RU2068124C1

RU2068124C1 - Hydrostatic support

Info

Publication number: RU2068124C1
Application number: RU92011928A
Authority: RU
Inventors: О.П. Мулюкин; Д.Е. Чегодаев; Ю.К. Пономарев; М.А. Мальтеев; Ф.М. Шакиров; М.Ю. Смирнов; А.Д. Негодаев; Е.В. Колтыгин
Original assignee: Самарский государственный аэрокосмический университет им.С.П.Королева
Priority date: 1992-12-14
Filing date: 1992-12-14
Publication date: 1996-10-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: when rotor 2 is out of alignment with respect to bushing 3, disk 13 is out of alignment. The misalignment of the disk results in a nonuniform distribution of spaces over periphery between the disk and end faces of throttles 11. With decreasing the space the flow rate through the throttle drops. This results in rising the pressure and restoring force exerted on the disk in this zone. The rise of the pressure results in axial compression of porous flexible member 10 with throttle 11. The flow rate through the throttle drops and the pressure in chamber 7 and carrying space 6 rises. Journal 1 of the rotor begins to subject to an additional restoring force occurred. The increase in the space in the diametrically arranged throttle leads to the reverse effect. EFFECT: enhanced reliability. 2 dwg

Description

Изобретение относится к конструкции гидростатических опор, преимущественно для легких роторов, подверженных высоким динамическим нагрузкам. The invention relates to the construction of hydrostatic supports, mainly for light rotors, subject to high dynamic loads.

Известен гидростатический подшипник, содержащий составную обойму в виде концентрично расположенных втулок, несущие камеры, выполненные во внутренней втулке, а также входные дроссели, размещенные в наружной втулке (1). Known hydrostatic bearing containing a composite cage in the form of concentrically arranged bushings, bearing chambers made in the inner sleeve, as well as input chokes located in the outer sleeve (1).

демпфирование этого подшипника осуществляется за счет гидродинамических сопротивлений входных и выходных дросселирующих элементов и при высоких динамических нагрузках может оказаться недостаточным для обеспечения его виброустойчивости. damping of this bearing is carried out due to the hydrodynamic resistance of the input and output throttling elements and at high dynamic loads may not be sufficient to ensure its vibration resistance.

Известен гидростатический подшипник, взятый за прототип, содержащий составную обойму в виде концентрично расположенных втулок, несущие камеры, выполненные во внутренней втулке, а также входные дроссели, размещенные в наружной втулке, причем несущие камеры выполнены в виде углублений со стороны наружной поверхности внутренней втулки, а подшипник снабжен дросселирующими отверстиями, выполненными в дне каждой камеры и сообщающими камеру с рабочим зазором подшипника. В таком подшипнике жидкость помимо дросселирования во входных и выходных дросселирующих элементах проталкивается через отверстия в дне, имеющие значительное гидродинамическое сопротивление, и через зазор, образованный перемычками между отверстиями дна и цапфой вала. Так как величина этого зазора равна величинам выходных дросселирующих изделий, то он также будет иметь существенное гидродинамическое сопротивление. Таким образом, возникает дополнительный демпфирующий эффект. При этом некоторое снижение статической несущей способности подшипников, обусловленное дополнительным дросселированием в отверстиях дна, оказывается для легких роторов несущественным, так как статические нагрузки, действующие на опоры таких роторов, также невелики (2). Known hydrostatic bearing, taken as a prototype, containing a composite cage in the form of concentrically arranged bushings, bearing chambers made in the inner sleeve, as well as input chokes located in the outer sleeve, the bearing chambers made in the form of recesses from the outer surface of the inner sleeve, and the bearing is equipped with throttling holes made in the bottom of each chamber and communicating the chamber with the working clearance of the bearing. In such a bearing, in addition to throttling in the inlet and outlet throttling elements, the liquid is pushed through holes in the bottom that have significant hydrodynamic resistance and through a gap formed by jumpers between the bottom holes and the shaft journal. Since the size of this gap is equal to the values of the output throttling products, it will also have significant hydrodynamic resistance. Thus, an additional damping effect occurs. In this case, a slight decrease in the static bearing capacity of the bearings due to additional throttling in the bottom openings is not significant for light rotors, since the static loads acting on the supports of such rotors are also small (2).

