RU1795176C - Аэростатический подшипниковый узел - Google Patents

Abstract

) Использование: в установках прёцизи- он(юй обработки металлооптики. а также в установках, предназначенных дл  сборки и контрол  децентрироврк оптических элементов . Сущность изобретени : аэростати- подшипниковый узел содержит корпус с базовой поверхностью, б котором установлены два сферических подп тника с питател ми, через которые подаетс  сжатый воздух в рабочие полости, две сфериче- .ские п ты, соединенные с промежуточным кольцом. Подп тники установлены в корпусе с возможностью перемещени  по поверхност м корпуса и фиксации при помощи винтов. На сферических п тах выполнены базовые поверхности в виде параллельных торцов и базовых отверстий. Промежуточное кольцо содержит базовые поверхности, выполненные в виде параллельных торцов и базового отверсти . Оптимальные конструктивные параметры подшипникового узла св заны определенным соотношением. Это обеспечивает регулирование углового положени  оси вращени  шипа в пространстве относительно базовых поверхностей корпуса, повышение точности сборки. 8 ил.

Description

Изобретение относитс  к оптическому приборостроению и может быть использовано в установках прецизионной обработки мет|аллооптики (линз в оправах и т.д.), а также в установках, предназначенных дл  сборки и контрол  децентрировок оптических элементов.

Прототипом  вл етс  подшипниковый узел, состо щий из корпуса с двум  сфериче- подп тниками и шипа, выполненного в вид0 сферических п т и промежуточного кольца.. ,

Недостатком данного подшипникового узла  вл ютс  невозможность регулировани  углового положени  оси вращени  шипа в пространстве относительно базовых повер- хноётей корпуса, так как положение оси ара- .ц|ени  шипаЪ ространстве относительно базовых поверхностей корпуса определ етс  конструкцией корпусной детали, котора  дает жесткую прив зку центров кривизны сферических подп тников, определ ющих ось вращени  шипа к базовым поверхност м корпуса подшипникового узла, и слож- ность в определении оптимальных конструктивных параметров аэростатиче- ского подшипникового узла, из-за отсутст- ви  соотношени , св зывающего эти параметры..

Цель изобретени  - обеспечение возможности регулировани  углового положе- ни  оси вращени  шипа в пространстве относительно базовых поверхностей корпуса и определение оптимальных конструктивных параметров подшипникового узла.

Указанна  цель достигаетс   тем, что аэростатический подшипниковый узел содержит корпус с базовыми поверхност ми.

VI

ю ел

о

шип, выполненный в виде двух сферических п т, закрепленных на промежуточном кольце , два сферических подп тника, центры кривизны которых определ ют ось вращени  шипа и питатели, причем сферические подп тники установлены в корпусе с возможностью радиального перемещени  и фиксации; сферические подп тники имеют радиусы кривизны большие, чем радиусы кривизны сопр женных с ними сферических п т,. а оптимальные конструктивные параметры аэростатического подшипникового узла св заны соотношением

Н (ARi + (Rci -VRb-Ri) - (Roi-VR6i-FH)) +

+ ( Л R 2 + (R C2 - VR62-R1)

- ( R 02 VR&2-R1)) , где Н - суммарный осевой зазор между сферическими подп тниками и п тами, мм;

ARi - расчетный зазор между верхними сферическими п той и подп тником, мм;

R - радиус кривизны верхней сферической п ты, мм;

RI - радиус внутреннего отверсти  верхнего сферического подп тника, мм;

R 01-. радиус кривизны верхнего сферического подп тника, мм;

Д R2 - расчетный зазор между нижними сферическими п той и подп тником, мм;

R с2 радиус кривизны нижней сферической п ты, мм;

Ra - радиус внутреннего отверсти  нижнего сферического подп тника, мм;

R oz- радиус кривизны нижнего сферического подп тника, мм.

На фиг. 1 показан разрез подшипникового узла (шип находитс  во всплытом рабочем положении); на фиг.2 показан разрез подшипникового узла, на котором рассмотрена регулировка углового положени  оси вращени  шипа в пространстве относительно базовых;: поверхностей корпуса; на фиг. 3,4,5 показана методика определени  оптимальных конструктивных параметров дл  верхних сферических подп тника и п ты; на фиг. 6,7,8 показана методика определени  оптимальных конструктивных параметров дл  нижних сферических подп тника и п ты. ..

Аэростатический подшипниковый узел (фиг.1) содержит корпус 1 с базовой поверхностью А, в котором установлены два сфе- . рических подп тника 2 и 3. В сферических подп тниках 2 и 3 закреплены питатели 4, через которые подаетс  сжатый воздух в

рабочие полости 5 и 6. В сферических подп тниках 2 и 3 установлен шип, состо щий из двух сферических п т 7 и 8, соединенных с промежуточным кольцом 9. Подп тники 2

иЗ установлены в корпусе 1 с возможностью перемещени  по поверхност м Б и В корпуса 1 и фиксации при помощи винтов 10. Перемещение осуществл етс  при помощи винтов 11 и 12.

