EA019622B1

EA019622B1 - Hydrostatic bearing

Info

Publication number: EA019622B1
Application number: EA201101385A
Authority: EA
Inventors: Яков Юрьевич Пикалов; Максим Валерьевич Брунгардт; Юрий Анатольевич Пикалов; Владимир Александрович Коднянко
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2011-10-25
Publication date: 2014-05-30
Also published as: EA201101385A1; RU2453739C1

Abstract

The invention relates to machine building and can be used in radial support of a spindle assembly of metal-cutting machine tool for use as a lubricating medium for both liquid and gases. A proposed hydrostatic bearing comprises housing with radial restricting and annular lubrication injection channels, shaft and driving washer with radial restricting channels arranged between housing and shaft to make slotted restricting gaps with mated surfaces of said shaft and housing. Pockets are arranged on outer cylindrical surface of said driving washer. Extra radial and circular channels are made along edges of housing and washer. There is a slotted stepped restricting gap between washer and shaft. Seals are fitted between face surfaces of housing and driving washer. The technical inventive effect provides expanded active range of loads and better bearing manufacturability.

Description

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.The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used in radial bearings of the spindle assemblies of metal-cutting machines when both liquids and gases are used as a lubricating medium.

Известен гидростатический подшипник, содержащий корпус, вал и подвижную втулку, находящуюся в полости между корпусом и валом и образующую с поверхностью вала щелевой дросселирующий зазор, на внешней цилиндрической поверхности втулки по обоим концам выполнены кольцевые выступы, образующие между корпусом и втулкой ступенчатые щелевые дросселирующие зазоры. В средней плоскости подшипника с внешней и внутренней сторон втулки выполнены кольцевые каналы, сообщенные между собой и с источником нагнетания смазки. Элементы сборного корпуса образуют щелевые дросселирующие зазоры с сопряженными торцевыми поверхностями втулки и цилиндрической поверхностью вала. На стыке щелевых дросселирующих зазоров, образованных сопряженными торцевыми поверхностями корпуса и втулки с щелевыми дросселирующими зазорами, образованными сопряженными цилиндрическими поверхностями втулки и корпуса, выполнены дренажные кольцевые полости (патент РФ № 2208723, МПК Р16С 32/06, опуб. 2003 г.).A hydrostatic bearing is known, comprising a housing, a shaft and a movable sleeve located in the cavity between the housing and the shaft and forming a slotted throttling gap with the shaft surface, annular protrusions are made on the outer cylindrical surface of the sleeve at both ends, forming stepwise slotted throttling gaps between the housing and the sleeve. In the middle plane of the bearing from the outer and inner sides of the sleeve, annular channels are made, interconnected with each other and with a lubricant injection source. The elements of the prefabricated housing form slotted throttling gaps with the mating end surfaces of the sleeve and the cylindrical surface of the shaft. At the junction of the slotted throttling gaps formed by the mating end surfaces of the housing and the sleeve with the slotted throttling gaps formed by the mating cylindrical surfaces of the sleeve and the housing, drainage annular cavities are made (RF patent No. 2208723, IPC Р16С 32/06, publ. 2003).

Наиболее близким аналогом изобретения является гидростатический подшипник, содержащий корпус с кольцевым и радиальным каналами для нагнетания смазки, вал и подвижную втулку с радиальными каналами, находящуюся в полости между корпусом и валом и образующую 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 внешней цилиндрической поверхности корпуса, со ступенчатым щелевым дросселирующим зазором. Радиальные каналы втулки выполнены дросселирующими (патент РФ № 2298117, МПК Р16С 32/06, опуб. 2007 г.).The closest analogue of the invention is a hydrostatic bearing comprising a housing with annular and radial channels for injecting lubricant, a shaft and a movable sleeve with radial channels located in the cavity between the housing and the shaft and forming a slotted throttle clearance with the shaft surface. On the outer cylindrical surface of the sleeve, annular protrusions are made at both ends, forming a step gap slit throttling gap between the body and the sleeve. The radial channel in the housing is made in the form of throttling holes located around the circumference or a slotted throttling gap connecting the annular channel made on the outer cylindrical surface of the housing with a stepped slotted throttling gap. The radial channels of the sleeve are throttling (RF patent No. 2298117, IPC Р16С 32/06, publ. 2007).

Недостатками подшипников является малый активный диапазон нагрузок, при котором подшипник работает в режиме отрицательной податливости, а также их низкая технологичность.The disadvantages of the bearings are the small active load range, in which the bearing operates in the negative compliance mode, as well as their low adaptability.

Техническим результатом изобретения является расширение активного диапазона нагрузок и повышение технологичности подшипника.The technical result of the invention is to expand the active load range and increase the manufacturability of the bearing.

Задача для решения технического результата достигается тем, что в гидростатическом подшипнике, содержащем корпус с радиальным дросселирующим и кольцевым каналами для нагнетания смазки, вал и подвижную втулку с радиальными дросселирующими каналами, находящуюся в полости между корпусом и валом и образующую с сопряженными поверхностями вала и корпуса щелевые дросселирующие зазоры, согласно изобретению на внешней цилиндрической поверхности подвижной втулки выполнены карманы, по краям корпуса и втулки выполнены дополнительные радиальный и кольцевой каналы, щелевой дросселирующий зазор между подвижной втулкой и валом выполнен ступенчатым, а между торцевыми поверхностями корпуса и подвижной втулки установлены уплотнения.The problem for solving the technical result is achieved by the fact that in a hydrostatic bearing comprising a housing with radial throttling and annular channels for pumping lubricant, a shaft and a movable sleeve with radial throttling channels located in the cavity between the housing and the shaft and forming slotted holes with the mating surfaces of the shaft and housing throttling gaps, according to the invention, pockets are made on the outer cylindrical surface of the movable sleeve, additional radially made at the edges of the housing and sleeve minutes and the annular channel, slot throttling gap between the movable sleeve and the shaft is stepped, and between the end surfaces of the housing and the sliding sleeve mounted seal.

