RU2260722C1

RU2260722C1 - Hydrostatic bearing

Info

Publication number: RU2260722C1
Application number: RU2004108298/11A
Authority: RU
Inventors: С.Н. Шатохин (RU); С.Н. Шатохин; Я.Ю. Пикалов (RU); Я.Ю. Пикалов
Original assignee: Красноярский государственный технический университет (КГТУ)
Priority date: 2004-03-22
Filing date: 2004-03-22
Publication date: 2005-09-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: hydrostatic bearing comprises housing with radial and ring passages connected with the lubricant source, shaft, and movable bushing which is in the plane between the housing and shaft and defines throttling space between bushing and shaft. The outer cylindrical surface of the bushing at both ends are provided with ring projections that define step slot throttling spaces between the housing and bushing. The shaft has bearing collar whose face defines slot throttling spaces between the mating face surfaces of the housing and movable bushing. The bushing is provided with radial throttling passages which are in communication with the ring passage in the housing. The face surface of the bushing, which is mating to the face surface of the housing, is provided with the ring projection that defines the step slot throttling space.

EFFECT: reduced power loss.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может применяться в радиально-упорных опорах шпиндельных узлов металлорежущих станков и другого оборудования с вращающимися роторами при использовании в качестве смазывающей среды как жидкостей, так и газов.The invention relates to mechanical engineering and can be used in angular contact bearings of spindle assemblies of metal-cutting machines and other equipment with rotating rotors when both liquids and gases are used as a lubricating medium.

Известен гидростатический подшипник, содержащий корпус, вращающийся вал и подвижную втулку, находящуюся в полости между корпусом и валом. На поверхностях корпуса и вала, образующих с втулкой щелевые дросселирующие зазоры, выполнены несущие карманы, в которые через дросселирующие каналы вала и корпуса нагнетается смазка. Вращение от вала может передаваться втулке за счет сил вязкого трения в смазке, благодаря чему снижаются затраты мощности на вращение вала (патент США 4381126, кл. F 16 С 32/06, 1983 г.).Known hydrostatic bearing comprising a housing, a rotating shaft and a movable sleeve located in the cavity between the housing and the shaft. Bearing pockets are made on the surfaces of the housing and the shaft, which form slotted throttling gaps with the sleeve, into which grease is pumped through the throttling channels of the shaft and the housing. Rotation from the shaft can be transmitted to the sleeve due to viscous friction forces in the lubricant, thereby reducing the cost of power on the rotation of the shaft (US patent 4381126, CL F 16 C 32/06, 1983).

Недостатком подшипника является увеличенная положительная податливость, так как нагрузка воспринимается двумя последовательно расположенными несущими слоями с пассивной компенсацией расхода смазки, а также большой расход смазки.The disadvantage of the bearing is the increased positive compliance, since the load is perceived by two successive layers of layers with passive compensation of lubricant consumption, as well as a large lubricant consumption.

Наиболее близким аналогом изобретения является 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. Части сборного корпуса образуют щелевые дросселирующие зазоры с цилиндрической поверхностью вала и с торцевыми поверхностями втулки. 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, кл. F 16 C 32/06, 17/18, 2003 г.).The closest analogue of the invention is a hydrostatic bearing comprising a housing, a shaft and a movable sleeve located in the cavity between the housing and the shaft and forming a slotted throttling clearance with the shaft surface; annular protrusions are made at both ends on the outer cylindrical surface of the sleeve, forming stepwise between the housing and the sleeve slotted throttling gaps. 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 source of injection of lubricant. Parts of the prefabricated housing form slotted throttling gaps with a cylindrical shaft surface and with the end surfaces of the sleeve. 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, class F 16 C 32/06, 17/18, 2003 g.).

Недостатком подшипника является увеличенный расход смазки за счет ее слива через дренажные кольцевые полости, что приводит к значительному увеличению потерь мощности на нагнетание смазки.The disadvantage of the bearing is the increased consumption of grease due to its discharge through the drainage annular cavities, which leads to a significant increase in power losses for lubrication injection.

Задачей изобретения является создание гидростатического подшипника с активной компенсацией расхода смазки в несущем слое, имеющего отрицательную податливость как в радиальном, так и в осевом направлениях, и уменьшение потерь мощности на вращения вала.The objective of the invention is to provide a hydrostatic bearing with active compensation of lubricant consumption in the bearing layer, which has negative flexibility in both radial and axial directions, and reduce power losses due to shaft rotation.

Поставленная задача достигается тем, что в гидростатическом подшипнике, содержащим корпус с радиальным и кольцевым каналами, сообщенными с источником нагнетания смазки, 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, согласно изобретению вал имеет упорный бурт, торцевая поверхность которого образует с сопряженными торцевыми поверхностями корпуса и подвижной втулки щелевые дросселирующие зазоры, во втулке выполнены радиальные дросселирующие каналы, сообщающиеся с кольцевым каналом корпуса, на торцевой поверхности втулки, сопряженной с торцевой поверхностью корпуса, выполнен кольцевой выступ, образующий ступенчатый щелевой дросселирующий зазор.The problem is achieved in that in a hydrostatic bearing containing a housing with radial and annular channels in communication with a lubricant injection source, a shaft and a movable sleeve located in the cavity between the housing and the shaft and forming a slotted throttling clearance with the shaft surface on the outer cylindrical surface of the sleeve annular protrusions are made at both ends, forming stepwise slotted throttling gaps between the housing and the sleeve, according to the invention, the shaft has a thrust shoulder, the end surface of It forms slotted throttling gaps with conjugated end surfaces of the housing and the movable sleeve, radial throttling channels are made in the sleeve that communicate with the annular channel of the housing, and an annular protrusion is formed on the end surface of the sleeve mating with the end surface of the housing.