Аэростатический подшипниковый узел работает следующим образом.

В рабочем положении (фиг.1) через питатели 4 сжатый воздух подаетс  в рабочие полости 5 и 6, после чего соединенные между собой сферические п ты 7 и 8 и промежуточное кольцо 9. всплывают, образу  между сферическими подшипниками 2 и 3 и сферическими п тами 7 и 8 воздушную подушку. Регулирование углового положени  оси

вращени  шипа в пространстве относительно базовых поверхностей корпуса осуществл етс  следующим образом (фиг.2).

Допустим, первоначальное угловое положение оси вращени  шипа относительно

базовой поверхности А корпуса определ етс  положением центра кривизны 0 сферического подп тника 2 и центра кривизны Ov сферического подп тника 3. В таком положении подшипниковый узел установлен на

оборудовании и возникла необходимость ввести угловую корректировку положени  оси вращени  шипа относительно базовой поверхности А корпуса 1 (например, при совмещении оси вращени  шипа с осью автоколлимационного микроскопа в установках сборки и юстировки оптических элементов и т.д.) на угол а, Рассто ние между , центрами кривизны 0 и Oi сферических

поверхностей подп тников 2 и 3 равно L

Тогда дл  корректировки углового положени  оси вращени  шипа относительно базовой поверхности А корпуса 1 необходимо сместить один, из подп тников 2 или 3 (например ) по плоскости В на величину равную

AX Ltga.

При этом ось вращени  шипа займет положениё,6предел ем6е положением центров кривизны 0 и Oi сферических поверхностей подп тников 2 и 3. Пои необходимости введени  плоскопараллельного смещени  оси вращени  шипа относительно базы А корпуса .1 необходимо при помощи регулировочных винтов 11 и 12 сместить оба подп тника 2 и 3 на одинаковую величину А X в одном и том же направлении.

Определение оптимальных конструктивных параметров подшипникового узла

, Nct -4A-r3 2 -4

,Гс1 ..-- - ---

L/CB

s 0,0046 мм (.4,6 мкм )

д„ Nc2-4A-rj 2 -4-0.589 - ( ОГс2 - --- о- -- - ---------- -о-- D 61002

т.е. радиусы кривизны п ток меньше радиусов кривизны пробных стекол и составл ют; . Rci | п|-(5 ГС1 98,86 - 0,0046 98,8554 мм 45 Гг j-i5 Гс1-78,88 - 0,.8771мм Диалогично дл  подп тников

6г0

N41 -4А -rl ,

п2

U ев

2 -4 -0.589 - 10 3 -(98.86

2

100 0,0046 мм ( 4,6 мкм )

дг N42 4Я -г

бг°2---6 5--

7888 0,0029 мм ( 2,9 мкм ) ,

. 2 4 0.589 10 3 (78.88 У

100

0,0029 мм ( 2,9 мкм )

т.е. радиусы кривизны подп тников больше радиусов кривизны пробных стекол и составл ют , .1

Но1 | ri1|+ 5r0i 98,86 + 0.0046 98,8646мм

Ro2 (га1) + 5г02 - 78-88 + 0,0029 78,8829мм

Тогда расчетный зазор между верхними подп тником и п той равен

ARi R of R cl 98,8646 - 98.8554 - 0.0092 мм Между нижними

AR2 R 02- R c2 78.8829 - 78.8771 - 0,0058 MM

Нагрузочные характеристики аэростатического подшипникового узла завис т от.правильного сочетани  AR2 и A Rt в узле (фиг. 3 и 6) избыточного давлени , подводимого в рабочие полости 5 и б, радиусов кривизны (Rc2 ; R 02) и (Rci ; R 01) и конструктивных параметров питателей (их количества, диаметра отверстий поддува, глубины карманов и т.д.).

25

Дл  подшипниковых узлов со сферическими поверхност ми наилучшим  вл етс  случай, когда в рабочем состо нии (при 5 всплытом шипе) сферические поверхности подп тников 2 и 3 и п ток 7 и 8 расположены кбнцентрично. При этом воздушна  подушка имеет толщину AR.i и AR2 соответст- венко дл  нижних и верхних сопр женных между собой подп тников и п ток, что упрощает оптимизацию подшипникового узла, так как проще это сделать при равномерном зазоре между подп тником и п той. При этом максимальной (дл  данной конструкции узла) будет как радиальна  так и углова  - жесткость и торцева .j Рассмотрим механизм определени  оптимальных конструктивных параметров подшипникового узла.