Недостаток устройства не обеспечивается регулировка дросселирования жидкости из несущих камер в зависимости от перекоса цапфы ротора, что приводит к нестабильности параметров демпфирования и отрицательно сказывается на статической несущей способности. The disadvantage of this device is not ensured by adjusting the throttling of the liquid from the bearing chambers depending on the skew of the axle of the rotor, which leads to instability of the damping parameters and adversely affects the static bearing capacity.

В основу изобретения положена задача создания гидростатической опоры, обеспечивающей регулировку величины дросселирования жидкости из несущих камер в зависимости от перекоса цапфы ротора. The basis of the invention is the creation of a hydrostatic support, providing adjustment of the throttling fluid from the bearing chambers depending on the skew of the axle of the rotor.

Поставленная задача решается тем, что в гидростатической опоре, содержащей сцентрированный относительно ротора составной подшипник в виде концентрично расположенных втулок, размещенные в наружной втулке входные дроссели, а также выполненные во внутренней втулке несущие камеры и дросселирующие отверстия, новым является то, что она дополнительно снабжена размещенными на торце внутренней втулки дросселями, установленными на роторе с зазором относительно упомянутых дросселей диском, а также сообщающимися с дросселирующими отверстиями и с дросселем на торце внутренней втулки упруго-дросселирующими элементами, причем несущие камеры выполнены на рабочей поверхности внутренней втулки, а дросселирующие отверстия сообщены с входными дросселями наружной втулки. The problem is solved in that in a hydrostatic bearing containing a composite bearing centered relative to the rotor in the form of concentrically arranged bushings, input chokes located in the outer sleeve, as well as supporting chambers and throttling holes made in the inner sleeve, it is new that it is additionally equipped with placed at the end of the inner sleeve, throttles mounted on the rotor with a gap relative to the throttles by a disk, as well as communicating with throttling holes and with a throttle at the end of the inner sleeve by elastic throttling elements, the load-bearing chambers being made on the working surface of the inner sleeve, and the throttle openings in communication with the input chokes of the outer sleeve.

На фиг.1 представлен общий вид устройства,
фиг.2 разрез по А-А.Figure 1 presents a General view of the device,
figure 2 section along aa.

Опора содержит сцентрированный на цапфе 1 ротора 2 составной подшипник в виде концентрично расположенных втулок 3 и 4, образующих рабочий зазор 5 подшипника. На рабочей поверхности внутренней втулки 3 выполнен ряд симметрично расположенных по окружности несущих камер 6, а на внешней поверхности внутренней втулки, соответственно, полостей 7. В наружной втулке 4 расположены входные дроссели 8, сообщающиеся с помощью дросселирующих отверстий 9 через упруго-дросселирующие элементы 10 с несущими камерами 6, и дросселями 11 с дросселирующими каналами 12. Дроссели 11 расположены на торце внутренней втулки 3. Упруго-дросселирующие элементы 10 могут быть выполнены в виде пружины иди из пористой резины. В данном варианте дросселирующий элемент 10 выполнен из металлорезины, а дросселем служит полимеризованный (например, фторопластом-4) торец элемента с дросселирующим каналом 12. Выбор металлорезины в качестве материала обусловлен ее уникальным свойством изменять пористость, а, следовательно, и гидросопротивление при изменении объема и хорошими упругими свойствами. На роторе 2 размещен диск 13, закрепленный при помощи съемного стопорного кольца 14. В конструкции предусмотрена установка набора шайб 15, 16, при помощи которых обеспечивается требуемый зазор Δ между диском и торцами каждого из дросселей 11 (всего в конструкции предусмотрено 6 дросселей). Этим самым обеспечивается создание набора осевых подшипников: дроссель 11 диск 13, препятствующих смещению ротора в осевом направлении вправо. The support comprises a composite bearing centered on the trunnion 1 of the rotor 2 in the form of concentrically arranged bushings 3 and 4, forming a working clearance 5 of the bearing. On the working surface of the inner sleeve 3, a number of load-bearing chambers 6 symmetrically arranged around the circumference are made, and on the outer surface of the inner sleeve, respectively, of the cavities 7. In the outer sleeve 4 are the input chokes 8, communicating with the aid of the throttling holes 9 through the elastic-throttling elements 10 s supporting chambers 6, and chokes 11 with throttling channels 12. Chokes 11 are located at the end of the inner sleeve 3. Elastic-choking elements 10 can be made in the form of a spring or porous rubber. In this embodiment, the throttling element 10 is made of metal rubber, and the throttle is the polymerized (for example, fluoroplastic-4) end face of the element with a throttling channel 12. The choice of metal rubber as a material is due to its unique property of changing porosity and, therefore, hydroresistance when the volume and good elastic properties. A disk 13 is placed on the rotor 2, fixed by means of a removable locking ring 14. A set of washers 15, 16 is provided in the design, with which the required clearance Δ is provided between the disk and the ends of each of the chokes 11 (a total of 6 chokes are provided in the design). This ensures the creation of a set of axial bearings: throttle 11 disk 13, preventing the rotor from displacing in the axial direction to the right.