На чертеже показан продольный разрез гидростатического подшипника.The drawing shows a longitudinal section of a hydrostatic bearing.

Гидростатический подшипник состоит из сборного корпуса 1, вала 2 и подвижной втулки 3, находящейся в полости между корпусом 1 и валом 2 и образующей с поверхностью вала 2 щелевой дросселирующий зазор 4. В корпусе 1 для подвода смазки имеются радиальный и кольцевой каналы 5 и 6, сообщенные с источником нагнетания смазки (на чертеже не показан). Для восприятия осевых нагрузок вал 2 содержит упорный бурт 7, торцевая поверхность которого образует с сопряженными торцевыми поверхностями корпуса 1 и подвижной втулки 3 щелевые дросселирующие зазоры 8 и 9. Во втулке 3 выполнены радиальные дросселирующие каналы 10, сообщающиеся с кольцевым каналом 6. Для обеспечения радиальной стабилизации втулки 3 на ее внешней цилиндрической поверхности по обоим концам выполнены кольцевые выступы 11, образующие между корпусом 1 и втулкой 3 ступенчатые щелевые дросселирующие зазоры 12, а для осевой стабилизации втулки 3 на ее торцевой поверхности выполнен кольцевой выступ 13, образующий с торцевой поверхностью корпуса 1 ступенчатый щелевой дросселирующий зазор 14. Через щелевой дросселирующий зазор 9 и щелевой дросселирующий зазор 15, образованный цилиндрическими поверхностями вала 2 и корпуса 1, смазка поступает на слив.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 and forming a slotted throttling gap 4 with the surface of the shaft 2. In the housing 1 for the supply of lubricant there are radial and annular channels 5 and 6, communicated with the source of injection of lubricant (not shown in the drawing). To absorb axial loads, shaft 2 contains a thrust collar 7, the end surface of which forms slotted throttling gaps 8 and 9 with the mating end surfaces of the housing 1 and the movable sleeve 3. Radial throttling channels 10 are made in the sleeve 3, communicating with the annular channel 6. To ensure radial stabilization of the sleeve 3 on its outer cylindrical surface at both ends are made of annular protrusions 11, forming between the housing 1 and the sleeve 3 step slotted throttling gaps 12, and for axial stabilization ii sleeve 3 at its end surface an annular protrusion 13 forming the end face of the housing 1 a stepped slit throttling gap 14. Through slit gap throttling the throttle 9 and the slit gap 15 formed by the cylindrical surfaces of the shaft 2 and the housing 1, the lubricant is supplied to the drain.

Подшипник работает следующим образом.The bearing operates as follows.

Радиальные и осевые нагрузки, действующие на вал, увеличивают давление смазки в нагруженной и уменьшают в разгруженной областях несущего слоя, образованного сопряженными поверхностями вала 2, корпуса 1 и подвижной втулки 3. При этом подвижная втулка 3 смещается в направлении действия нагрузки, дополнительно увеличивая поступление смазки в нагруженную область и уменьшая в разгруженную. В результате появившейся дополнительной разности давлений в нагруженной и разгруженной областях несущего слоя вал 2 смещается в направлении, противоположном действию нагрузки, чем обеспечивается отрицательная податливость подшипника как в радиальном, так и в осевом направлениях.Radial and axial loads acting on the shaft increase the pressure of the lubricant in the loaded and reduce in the unloaded areas of the bearing layer formed by the mating surfaces of the shaft 2, the housing 1 and the movable sleeve 3. In this case, the movable sleeve 3 is displaced in the direction of the load, further increasing the flow of lubricant into the loaded area and decreasing into the unloaded. As a result of the additional pressure difference in the loaded and unloaded areas of the bearing layer, the shaft 2 is displaced in the opposite direction to the load, which ensures negative bearing compliance in both radial and axial directions.

Claims

A hydrostatic bearing comprising a housing with radial and annular channels in communication with a lubricant injection source, a shaft and a movable sleeve located in the cavity between the housing and the shaft and forming a slotted throttling clearance with the shaft surface, annular protrusions are made on the outer cylindrical surface of the sleeve at both ends, forming between the case and the sleeve step gap slit choke gaps, characterized in that the shaft has a thrust shoulder, the end surface of which forms with the conjugate end the surfaces of the housing and the movable sleeve have slotted throttling gaps, radial throttling channels are made in the sleeve that communicate with the annular channel of the housing; an annular protrusion is formed on the end surface of the sleeve mating with the end surface of the housing, forming a stepped slotted throttling gap.