ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИК

ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИК


RU (11) 2262622 (13) C2

(51) 7 F16C17/18, F16C32/06 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - может прекратить свое действие 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2005.10.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 2003134900/11 
(22) Дата подачи заявки: 2003.12.01 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.12.01 
(43) Дата публикации заявки: 2005.05.10 
(45) Опубликовано: 2005.10.20 
(56) Аналоги изобретения: RU 2208723 С2, 20.07.2003. US 4381126 А, 26.04.1983. SU 1530853 A1, 23.12.1989. 
(72) Имя изобретателя: Шатохин С.Н. (RU); Красикова Т.Ю. (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Красноярский государственный технический университет (КГТУ) (RU) 
(98) Адрес для переписки: 660074, г.Красноярск, ул. Киренского, 26, КГТУ, ПИО 

(54) ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИК

Изобретение относится к области машиностроения и может применяться в качестве опорных элементов шпиндельных узлов металлорежущих станков и другого оборудования при использовании в качестве рабочих сред не только жидкостей, но и газов. Гидростатический подшипник содержит корпус с радиальным каналом, сообщенным с источником нагнетания смазки, 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 источником нагнетания смазки. Внешняя цилиндрическая поверхность втулки имеет по обоим концам кольцевые выступы и образует с корпусом ступенчатый дросселирующий зазор. Между корпусом и валом и между торцевыми поверхностями втулки и корпусом образованы щелевые дросселирующие зазоры. В средней части подвижной втулки между кольцевым каналом и щелевым дросселирующим зазором, разделяющим вал и подвижную втулку, выполнен щелевой зазор, являющийся демпфирующим дросселем, а щелевые дросселирующие зазоры между поверхностями подвижной втулки и корпуса, сопряженными с поверхностью вала, образуют дросселирующую щель ступенчатой формы. Технический результат - снижение потерь мощности на нагнетание смазки в подшипнике при сохранении возможности получения малой положительной, нулевой и отрицательной податливости, а также сохранении вращения втулки за счет действия сил вязкого трения. 2 ил. 



ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в опорах шпиндельных узлов металлорежущих станков и другого оборудования с быстровращающимися роторами при применении в качестве смазывающей среды как жидкостей, так и газов.
Известен гидростатический подшипник, содержащий корпус, вращающийся вал и подвижную втулку, находящуюся в полости, расположенной между корпусом и валом. На поверхностях корпуса и вала, образующих со втулкой дросселирующие щелевые 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 (патент 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.
Известен гидростатический подшипник, содержащий корпус с радиальным каналом, сообщенным с источником нагнетания смазки, 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 и внутренней стороны втулки выполнены кольцевые каналы, сообщенные 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 (патент РФ №2208723, кл. F 16 С 32/06, опубл. 20 июля 2003 г.).
Недостатком подшипника является увеличенный расход смазки за счет ее слива через дренажные кольцевые полости, что приводит к значительному увеличению потерь мощности на нагнетание смазки.
Задачей изобретения является снижение потерь мощности на нагнетание смазки в подшипнике при сохранении возможности получения малой положительной, нулевой и отрицательной податливости, а также сохранении вращения втулки за счет действия сил вязкого трения.
Поставленная задача достигается тем, что в гидростатическом подшипнике, содержащем корпус с радиальным каналом, сообщенным с источником нагнетания смазки, 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 источником нагнетания смазки, внешняя цилиндрическая поверхность втулки имеет по обоим концам кольцевые выступы и образует с корпусом ступенчатый дросселирующий зазор, между корпусом и валом и между торцевыми поверхностями втулки и корпусом образованы щелевые дросселирующие зазоры, согласно изобретению в средней части подвижной втулки между кольцевым каналом и щелевым дросселирующим зазором, разделяющим вал и подвижную втулку, выполнен щелевой зазор, являющийся демпфирующим дросселем, а щелевые дросселирующие зазоры между поверхностями подвижной втулки и корпуса, сопряженными с поверхностью вала, образуют дросселирующую щель ступенчатой формы.
Отсутствие дренажных кольцевых полостей изменяет схему течения потоков смазки в подшипнике и позволяет значительно снизить ее расход и затраты мощности на нагнетание. Щелевой дросселирующий зазор в средней части подвижной втулки позволяет обеспечить малую положительную, нулевую и отрицательную податливость за счет активной компенсации расхода смазки в несущем слое при радиальном перемещении подвижной втулки, а также улучшает динамические характеристики подшипника, что особенно актуально при использовании газовой смазки.
На фиг.1 показан продольный разрез подшипника; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.
Подшипник состоит из корпуса 1 с выполненным в нем радиальным каналом 2, предназначенным для подвода рабочей жидкости от источника нагнетания смазки (на чертеже не показан), вала 3 и подвижной втулки 4, расположенной в полости между корпусом 1 и валом 3 и образующей с поверхностью вала 3 щелевой дросселирующий зазор 5, в средней плоскости подшипника с внешней стороны втулки выполнен кольцевой канал 6, способствующий равномерному распределению смазки, на внешней цилиндрической поверхности подвижной втулки 4 симметрично по длине втулки выполнены по обоим концам кольцевые выступы 7, образующие с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса 1 щелевые дросселирующие зазоры 8, а щелевые дросселирующие зазоры 5 и 8, расположенные между внутренней цилиндрической поверхностью корпуса 1 и внешней поверхностью подвижной втулки 4, образуют ступенчатый дросселирующий зазор (или, иными словами, дросселирующую щель ступенчатой формы), между сопряженными с поверхностью вала 3 внутренними поверхностями подвижной втулки 4 и корпуса 1 образованы щелевые дросселирующие зазоры 9 и 10, представляющие собой несущий гидростатический слой смазки, поддерживающий вал, а между торцевыми поверхностями подвижной втулки 4 и корпуса 1 образованы щелевые дросселирующие зазоры 11, в средней части (или плоскости) подвижной втулки 4 между кольцевым каналом 6 и щелевым дросселирующим зазором 9, разделяющим вал и подвижную втулку, выполнен щелевой зазор 12, являющийся демпфирующим дросселем, а щелевые дросселирующие зазоры 9 и 10 между внутренними поверхностями подвижной втулки 4 и корпуса 1, сопряженными с поверхностью вала 3, образуют дросселирующую щель ступенчатой формы, позволяющую реализовать высокую жесткость несущего слоя подшипника.
Работа подшипника происходит следующим образом.
Рабочая жидкость под постоянным давлением нагнетается через радиальный канал 2 в корпусе 1 подшипника в кольцевой канал 6, предназначенный для равномерного распределения питающей жидкости, после чего поток смазки, разделяясь, дросселируется в ступенчатом слое, образованном щелевыми зазорами 5 и 8, и щелевом зазоре 11, обеспечивающем осевое центрирование подвижной втулки 4. При этом часть потока рабочей жидкости из кольцевого канала 6 под постоянным давлением поступает в щелевой зазор 12, являющийся демпфирующим дросселем, после чего поступает в щелевой зазор 9, далее потоки смазки, соединяясь, дросселируются в щелевом зазоре 10, поддерживая вал в рабочем состоянии, после чего рабочая жидкость поступает на слив.
Под действием радиальной нагрузки вал 3 смещается относительно корпуса 1 на величину радиального эксцентриситета. При этом давление повышается в нагруженной и понижается в разгруженной зонах щелевых зазоров 9 и 10, образующих несущий гидростатический слой смазки. Изменение гидростатического давления смазки передается через сопряженные со щелевыми дросселирующими зазорами 9 и 10 щелевые дросселирующие зазоры 11 и 12 в ступенчатый гидростатический смазочный слой, образованный щелевыми дросселирующими зазорами 5 и 8. Реакция этого слоя, а также реакция ступенчатого гидростатического слоя, образованного щелевыми зазорами 9 и 10, воздействуют на подвижную втулку 4 (пока интегральная реакция разности давлений не уравновесит нагрузку) и определяют ее радиальный эксцентриситет. Вал при этом сместится в направлении, противоположном направлению действия нагрузки.
Осуществляемая таким образом активная компенсация расхода смазки в несущем слое при радиальном перемещении подвижной втулки позволяет реализовать в подшипнике малую положительную, нулевую и отрицательную податливость в устойчивом режиме работы при сохранении вращения подвижной втулки за счет действия сил вязкого трения.



ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Гидростатический подшипник, содержащий корпус с радиальным каналом, сообщенным с источником нагнетания смазки, 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 источником нагнетания смазки, внешняя цилиндрическая поверхность втулки имеет по обоим концам кольцевые выступы и образует с корпусом ступенчатый дросселирующий зазор, между корпусом и валом и между торцевыми поверхностями втулки и корпусом образованы щелевые дросселирующие зазоры, отличающийся тем, что в средней части подвижной втулки между кольцевым каналом и щелевым дросселирующим зазором, разделяющим вал и подвижную втулку, выполнен щелевой зазор, являющийся демпфирующим дросселем, а щелевые дросселирующие зазоры между поверхностями подвижной втулки и корпуса, сопряженными с поверхностью вала, образуют дросселирующую щель ступенчатой формы.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к машиностроению, а именно способам изготовления, ремонта и обслуживания различных типов подшипников: подшипники качения и скольжения, магнитные подшипники, гидростатические подшипники, газостатические подшипники, способы формирования антифрикционной поверхности трения в подшипниках и др.


Новые технологии и изобретения. Подшипники качения и скольжения




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "закалка стекла" будет найдено словосочетание "подшипник качения". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("подшипник" или "качения").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+подшипник -качения".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "подшипник" будут найдены слова "подшипники", "подшипнику" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "подшипник!".


Рейтинг@Mail.ru