Гидростатический подшипник

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. Гидростатический подшипник содержит охватывающий цапфу вала корпус с открытой в сторону вала кольцевой внутренней камерой и размещенную в камере плавающую втулку. Скошенные торцы плавающей втулки образуют с коническими стенками камеры щелевые дроссели. Несущий смазочный слой подшипника образован щелевыми дросселями между валом и сопряженными с ним внутренними цилиндрическими поверхностями плавающей втулки и корпуса. На скошенных торцах плавающей втулки или конических стенках камеры выполнены кольцевые выступы, образующие соответственно с сопряженными коническими стенками кольцевой внутренней камеры или скошенными торцами плавающей втулки ступенчатые щелевые дроссели. Между наружной поверхностью плавающей втулки и поверхностями кольцевой внутренней камеры выполнена полость постоянного давления. Технический результат - создание более технологичного гидростатического подшипника, обладающего меньшими потерями мощности на нагнетание и гидравлическое трение смазки, сохранив при этом возможность получения отрицательной податливости вала.

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 с открытой в сторону вала кольцевой внутренней камерой, в которой размещена плавающая втулка. На внешней цилиндрической поверхности плавающей втулки по обоим концам выполнены кольцевые выступы, образующие с корпусом ступенчатые щелевые дроссели. В средней плоскости подшипника, с внешней и внутренней цилиндрических поверхностей втулки, выполнены кольцевые каналы, сообщенные между собой и с источником нагнетания смазки. Несущий смазочный слой подшипника состоит из щелевых дросселей, образованных сопряженными с цапфой вала внутренними цилиндрическими поверхностями плавающей втулки и корпуса. Корпус формирует щелевые дроссели с прилегающими торцевыми поверхностями плавающей втулки. На стыках щелевых дросселей, образованных сопряженными поверхностями корпуса и плавающей втулки, выполнены дренажные кольцевые канавки для отвода отработанной смазки (патент РФ 2208723, кл. F16C 32/06, 17/18, опубл. 2003 г.).

Недостатками подшипника являются большие потери мощности на нагнетание за счет увеличенного расхода смазки путем отвода ее через дренажные каналы и увеличенные потери мощности на гидравлическое трение.

Наиболее близким аналогом изобретения является газостатический подшипник (способный работать с жидкой смазкой), содержащий охватывающую вал обойму (корпус), с открытой в сторону вала кольцевой внутренней камерой, в которой размещена плавающая втулка. Несущий смазочный слой подшипника формируется щелевыми дросселями между валом и сопряженными с ним поверхностями плавающей втулки и корпуса. На внешней цилиндрической поверхности втулки по обоим концам выполнены продольные глухие микроканавки, обеспечивающие ее радиальную стабилизацию. Торцы плавающей втулки выполнены со скосами в сторону вала, а боковые стенки камеры - коническими, образующими со скошенными торцами втулки щелевые дроссели. На стыках этих щелевых дросселей и глухих микроканавок в корпусе имеются кольцевые канавки для нагнетания смазка, а в средней плоскости подшипника - ряд отверстий для отвода отработанной смазки (авторское свидетельство СССР 1139913, кл. F16C 32/06, 17/18, опубл. 1985 г.).

Недостатками подшипника являются большие потери мощности на нагнетание за счет увеличенного расхода смазки путем отвода ее через дренажные каналы, увеличенные потери мощности на гидравлическое трение при работе с жидкой смазкой, а также повышенная сложность изготовления плавающей втулки.

Задачей изобретения является создание более технологичного гидростатического подшипника, обладающего меньшими потерями мощности на нагнетание и гидравлическое трение смазки, сохранив при этом возможность получения отрицательной податливости вала.

Поставленная задача достигается тем, что в гидростатическом подшипнике, содержащем охватывающий цапфу вала корпус с открытой в сторону вала кольцевой внутренней камерой и размещенную в камере плавающую втулку, скошенные торцы которой образуют с коническими стенками камеры щелевые дроссели, несущий смазочный слой подшипника образован щелевыми дросселями между валом и сопряженными с ним внутренними цилиндрическими поверхностями плавающей втулки и корпуса, согласно изобретению на скошенных торцах плавающей втулки или конических стенках камеры выполнены кольцевые выступы, образующие с сопряженными коническими стенками кольцевой внутренней камеры или скошенными торцами плавающей втулки ступенчатые щелевые дроссели, а между наружной поверхностью плавающей втулки и поверхностями кольцевой внутренней камеры выполнена полость постоянного давления.

Гидростатический подшипник состоит из корпуса 1 и плавающей втулки 2. Корпус 1 охватывает вал 3 и выполнен с открытой в сторону вала 3 кольцевой внутренней камерой, в которой расположена плавающая втулка 2. Между наружной поверхностью плавающей втулки 2 и стенками кольцевой внутренней камеры образована полость 4 постоянного давления, смазка в которую поступает от источника нагнетания (не показан) через радиальный канал 5. На скошенных торцах плавающей втулки 2 выполнены кольцевые выступы 6, образующие с сопряженными коническими стенками кольцевой внутренней камеры ступенчатые щелевые дроссели 7, обеспечивающие стабилизацию радиального и осевого положения плавающей втулки 2 (кольцевые выступы 6 могут быть выполнены на конических стенках кольцевой внутренней камеры). Несущий смазочный слой подшипника образован щелевыми дросселями 8 и 9 между цапфой вала 3 и сопряженными с ней внутренними цилиндрическими поверхностями плавающей втулки 2 и корпуса 1. Смазка в несущий смазочный слой поступает из полости постоянного давления 4 через ступенчатые щелевые дроссели 7. Через щелевые дроссели 9 смазка отводится из подшипника.

Подшипник работает следующим образом.Радиальные нагрузки, действующие на вал 3, увеличивают (уменьшают) давление смазки в нагруженной (разгруженной) области несущего слоя. При этом плавающая втулка 2 смещается в направлении действия нагрузки, открывая (закрывая) ступенчатые щелевые дроссели 7 в нагруженной (разгруженной) части подшипника и дополнительно увеличивая (уменьшая) поступление смазки в соответствующую область несущего слоя. В результате появившейся дополнительной разности давлений в нагруженной и разгруженной областях несущего слоя вал 3 смещается в направлении, противоположном действию нагрузки, чем обеспечивается отрицательная податливость вала 3. Таким образом, исключение дополнительного слива смазки из тракта гидростатического подшипника снижает потери мощности на нагнетание, а выполнение полости постоянного давления вместо тонкого слоя смазки, между сопряженными поверхностями плавающей втулки и кольцевой внутренней камеры, позволяет снизить потери мощности на гидравлическое трение и повысить технологичность подшипника.

Формула изобретения

Гидростатический подшипник, содержащий охватывающий цапфу вала корпус, с открытой в сторону вала кольцевой внутренней камерой, и размещенную в камере плавающую втулку, скошенные торцы которой образуют с коническими стенками камеры щелевые дроссели, несущий смазочный слой подшипника образован щелевыми дросселями, между валом и сопряженными с ним внутренними цилиндрическими поверхностями плавающей втулки и корпуса, отличающийся тем, что на скошенных торцах плавающей втулки или конических стенках камеры выполнены кольцевые выступы, образующие соответственно с сопряженными коническими стенками кольцевой внутренней камеры или скошенными торцами плавающей втулки ступенчатые щелевые дроссели, а между наружной поверхностью плавающей втулки и поверхностями кольцевой внутренней камеры выполнена полость постоянного давления.

Фиг. 1. Продольный разрез гидростатического подшипника.