Опора работает следующим образом. The support works as follows.

При действии на ротор 2 поперечной силы или изгибающего момента происходит перекос его оси относительно оси втулки 3. Перекос диска 13, жестко связанного с ротором, приводит к неравномерному распределению по окружности зазоров D между диском и торцами дросселей 11. Уменьшение зазора в месте расположения одного из дросселей 11 вызывает снижение расхода через него и, соответственно, увеличение давления и восстанавливающей силы на диск 13 в этой зоне. Кроме того, возрастание давления приводит к осевому сжатию упруго-дросселирующего элемента 10 и соответствующему уменьшению расхода через него. При этом возрастает давление в полости 7 и несущей камере 6, что приводит к появлению дополнительной восстанавливающей силы на цапфу 1 ротора 2. Увеличение зазора в диаметрально расположенном дросселе приводит к обратному эффекту. When the transverse force or bending moment acts on the rotor 2, its axis is skewed relative to the axis of the sleeve 3. Skewing of the disk 13, rigidly connected with the rotor, leads to an uneven distribution of gaps D between the disk and the ends of the chokes 11. Reducing the gap at the location of one of throttles 11 causes a decrease in flow through it and, accordingly, an increase in pressure and restoring force to the disk 13 in this zone. In addition, the increase in pressure leads to axial compression of the elastic-throttling element 10 and a corresponding decrease in flow through it. This increases the pressure in the cavity 7 and the bearing chamber 6, which leads to the appearance of additional restoring force on the pin 1 of the rotor 2. An increase in the gap in the diametrically located throttle leads to the opposite effect.

Таким образом, предлагаемое устройство работает как радиально-упорный подшипник, плавно реагирующий на нагрузку, вызывающую смещение оси ротора в осевом и радиальном направлениях. К преимуществу предлагаемой конструкции следует также отнести возможность подстройки зазора D за счет несложной перестройки осевого положения диска на роторе, что открывает возможности использования унифицированных конструкций подшипников для подвески роторов в различных системах при отличающихся величинах давления рабочей среды. Thus, the proposed device operates as an angular contact bearing, smoothly responding to a load causing a displacement of the rotor axis in the axial and radial directions. The advantage of the proposed design should also include the possibility of adjusting the clearance D due to a simple adjustment of the axial position of the disk on the rotor, which opens up the possibility of using standardized bearing designs for suspending rotors in various systems with differing pressure values of the working medium.

Нетрудно заметить, что при знании угловых положений ротора с максимальным перекосом его оси, например, по результатам стендовых испытаний, возможна установка в подшипник для этих положений упруго-дросселирующих элементов, отличающихся по упруго-пористым свойствам от других таких элементов из принятого их набора. It is easy to see that if you know the angular positions of the rotor with a maximum skew of its axis, for example, according to the results of bench tests, it is possible to install in the bearing for these positions elastically-throttling elements that differ in elastic-porous properties from other such elements from their adopted set.

Все это, наряду с повышением качества демпфирования и расширения области применения подшипников, облегчает процесс их доводки на соответствие заданным параметрам. All this, along with improving the quality of damping and expanding the area of application of bearings, facilitates the process of fine-tuning them to meet specified parameters.

Claims

A hydrostatic bearing, comprising a composite bearing centered relative to the rotor in the form of concentric bushings, input chokes located in the outer sleeve, as well as supporting chambers and throttling holes made in the inner sleeve, characterized in that it is additionally equipped with chokes mounted on the end of the inner sleeve mounted on a rotor with a clearance relative to the mentioned throttles by a disk, as well as communicating with throttling holes and with throttles at the end of the inner sleeve elastic-throttling elements, and the bearing chambers are made on the working surface of the inner sleeve, and the throttling holes are in communication with the input chokes of the outer sleeve.