RU2298117C1

RU2298117C1 - Hydrostatic bearing

Info

Publication number: RU2298117C1
Application number: RU2005132058/11A
Authority: RU
Inventors: Яков Юрьевич Пикалов (RU); Яков Юрьевич Пикалов; Станислав Николаевич Шатохин (RU); Станислав Николаевич Шатохин
Priority date: 2005-10-17
Filing date: 2005-10-17
Publication date: 2007-04-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention can be used in radial-and-thrust supports of spindle units of metal-cutting machine tools. Proposed hydrostatic bearing has housing with ring and radial channels, shaft and movable bushing with radial channels. Bushing is found in space between housing and shaft. Radial channel in housing in made in form of throttling holes arranged over circumference or slot throttling clearance and it connects ring channel with step slot throttling clearance. Radial channels in bushing are made throttling.

EFFECT: reduced power losses at delivery of lubricant, no negative compliance both in radial and axial directions, increased load-bearing capacity of hydrostatic bearing.

3 dwg

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, 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 (пат. 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 for rotating the shaft (US Pat. US 4,381,126, class 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 formed at both ends of the sleeve 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 lubricant injection source. Parts of the prefabricated housing form slotted throttling gaps with the cylindrical surface of the shaft 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, кроме того, подшипник обладает незначительной отрицательной податливостью, что является причиной его малой нагрузочной способности.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 pumping the grease, in addition, the bearing has a slight negative flexibility, which is the reason for its low load capacity.

Задачей изобретения является создание гидростатического подшипника с меньшими потерями мощности на нагнетание смазки и имеющего отрицательную податливость, что ведет к повышению несущей способности подшипника.The objective of the invention is to provide a hydrostatic bearing with less loss of power for pumping lubricant and having a negative flexibility, which leads to an increase in the bearing capacity of the bearing.

Поставленная задача достигается тем, что в гидростатическом подшипнике, содержащем 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, согласно изобретению радиальный канал в корпусе выполнен в виде расположенных по окружности дросселирующих отверстий или щелевого дросселирующего зазора, соединяющий кольцевой канал, выполненный на наружной цилиндрической поверхности корпуса, со ступенчатым щелевым дросселирующим зазором, радиальные каналы втулки выполнены дросселирующими.This object is achieved in that in 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 throttling clearance with the shaft surface on the outer cylindrical surface of the sleeve annular protrusions are made at both ends, forming a stepped slotted throttling gap between the housing and the sleeve, according to the invention the radial channel in the housing is made in the form of throttling holes or a slotted throttling gap arranged around the circumference 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.

На фиг.1 показан продольный разрез гидростатического подшипника; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 с радиальным каналом корпуса, выполненным в виде расположенных по окружности дросселирующих отверстий; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1 с радиальным каналом корпуса, выполненным в виде щелевого дросселирующего зазора.Figure 1 shows a longitudinal section of a hydrostatic bearing; figure 2 - section aa in figure 1 with a radial channel of the housing, made in the form of throttling holes located around the circumference; figure 3 is a section aa in figure 1 with a radial channel of the housing, made in the form of a slotted throttling gap.

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 имеется радиальный канал 5 и соединенный с ним кольцевой канал 6, который выполнен на наружной цилиндрической поверхности корпуса 1 и сообщается с источником нагнетания смазки (на чертеже не показан). Радиальный канал 5 в корпусе 1 выполнен в виде расположенных по окружности дросселирующих отверстий (фиг.2) или в виде щелевого дросселирующего зазора (фиг.3). Сопряженные торцевые поверхности втулки 3 и корпуса 1 образуют щелевые дросселирующие зазоры 7. Для обеспечения радиальной стабилизации втулки 3 на ее внешней цилиндрической поверхности по обоим концам выполнены кольцевые выступы 8, образующие между корпусом 1 и втулкой 3 ступенчатый щелевой дросселирующий зазор 9. Во втулке 3 выполнены радиальные дросселирующие каналы 10, соединяющие ступенчатый щелевой дросселирующий зазор 9 с щелевым дросселирующим зазором 4. Щелевой дросселирующий зазор 11, образованный сопряженными цилиндрическими поверхностями вала 2 и корпуса 1, предназначен для слива 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 and forming a slotted throttling gap 4 with the surface of the shaft 2. In the housing 1 for supplying lubricant there is a radial channel 5 and an annular connected to it channel 6, which is made on the outer cylindrical surface of the housing 1 and communicates with a source of injection of lubricant (not shown). The radial channel 5 in the housing 1 is made in the form of throttling holes located around the circumference (FIG. 2) or in the form of a slotted throttling gap (FIG. 3). The conjugate end surfaces of the sleeve 3 and the housing 1 form slotted throttling gaps 7. To ensure radial stabilization of the sleeve 3 on its outer cylindrical surface, annular protrusions 8 are formed at both ends, forming a stepwise slotted throttling gap 9 between the housing 1 and the sleeve 3. The sleeve 3 is made radial throttling channels 10 connecting a stepwise slotted throttling gap 9 with a slotted throttling gap 4. A slotted throttling gap 11 formed by mating cylindrical the surfaces of the shaft 2 and housing 1, is designed to drain grease.

Подшипник работает следующим образом.The bearing operates as follows.

Радиальная нагрузка, действующая на вал 1, увеличивает (уменьшает) давление смазки в нагруженной (разгруженной) области 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 (уменьшая) поступление смазки в нагруженную (разгруженную) область несущего слоя. 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 в радиальном направлении. Это приводит к повышению несущей способности подшипника. Кроме того, такая конструкция подшипника обладает меньшими потерями мощности на нагнетание смазки.The radial load acting on the shaft 1 increases (decreases) the lubricant pressure in the loaded (unloaded) region 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 shifted in the direction of the load, further increasing ( reducing) the flow of lubricant into the loaded (unloaded) region of the bearing layer. 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 a negative bearing compliance in the radial direction. This leads to an increase in the bearing capacity of the bearing. In addition, this design of the bearing has less loss of power for pumping lubricant.

Claims

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 throttling clearance with the shaft surface, annular protrusions are made on the outer cylindrical surface of the sleeve at both ends, forming between the casing and the sleeve a stepwise slit throttling gap, characterized in that the radial channel in the casing is made in the form of throttling holes located around the circumference TIFA throttle gap or slit that connects the annular channel formed on the outer cylindrical surface of the housing with a stepped slotted throttling gap, radial channels formed throttling sleeve.