CS235163B1 - Hydrostatické ložiska - Google Patents

Abstract

Vynález, sa týká. hydrostatického ložiska arieši usporiadanie jeho.chládiaěich kanáloy najma v použití .pre ložisko čelného rozvodu axiálneho hydrostatického prevodníka. Hydrostatické lóžiskoplestovéhoprevodníkapozostáva. z yentiloyej došky a ložiskové), došky. Ventilová , doska nepohyblivá spojená so žádným vekom prevodníka je opatřená meďzikruhovými tlakovými kanálmi a v centrálnej časti prívodnýjn otvorom- chladiaceho.média. Ložisková doska upevněná na bloku valcov je opatřená medzikruhovou tesniacou plochou a obvodovým kanálom, ktorý je: spolu s tesniacou plochou privrátený k vnútornej čelnej ploché ventilovej došky. Podstata, riešenia. je v tom, že prívodný otvor chladiaceho média vo ventilovej, doske, je napojený na . vnútornú skupinu axiálnych otvorov ložiskovej došky ústiacich do radiálnych kanálov upravených· na jednej zo stykových ploch bloku valcov a ložiskové) došky. Radiálně kanály sú spojené s obvodovým kanálom v miestach slepých vybraní usporiadaných na trocej ploché pomocné) časti ložiskovej došky, medzi priebežnými vybraniami.

Description

2 3 5 1 6 3 4

Vynález sa týká hydrostatického ložiskaa rieši usporiadanie jeho chladiacich ka-nálov, najma v použití pře ložisko^ čelnéhorozvodu axiálneho hydrostatického prevod-níka. U známých převedení axiálnych hydrosta-tických prevodníkov je chladenie hydrosta-tického ložiska převedené tak, že sa chla-diaca kvapalina privádza do nízkotlakej vet-vy hlavného obvodu, čím sa zároveň znižu-je teplota kvapaliny, ktorá uniká tesniaci-mi medzerami do priestoru skriné, a to budpriamo, cez odpadně kanály, alebo cez po-mocné hydrodynamické ložisko čelného roz-vodu. V niektorých dalších známých pre-vedeniach sa chladiaca kvapalina privádzado priestoru skrine a ložiska tak, aby sazabezpečil čo najváčší odvod tepla z hlavné-ho obvodu prevodníka. Pracovná kvapalinaunikajúca tesniacou medzerou hydrostatic-kého ložiska expanduje z pracovnéhoi tlakupostupné až na tlak skrine, pričom sa otep-luje tak, že na každých 10 MPa tlakovéhospádu sa oteplí přibližné o 5,5 °C. Ako pra-covná kvapalina sa najčastejšie používajúoleje, ktorých viskozita stupa so stúpajúcimtlakom a klesá so stúpajúcpu teplotou. Dal-ším zdrojom oteplenia únikovej kvapalinyje trenie v tesniacej medzere. V důsledkuuvedených závislostí, podlá doteťaz "známe jzákonitosti s narastajúcim tlakom a otáč-kami je rozloženie tlaku v tesniacéj medze-re také, že vyvažovacia hydrostatická šila,ktorá je integrálom tlaku v celej plochéhydrostatického ložiska nie je proporcionái-na prítlačnej sile, ale je závislá od fyzikál-nych vlastností pracovnej kvapaliny, pri-čom so zvyšujúcim sa tlakom a otáčania na-rastá deficit vyvažovacej sily voči prítlač-nej, čo znižuje spofahlivosť hydrostatickéholožiska. U známých převedení sa tento ne-dostatok čiastočne znižuje tak, že sa po-užívajú také pracovně kvapaliny, ktorýchviskozita sa s teplotou mění čo najmenej.Výroba týchto kvapalín je pre široké priě-myselné použitie v súčasnosti vefmi náklad-ná v relácii k dosiahnutému účinku.