В случае отсутстви  внутреннего отверсти  радиусом RI в верхнем подп тнике и радиусом R2 в нижнем дл  выполнени  ус- „

лови  концентричности подп тников и п - ток (т.е. дл  обеспечени  равномерности воздушной подушки в подшипниковом узле) в рабочем состо нии достаточно знать ради- усы Rci и Roi: Rc2 и Ro2,4Q тогда фиг. 4 и 7

ARz Ro2-RC2 -Rci, а суммарный осевой зазор определитс  как .

H1 AR2+ARi45 Однако такую конструкцию реализовать на

практике невозможно, поэтому в подп тниках выполн ют отверсти  радиусом R2 и RL дл  установки внутри прбмёжуточйбго кольца .50

Тогда дл  выполнени  услови  концен- тричности подп тников и п т (совмещени  центров их кривизны Цог :Цс2 :Цр1 :Uci) необходимо учесть их дополнительное проседание A Y2 и A Yr дл  нижних и верхних п т 55 соответственно фиг. 5 и 8. т.е. в рабочем положении подп тники и сопр женные с

. ними п тки устанавливаютс  концентрично. : если суммарный осевой зазор будет равен Н AY3 + AY4;

0

5

5

Q

.

5

0

5

+ARi; AYt AYci -AY01;

AYC1 Rci - R b i-Ri ; AYot R01 -VR, -RJ AY3 .Д RI - Roi -VR6i -Rf) +

+ (Rci - VRci-Ri ) , Аналогично

AY4 AY2+AR2; AY2-AYC2-AYQ2 , AYC2 Rc2 - VRi2-R АУог RQ2 - VR & - RV ; (Ro2-VR 2-Rg ) +

+ (Rc2-VRt2-R ) .

Следовательно„, И H (ARi -(Roi -VR&, -R) +

+ (Rc1-yRc1-Rf) +(AR2- -1 ( Ro2 - VrffS2 :rRlr + ( Rc2 :

- VRc2-RiOJ), П p и м е р. В нашем случае имеем: R cie 98.8554 мм; R C2 78,8771 мм; R 01 98,8646 мм; Ro2 78,8829; ARi 0,0092 MM; A R2 0,0058 MM; Ri 55 мм - конструктивный параметр подшипника; Rr 60 мм - конструктивный параметр подшипника.

Суммарный осевой зазор равен Н (0.0092 +{ (98,8554 -V98.85542 -55)

- ( 98,8646 - V 98,8646 - 552 ) ) +

+ (0.0058 +(78.8771 -V78.8771 -бО2 )

-(78.8829 -/7888292-602)) ... - i 0.0201 мм ( 20,1 мкм ).

Таким образом предлагаемый подшипник имеет следующие преимущества. ЕГО конструкци  позвол ет производить регулирование углового положени  оси вращени  шипа в npocf ранстве относительно базовых повностей корпуса, а при необходимости можно выполнить и плоскопаралельное смещение оси вращени  шипа .

Использование конструкции подшипника , предложенной авторами, позвол ет определить оптимальные конструктивные параметры аэростатического подшипника расчетным путем,

Claims (1)

1. Формула изобретени  Аэростатический подшипниковый узел, содержащий корпус с базовыми поверхност ми , шип в виде двух соосно расположен:ных сферических п т и размещенное между п тагИи и скрепленное с ними промежуточное кольцо, имеющие параллельные торцовые базовые поверхности и соосные перпендикул рно расположенные упом ну- тым торцовым поверхност м базовые от- eepcf и , а также смонтированные в корпусе сферические подп тники/центры кривизны (Которых расположены на оси вращени  ши- па и выполнены с питател ми, отличаю- щ и л с   тем, что, с целью обеспечени  регулировани  углового положени  оси вращени  шипа в пространстве относительно базопых поверхностей корпуса, повышени  точности сборки и определени  оптимальных Конструктивных параметров узла, сфе- риче|ские подп тники установлены в корпусе с возможностью радиального пере- меще|ни  и фиксации и выполнены е радиусом Кривизны, большим радиуса кривизны сопр жённых с ними сферических п т, при (этом оптимальные конструктивные пара- метры узла св заны соотношением

   0

   5

   0

   5

   H(ARi+(Rcl-VR 1-R ); - (RCH -VR&t-M )+(AR2 +

   г .

   + (RC2-VRЈ2-R )-(R02: ),

   где Н - суммарный осевой зазор между сферическими подп тниками и п тами, мм,

   ARi - расчетный зазор между верхними сферическими п той и подп тником, мм;

   RCI- радиус кривизны верхней сферической п ты, мм;

   RI - радиус внутреннего отверсти  верхнего сферического подп тника, мм;

   ROI радиус кривизны верхнего Сферического подп тника, мм;

   ARz- расчетный зазор между нижними сферическими п той и подп тником, мм;

   Rc2 радиус кривизны нижней сферической п ты, мм;

   R2 - радиус внутреннегаотверсти  нижнего сферического подп тника, мм;

   Roa радиус кривизны нижнего сферического подп тника, мм.

   Ј JV4

   9IIS6/.1

   фиг

   Фмг$