DE69424525T2

DE69424525T2 - Doppelpfad-axial gerilltes hydrostatisches Lager

Info

Publication number: DE69424525T2
Application number: DE69424525T
Authority: DE
Inventors: Luis A. San Andres
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1994-02-28
Filing date: 1994-12-15
Publication date: 2000-09-14
Anticipated expiration: 2014-12-16
Also published as: EP0669474A3; US5433528A; EP0669474B1; EP0669474A2; JPH0854022A; DE69424525D1

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf hydrostatische Lager, und insbesondere auf hydrostatische Lager mit zwei Blöcken mit axialen Rillen, um die dynamische Stabilität zu verbessern.

Beschreibung der verwandten Technik

EP-A-0 105 050 offenbart ein hydrostatisches Lager mit einer zylindrischen Innenfläche, Fluidinjektionsabschnitten mit einer Fluidinjektionsöffnung, die von einer Aussparung umgeben ist, und axialen Rillen auf der zylindrischen Innenfläche, die sich zu einer Druckabgabezone erstrecken.
Seit vielen Jahren sind hydrostatische Lager im Einsatz. Eines der Probleme, auf das man bei hydrostatischen Lagern trifft, sind ihre Stabilitätseigenschaften. Achszapfen hydrostatischer Lager neigen zum Flattern, was eine unerwünschte Eigenschaft ist. Einer der Faktoren, der die Drehzahl begrenzt, bei der ein hydrostatisches Lager arbeiten kann, ist das Flatterfrequenzverhältnis, weshalb ein Reduzieren des Flatterfrequenzverhältnisses ein lange angestrebtes gewünschtes Ziel ist. Wenn das Flatterfrequenzverhältnis zunimmt, nimmt die Dämpfungsfähigkeit des hydrostatischen Lagers ab. Es wurden viele Techniken eingeführt, um das Flatterfrequenzverhältnis zu reduzieren, und unter diesen sind aufgerauhte Lagerflächenwände, nicht rechtwinkelige Aussparungsgeometrien, eine Flüssigkeitsinjektion entgegengesetzt zur Wellenrotation, erhöhte Verluste stromabwärts des Aussparungsrandes und Entnahmeschleißringe oder Enddichtungen bzw. Endverschlüsse. Diese Techniken versuchen jedoch alle, die Entwicklung einer Umfangsstromgeschwindigkeit zu reduzieren, was die unerwünschten kreuzgekoppelten Steifigkeitskoeffizienten ergibt.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der Erfindung, wie sie in dem einzigen Anspruch definiert ist, weist das hydrostatische Lager zwei 180º auseinander gelegene axiale Rillen auf, die das hydrostatische Lager effektiv in zwei zylindrische Polster bzw. Blöcke (pads) teilt. Die Rillen sind tiefe Volumengebiete, die mit der Druckabgabezone verbunden sind, und brechen effektiv die Drehsymmetrie des Lagers. Dies führt in den Koeffizienten der dynamischen Kraft eine Asymmetrie ein, die einen reduzierten Wert für das Flatterfrequenzverhältnis mit sich bringt und somit die Drehzahl erhöht, bei der der Achszapfen arbeiten kann.