Uvedené nevýhody odstraňuje hydrosta-tické ložisko piestového prevodníka pozo-stávajúce z ventilovej došky a ložiskovejdošky, kde ventilová doska nepohyblivo spo-jená so žádným vekom prevodníka je opat-řená medzikruhovými tlakovými kanálmi av centrálnej. časti prívodným otvorom chla-diaceho média a ložisková doska upravenána bloku valcov je opatřená medzikruhovoutesniacou plochou a obvodovým kanálom,ktorý je spolu s tesniacou plochou privráte-ný k vnútornej čelnej ploché ventilovej doš-ky podlá vynálezu, ktorého podstata spočí-vá v tom, že prívodný otvor chladiaceho mé-dia vo ventilovej doeke je napojený na vnú-tornú skupinu axiálnych otvorov ložiskovejdošky ústiacich do radiálnych kanálov upra-vených na jednej zo stykových plóch blokuvalcov a ložiskovej došky, ktoré sú přepo-jené s vonkajšou skupinou axiálnych otvo- rov spojených s obvodným kanálom v inies-tach slepých vybraní usporiadaných na tre-cej ploché pomocnej časti ložiskovej doš-ky medzi priebežnými vybraniami. Vnútor-,ná skupina axiálních otvorov zasahuje as-poň časťou svojich obrysov do vnútornejčasti medzikruhovej tesniacej plochy. Ústiaaspoň jednej skupiny axiálnych otvorov domedzikruhovej tesniacej plochy sú opatře-né zahlbením. Výhodou prevedenia hydrostatického lo-žiska podlá vynálezu je, že umožňuje vytvo-renie takého tepelného spádu v tesniacejmedzere, ktorý umožní regulovat velkosthydrostatickej vyvažovacej sily v závislos-ti na pracovnom tlaku a otáčkách tak, žesa zlikviduje jej nežiadúci deficit, čím sazvýši spolehlivost činnosti hydrostatickéholožska a j pri použití běžných hydraulickýcholejov. Súčasne sa znížia nároky na dimen-zovanie pomocného ložiska, čo vedie k zní-ženiu třecích strát. Tieto výhody sa preja-via najma pri vysokom pracovnom tlaku avysokých otáčkách. Příklad prevedenia hydrostatického lo-žiska podlá vynálezu je znázorněný na při-pojených výkresoch, kde na obr. 1 je zná-zorněná časť pozdlžneho řezu axiálnym hyd-rostatickým prevodníkom obsahujúca axiál-ně hydrostatické ložisko, na obr 2 pohfadna klznú plochu ložiskovej došky, na obr.4 pohlád na klznú plochu ventilovej doškyspolutvoriacej s ložiskovou doskou axiálněhydrostatické ložisko, na obr. 5 detail A zobr. 1 a na obr. 6 grafická závislost rozlo-ženia tlaku v tesniacej medzere pri různýchtepelných spádoch. U axiálneho hydrostatického prevodníkamá zadné veko 1, a v ňom uložená ventilo-vá doska 2 spoločné tlakové kanály 11 aprívodný otvor 14. V zadnom veku 1 je dá-lej umiestnené zadné ložisko 13, v ktoromjé uložený hriade! 4, na ktorom je upevně-ný blok 3 srovnoběžně umiestnenými pra-covnými valcami 31 ukončenými pohyblivý-mi tlakovými kanálmi 33. V pracovných val-coch 31 sú umiestnené pracovně piesty 32.

Na čelnej ploché bloku 3 je uložená lo-žisková doska 5 opatřená medzikruhovoutesniacou plochou 51 a obvodovým kanálom6. V ložiskovej doske 5 je dálej realizovanávnútorná skupina axiálnych otvorov 53, kto-ré vyúsfujú do prvých zahlbení 58 a von-kajšia skupina axiálnych otvorov 55, ktorévyúsťujú do druhých zahlbení 57. Prvé adruhé zahlbenia 56, 57 sú vytvořené tak,aby aspoň časťou svojich obrysov zasaho-vali do medzikruhovej tesniacej plochy 51,pričom druhé zahlbenia 57 sú umiestnenéoproti slepým vybraniam 71 vytvořených vpravidelných rozostupoch na trecej plochépomocnej časti 7 ložiskovej došky 5. Na tre-cej .ploché pomocnej časti 7 gú obdobnévytvořené tiež priebežné vybrania 72 a odmedzikruhovej tesniacej plochy 51 je po-mocná časť 7 oddělená obvodovým kaná- 2 3 S 1 6 3 6 5 lom 6. Vnútorná skupina axiálnych otvorov33 je s vonkajšou skupinou axiálnych otvo-rov 55 přepojená pomocou radiálných kaná-lov 54, vytvořených na jednej zo· stykovýchploch bloku 3 valcov a ložiskovej došky 5,pričom vonkajšia skupina axiálnych otvo-rov 55 je spojená s . obvodovým kanálom 6.

