Между торцовыми поверхностями втулки и корпусом образованы радиальные щелевые дросселирующие зазоры, в месте воображаемого пересечения которых со ступенчатым дросселирующим зазором образованы кольцевые полости. Кольцевые полости сообщены с источником нагнетания смазки. Технический результат: создание технологичной конструкции газостатического подшипника, обеспечивающей повышение нагрузочных характеристик.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

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

Известен гидростатический подшипник [патент РФ 2298117, МПК F16C 32/06, 27.04.2007г.], содержащий корпус с кольцевым и радиальным каналами для нагнетания смазки, вал и подвижную втулку с радиальными каналами, находящуюся в полости между корпусом и валом. Втулка образует 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. Радиальный канал в корпусе выполнен в виде расположенных по окружности дросселирующих отверстий или щелевого дросселирующего зазора, соединяющего кольцевой канал, выполненный на наружной цилиндрической поверхности корпуса, со ступенчатым щелевым дросселирующим зазором. Радиальные каналы втулки выполнены дросселирующими.

Недостатком известной конструкции является сложность изготовления и сборки, а также невозможность управления характеристиками подшипника.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является гидростатический подшипник [патент РФ 2208723, МПК F16C 32/06, F16C 17/18, опубл. 20.07.2003 г.], содержащий корпус с радиальным каналом, сообщенным с источником нагнетания смазки, вал и подвижную втулку, находящуюся в полости между корпусом и валом. Втулка образует с поверхностью вала щелевой дросселирующий зазор и с ее внешней и внутренней сторон выполнены кольцевые каналы в средней плоскости подшипника. Каналы сообщаются между собой и с источником нагнетания смазки. На внешней цилиндрической поверхности втулки выполнены по обоим концам кольцевые выступы, образующие между корпусом и втулкой ступенчатый дросселирующий зазор. Между корпусом и валом образованы осевые дросселирующие зазоры, а между торцевыми поверхностями втулки и корпусом - радиальные щелевые дросселирующие зазоры, в месте воображаемого пересечения которых со ступенчатым зазором образованы дренажные кольцевые полости.

Недостатком данного подшипника является наличие пассивного подвеса, что ухудшает нагрузочные характеристики конструкции.

Задачей изобретения является создание технологичной конструкции газостатического подшипника, обеспечивающей повышение нагрузочных характеристик.

Поставленная задача достигается тем, что в газостатическом подшипнике, содержащем корпус с радиальным каналом, вал и подвижную втулку, находящуюся в полости между корпусом и валом и образующую с поверхностью вала щелевой дросселирующий зазор, в средней плоскости подшипника с внешней стороны втулки выполнен кольцевой канал, сообщенный с радиальным каналом, между корпусом и внешней цилиндрической поверхностью втулки образованы ступенчатые дросселирующие зазоры, между корпусом и валом образованы осевые дросселирующие зазоры, а между торцовыми поверхностями втулки и корпусом - радиальные щелевые дросселирующие зазоры, в месте воображаемого пересечения которых со ступенчатым дросселирующим зазором образованы кольцевые полости, согласно изобретению кольцевые полости сообщены с источником нагнетания смазки, радиальный канал использован в качестве выпускного канала, на внешней цилиндрической поверхности втулки с обеих сторон кольцевого канала выполнены кольцевые выступы, при этом во втулке в месте расположения внешних торцов кольцевых выступов выполнены ряды сквозных радиальных отверстий.

На чертеже показан продольный разрез газостатического подшипника.

Газостатический подшипникГазостатический подшипник состоит из корпуса 1, вала 2 и подвижной втулки 3, расположенной в полости между корпусом 1 и валом 2 и образующей с поверхностью вала 2 щелевой дросселирующий зазор 4. Между сопряженными цилиндрическими поверхностями корпуса 1 и вала 2 образованы осевые дросселирующие зазоры 5. На внешней цилиндрической поверхности втулки 3 выполнен кольцевой канал 6, сообщенный с радиальным каналом 7, выполненным в корпусе 1 и использованным в качестве выпускного канала. На внешней поверхности втулки 3 с обеих сторон кольцевого канала 6 выполнены кольцевые выступы 8. Между корпусом 1 и внешней цилиндрической поверхностью втулки 3 образован ступенчатый дросселирующий зазор 9. Во втулке 3 в месте расположения внешних торцов 10 кольцевых выступов 8 выполнены ряды сквозных радиальных отверстий 11. На торцах втулки 3 с внешней стороны выполнены фаски 12, образующие кольцевые полости 13, сообщенные посредством каналов 14, выполненных в корпусе 1, с источником нагнетания смазки (на чертеже не показан). Торцовые плоскости втулки 3 образуют с сопряженными плоскостями корпуса 1 радиальные щелевые дросселирующие зазоры 15. Осевые щелевые зазоры 4 и 5 образуют несущий слой, поддерживающий вал 2.

Работа газостатического подшипника происходит следующим образом.

Поток смазывающей среды от источника нагнетания смазки через каналы 14, выполненные в корпусе 1, поступает в кольцевые полости 13. При смещении вала 2 под действием радиальной нагрузки уменьшаются (увеличиваются) осевые щелевые дросселирующие зазоры 4 и 5 в нагруженной (разгруженной) зоне подшипника, что приводит к увеличению (уменьшению) давления смазывающей среды в этих зонах. В результате увеличивается (уменьшается) давление смазывающей среды в радиальных отверстиях 11 и в ступенчатом дросселирующем зазоре 9. Это приводит к смещению втулки 3 навстречу смещению вала 2 и к увеличению (уменьшению) поступления смазывающей среды в нагруженную (разгруженную) область подшипника. Поток смазывающей среды через осевые щелевые зазоры 5 и через радиальный канал 7, использованный в качестве выпускного канала, выходит из подшипника. Таким образом осуществляется активное управление расходом смазывающей среды, что позволяет достичь увеличения несущей способности подшипника.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Газостатический подшипник, содержащий корпус с радиальным каналом, вал и подвижную втулку, находящуюся в полости между корпусом и валом и образующую с поверхностью вала щелевой дросселирующий зазор, в средней плоскости подшипника с внешней стороны втулки выполнен кольцевой канал, сообщенный с радиальным каналом, между корпусом и внешней цилиндрической поверхностью втулки образован ступенчатый дросселирующий зазор, между корпусом и валом образованы осевые дросселирующие зазоры, а между торцовыми поверхностями втулки и корпусом - радиальные щелевые дросселирующие зазоры, в месте воображаемого пересечения которых со ступенчатым дросселирующим зазором образованы кольцевые полости, отличающийся тем, что кольцевые полости сообщены с источником нагнетания смазки, радиальный канал использован в качестве выпускного канала, на внешней цилиндрической поверхности втулки с обеих сторон кольцевого канала выполнены кольцевые выступы, при этом во втулке в месте расположения внешних торцов кольцевых выступов выполнены ряды сквозных радиальных отверстий.

Версия для печати


вверх