Aufgaben der Erfindung

Erhöhen der Drehzahl, bei der ein hydrostatisches Lager betrieben werden kann.
Reduzieren des Flatterfrequenzverhältnisses eines hydrostatischen Lagers.
Erhöhen der Steifigkeit eines hydrostatischen Lagers.
Verbessern der dynamischen Charakteristiken eines hydrostatischen Lagers.
Verbessern der Stabilitätscharakteristiken eines hydrostatischen Lagers.
Vereinfachen der Konstruktion und Herstellung eines hydrostatischen Lagers.
Andere Aufgaben, Vorteile und neue Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung ersichtlich werden, wenn sie in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung betrachtet wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Querschnitt des hydrostatischen Lagers.
Fig. 2 ist eine Ansicht der Innenfläche eines hydrostatischen Lagers.
Fig. 3 ist ein vergrößerter Teil des Querschnitts, der bei 8 von Fig. 1 gezeigt ist.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt des hydrostatischen Lagers 1 mit zwei Blöcken, das zu einem ausgesparten Abschnitt 4 der Innenfläche 6 des hydrostatischen Lagers führende Fluidinjektionskanäle 2 aufweist. Das Fluid wird dem hydrostatischen Lager unter einem hohen Druck durch Öffnungen 8, die um das hydrostatische Lager 1 gleichmäßig angeordnet sind, zum ausgesparten Abschnitt 4 zugeführt, der einem nicht dargestellten Achszapfen benachbart ist. Wie der Fachmann weiß, ist der Zwischenraum zwischen dem Achszapfen und der Innenfläche 6 des hydrostatischen Lagers sehr klein, um den hohen Druck und die Steifigkeit aufrechtzuerhalten, die das Fluid auf den Achszapfen ausüben muß. Aufgrund der sehr komplizierten Fluidstromdynamik führt die sich schnell drehende Welle Ströme in das Fluid ein, die Drücke an einigen Abschnitten der Bereiche zwischen dem Achszapfen und der Innenseite des hydrostatischen Lagers erhöhen und Drücke in anderen Bereichen verringern. Diese Drücke induzieren Kräfte, die den Achszapfen flattern lassen, und im hydrostatischen Lager tritt ein resultierender Verlust einer effektiven Dämpfung auf. Diese Kräfte sind nachteilig für die Leistung des hydrostatischen Lagers und sollten für hydrostatische Hochleistungslager reduziert oder eliminiert werden.
Der Anmelder fügte zwei axiale Rillen 10 hinzu, die 180º auseinander liegen und das ursprüngliche kreisförmige Lager effektiv in zwei zylindrische Blöcke teilen. Die Rillen sind tiefe Volumengebiete, die mit der Druckabgabezone verbunden sind, und brechen wirksam die Drehsymmetrie des Lagers. Diese Asymmetrie führt für die Lagerzentrierte Position eine Asymmetrie in den Koeffizienten der dynamischen Kräfte herbei, die einen reduzierten Wert in dem Flatterfreguenzverhältnis mit sich bringt, und verbessert somit die Leistung des hydrostatischen Lagers.
Die Lage der den axialen Rillen benachbarten Lageraussparungen ist für die Erfindung entscheidend, um erfolgreich zu funktionieren und ihre technischen Ziele zu erreichen. Falls die Aussparungen zu nahe an den Rillen liegen, wird die Stromrate des Lagers dramatisch zunehmen, und das Lager wird schlechte statische Leistungseigenschaften aufweisen. Falls andererseits die Aussparungen des Lagers von den Rillen zu weit entfernt sind, wird das Lager entlang einer die beiden axialen Rillen verbindenden imaginären Linie eine sehr geringe Steifigkeit besitzen. Dies ist ebenfalls ein unerwünschter Effekt für die dynamische Leistung.
Die in den Figuren gezeigte Konstruktion hat einen Durchmesser von 92,71 mm, eine axiale Länge von 37,08 mm, einen Zwischenraum von 0,0762 mm, eine Aussparungstiefe von 0,228 mm, eine axiale Aussparungslänge von 19 mm, eine Umfangslänge von 19 mm, und die Innenfläche des hydrostatischen Lagers ist glatt. Die Rillen sind 12,12 mm breit und mindestens 10-mal so tief wie der radiale Zwischenraum.
Die Zeichnungen zeigen ein hydrostatisches Lager mit zwei Blöcken und mit 3 ausgesparten Abschnitten in jedem der beiden Blöcke.
Offensichtlich sind im Lichte der obigen Lehre viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich. Es versteht sich daher, daß innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche die Erfindung anders als konkret beschrieben in die Praxis umgesetzt werden kann.

Claims

1. Hydrostatisches Lager (1), umfassend:

- eine zylindrische Innenfläche (6);

- zwei, auf der zylindrischen Innenfläche (6) 180º auseinander gelegene axiale Rillen (10), die das Lager in zwei zylindrische Polster teilen und sich zu einer Druckabgabezone erstrecken, um Asymmetrien in dem Fluidstrom einzuführen und dadurch die Leistung des Lagers zu verbessern,

- drei, jeweils 60º auseinander gelegene Fluidinjektionsabschnitte (2) mit einer Öffnung (8) in jedem der beiden Polster auf der Innenfläche (6) zum Injizieren eines Fluids unter Druck in das hydrostatische Lager (1);

- wobei jede der Mündungen (8) des Fluidinjektionsabschnittes von einem Aussparungsabschnitt (4) auf der kreisförmigen Innenfläche (6) umgeben ist.