Počas prevádzky axiálneho hydrostatic-kého prevodníka sa chladiaca kvapalina pri-vádza prívodným otvorom 14 cez zadné lo-žisko· 13 k medzikruhovej tesniacej ploché51 a odtia! cez vnútornú' skupinu axiálnychotvorov 53 a radiálně kanály 54 k vonkaj-šej skupině axiálnych otvorov 55. Ďalej chla-diaca kvapalina prúdi cez vonkajšiu skupi-nu axiálnych otvorov 55 do obvodového ka-nála B a odtiaí okolo slepých vybraní 71cez priebežné vybrania 72 do odpadu. Také-to uspoř iadanie chladiaceho kanála potomumožňuje využit pre zlepšenie činnosti hyd-rostatického ložiska doposial' neznámu zá-konitost medzi jednotlivými parametrami vtesniacej medzere hydrostatického ložiskapočas posobenia tlakového spádu rovnajú-cemu sa rozdielu tlaku na vstupe a výstu-pe z tesniacej medzery a pri použití pracov-nej kvapaliny, ktorej viskozita stúpa s ras-túcim tlakom a klesá s rastúcou teplotou,napr. podl'a vztahu: μ\ — s—a. (Pi—P2} + β (Τι—t2)kde je: μι — viskozita pracovnej kvapaliny na vstu-pe do tesniacej médzery μ·> — viskozita pracovnej kvapaliny na vý-stupe z tesniacej medzery e — 2,71828 pt — tlak na vstupe do tesniacej medzeryp2 — tlak na výstupe z tesniacej medzeryTx — teplota na vstupe do tesniacej medzeryT2 — teplota na výstupe z tesniacej medzerya — piezokoeficient viskozity pracovnej kva- paliny fi — termokoeficient viskozity pracovnej kva-paliny.

Podstata tejto zákonitosti spočívá v tom,že riadením tepelného spádu, ktorý sa rov-ná rozdielu teplot na vstupe a na výstupetesniacej medzery je možné riadiť rozlože-nie tlaku v tesniacej medzere. S narastajú-coiu kladnou hodnotou tepelného spádu samění rozloženia tlaku v medzere tak, žehodnota integrálu tlaku Rj/R2 pdR narastá.Kde je:

Rj — vnútorný poloměr medzikruhovej tes-niacej plochy 51 R2 — vonkajší poloměr medzikruhovej tes-niacej plochy 51 p — tlak kvapaliny v intervale R|, R2dR— diferenciál poloměru v intervale Rlr r2.

Napr. pre μ·2=μι odpovedá priebeh roz-loženia tlaku v medzere krivke B z obr. 6.S narastajúcou zápornou hodnotou tepelné-ho spádu hodnota tohoto integrálu klesá,napr. pre ^2^1 odpovedá priebeh rozlože-nia tlaku v medzere krivke A z obr. 6.Velkost uvedeného integrálu představujehydrostatickú vývažovaciu silu v intervaletesniacej medzery. Počas prevádzky sa chla-diaca kvapalina privádza do priestoru od-padu tesniacej medzery, kde odoberá vznik-lé teplo prestupom z pritahlých ploch atým, že prúdi cez vnútornú a vonkajšiu sku-pinu axiálnych otvoroch 53, 53, ochladzujetiež priamo plochy príslušnej tesniacej me-dzery. Pri dostatočnom množstve chladia-cej kvapaliny je možné vytvořit tepelný spád,pri ktorom je viskozita μ2 chladiacej kva-paliny na výstupe z tesniacej medzery rov-naká alebo váčšia ako viskozita chladia-cej kvapaliny na vstupe do tesniacej medze-ry. Stav, kedy μ{ = μ2 sa dosiahne přibliž-né pri tepelnom spáde v tesniacej medzere