На фиг. 1 показан продольный разрез гидростатического подшипника; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.In FIG. 1 shows a longitudinal section through a hydrostatic bearing; in FIG. 2 is a section AA in FIG. one.

Гидростатический подшипник состоит из сборного корпуса 1, вала 2 и подвижной втулки 3, находящейся в полости между корпусом 1 и валом 2. В корпусе 1 для подвода смазки имеются кольцевые каналы 4, которые соединены с источником нагнетания смазки (на чертеже не показан). Сопряженные поверхности корпуса 1 и подвижной втулки 3 образуют щелевые дросселирующие зазоры 5 и 6, соединенные с кольцевыми каналами 4 через дросселирующие радиальные каналы 7 корпуса 1. Внутренняя цилиндрическая поверхность подвижной втулки 3 и поверхности вала 2 с кольцевой проточкой формируют ступенчатый щелевой дросселирующий зазор 8. На внешней цилиндрической поверхности подвижной втулки 3 выполнены карманы 9, сообщающиеся со ступенчатым щелевым дросселирующим зазором 8 через радиальные дросселирующие каналы 10. Между сопряженными торцевыми поверхностями подвижной втулки 3 и корпуса 1 установлены уплотнительные кольца 11, предотвращающие вытекание смазки.The hydrostatic bearing consists of a prefabricated housing 1, a shaft 2 and a movable sleeve 3 located in the cavity between the housing 1 and the shaft 2. In the housing 1 for supplying lubricant there are annular channels 4 that are connected to a lubricant injection source (not shown in the drawing). The mating surfaces of the housing 1 and the movable sleeve 3 form slotted throttling gaps 5 and 6 connected to the annular channels 4 through the throttling radial channels 7 of the housing 1. The inner cylindrical surface of the movable sleeve 3 and the surface of the shaft 2 with an annular groove form a stepped slotted throttling gap 8. On the outer cylindrical surface of the movable sleeve 3 made pockets 9, communicating with a stepped slotted throttling gap 8 through radial throttling channels 10. Between the m O-rings 11 are installed on the end surfaces of the movable sleeve 3 and the housing 1 to prevent the leakage of grease.

Подшипник работает следующим образом.The bearing operates as follows.

Смазка, нагнетаемая в кольцевые каналы 4, через щелевые дросселирующие зазоры 7 и 5 втекает в карманы 9, откуда через дросселирующие каналы 10 поступает в ступенчатый щелевой дросселирующий зазор 8, являющийся несущим слоем подшипника, и, проходя через него, отводится на слив.The lubricant pumped into the annular channels 4 through the slotted throttling gaps 7 and 5 flows into the pockets 9, from where through the throttling channels 10 it enters the stepped slotted throttling gap 8, which is the bearing layer of the bearing, and, passing through it, is discharged to the drain.

Радиальная нагрузка, действуя на вал 2, увеличивает (уменьшает) давление смазки в нагруженной (разгруженной) области несущего слоя. Через радиальные каналы 10 изменения давлений передаются в карманы 9 подвижной втулки 3. Возникшая разность давлений между нагруженными и разгруженными карманами 9 смещает подвижную втулку 3 навстречу нагрузке. При этом в соответствующей области несущего слоя сопротивление щелевого дросселирующего зазора 5 уменьшается (увеличивается), что вызывает возрастание (снижение) расхода смазки, поступающей через карманы 9 подвижной втулки 3 и радиальные каналы 10 в нагруженную (разгруженную) часть несущего слоя, а дросселирующий зазор 8 уменьшается (увеличивается), локально снижая (увеличивая) расход смазки. Это приводит к дополнительному увеличению разности давлений между нагруженной и разгруженной областями несущего слояThe radial load acting on the shaft 2 increases (decreases) the lubricant pressure in the loaded (unloaded) region of the bearing layer. Through radial channels 10, pressure changes are transmitted to the pockets 9 of the movable sleeve 3. The resulting pressure difference between the loaded and unloaded pockets 9 shifts the movable sleeve 3 to meet the load. In this case, in the corresponding region of the carrier layer, the resistance of the slotted throttling gap 5 decreases (increases), which causes an increase (decrease) in the lubricant flow through the pockets 9 of the movable sleeve 3 and the radial channels 10 into the loaded (unloaded) part of the carrier layer, and the throttling gap 8 decreases (increases), locally reducing (increasing) the lubricant consumption. This leads to an additional increase in the pressure difference between the loaded and unloaded regions of the bearing layer

- 1 019622 подшипника, смещающей вал 2 в направлении, противоположном действию нагрузки, чем обеспечивается отрицательная податливость. Таким образом, значительно расширяется активный диапазон нагрузок и повышается технологичность подшипника.- 1 019622 bearing displacing shaft 2 in the opposite direction to the load, thereby providing negative compliance. Thus, the active load range is significantly expanded and the manufacturability of the bearing is increased.

Claims

CLAIM

Hydrostatic bearing, comprising a housing with radial throttling and annular channels for injection of lubricant, a shaft and a movable sleeve with radial throttling channels, located in the cavity between the housing and the shaft and forming slotted throttling gaps with the mating surfaces of the shaft and the housing; the surfaces of the movable sleeve are made pockets; along the edges of the case and the sleeve are made additional radial and annular channels, a slit throttling gap between the movable the sleeve and the shaft are stepped, and seals are installed between the end surfaces of the housing and the movable sleeve.