Ti—T2 = —(Pi—p2)

Pri takomto vztahu potom existuje propor-cionálna závislost medzi zaťažujúcou silouod tlaku v prvom a druhom tlakovom ka-náli 11, 12 a vyvažujúcou silou v axiálnomhydrostatickom ložisku. Nedochádza tedak nežiadúcemu deficitu vyvažujúcej hydro-statickej sily, ktorý pri doposial' prevádza-nom chladení móže činit 6 až 10 % zaťažu-júcej sily. Táto hodnota deficitu převyšuje2 až 3krát prípustnú hodnotu uvažovanápri návrhu ložiska s použitím elementár-, nych výpočtových metod. Deficitná hydro-statická sila sa musí potom zachytit v po-mocnej časti 7. V případe použitia hydro-statického· ložiska podlá vynálezu sa znížideficitná hydrostatická sila 2 až 3krát, čímisa zvýši spotahlivosť tohoto uzla axiálnehohydrostatického prevodníka. Zníženie defi-citnej hydrostatickej sily súčasne umožňujezmenšit treciu plochu pomocnéj časti 7 . lo-žiskovej došky 5, čím sa znížia trecie stra-ty medzi ložiskovou doskou 5 a ventilovoudoskou 2.

Hydrostatické ložisko podl'a vynálezu sas výhodou móže uplatnit' najma v čelnýchrozvodoch axiálnych hydrostatických pre-vodníkov určených pre uzatvorený obvod.Hodnota tepelného spádu potřebného na do-siahnutie přibližné konštantnej viskozity vtesniacej medzere hydrostatického· ložiskaje pri minerálnych hydraulických olejoch25 až 30 °C pri tlakovom spáde 40 MPa.

Claims (4)

7 8 235163 PREDMET

1. Hydrostatické ložisko piestového pre-vodníka, pozostávajúce z ventilovej doškya ložiskové] došky, kde ventilová doska, ne-pohyblivo spojená so žádným vekom pre-vodníka, je opatřená medzikruhovými tlako-vými kanálmi a v centrálnej časti prívod-ným otvorom chladiaceho média a ložiskovádoska, upravená na bloku valcov, je opatře-ná medzikruhovou tesniacou plochou a ob-vodovým kanálom, ktorý je spolu s tesnia-cou plochou privrátený k vnútornej čelnejploché ventilovej došky, vyznačujúce sa tým,že prívodný otvor (14] chladiaceho médiavo ventilovej doske (2) je napojený na vnú-tornú skupinu axiálnych otvorov (53) lo-žiskovej došky (5) ústiacich do radiálnychkanálov (54) upravených na jednej zo sty- VYNÁLEZU kových ploch bloku valcov (3) a ložiskovéjdošky (5), ktoré sú přepojené s vonkajšouskupinou axiálnych otvorov (55), spojenýchs obvodovým kanálom (6) v miestach sle-pých vybraní (71), usporiadaných na trecejploché pomocné] časti (7) ložiskovéj došky(5) medzi priebežnými vybraniajni (72).

2. Hydrostatické ložisko podlá bodu 1 vy-značujúce sa tým, že vnútorná skupina a-xiálnych otvorov (53) zasahuje aspoň čas-tou svojich obrysov do vnútornej časti me-dzikruhovej tesniacej plochy (51).

3. Hydrostatické ložisko pódia bodu 1 vy-značujúce sa tým, že ústia aspoň jednej sku-piny axiálnych otvorov (53, 55) do medzi-kruhovej tesniacej plochy (51) sú opatřenézahlbením (56, 57).

4 listy výkresov