RU52618U1

RU52618U1 - HYDROSTATIC BEARING

Info

Publication number: RU52618U1
Application number: RU2005132111/22U
Authority: RU
Inventors: Станислав Николаевич Шатохин; Яков Юрьевич Пикалов
Priority date: 2005-10-17
Filing date: 2005-10-17
Publication date: 2006-04-10

Abstract

Устройство относится к области машиностроения и может применяться в радиально-упорных опорах шпиндельных узлов металлорежущих станков при использовании в качестве смазывающей среды как жидкостей, так и газов. Гидростатический подшипник, содержит корпус с радиальным и кольцевым каналами, для нагнетания смазки, вал и подвижную втулку, находящуюся в полости между корпусом и валом. Во втулке выполнены радиальные каналы, а на ее внешней цилиндрической поверхности по обоим концам выполнены кольцевые выступы. Кольцевые выступы, образуют между корпусом и втулкой ступенчатый щелевой дросселирующий зазор. Радиальные каналы во втулке являются дросселирующими, а на торцах втулки выполнены кольцевые выступы, образующие с внутренними торцами корпуса ступенчатые щелевые дросселирующие зазоры. На валу выполнен кольцевой бурт, который образует с сопряженными поверхностями корпуса и втулки щелевые дросселирующие зазоры.The device relates to mechanical engineering and can be used in angular contact bearings of spindle assemblies of metal-cutting machines when using both liquids and gases as a lubricating medium. The hydrostatic bearing comprises a housing with radial and annular channels for pumping lubricant, a shaft and a movable sleeve located in the cavity between the housing and the shaft. Radial channels are made in the sleeve, and annular protrusions are made on its outer cylindrical surface at both ends. The annular protrusions form a stepped slotted throttling gap between the housing and the sleeve. The radial channels in the sleeve are throttling, and annular protrusions are made on the ends of the sleeve, forming step slotted throttling gaps with the inner ends of the housing. An annular collar is made on the shaft, which forms slotted throttling gaps with the mating surfaces of the housing and the sleeve.

Description

Заявляемое устройство относится к области машиностроения и может применяться в радиально-упорных опорах шпиндельных узлов металлорежущих станков при использовании в качестве смазывающей среды как жидкостей, так и газов.The inventive device relates to the field of engineering and can be used in angular contact 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 4,381,126, 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 power cost of 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 к заявляемому техническому решению 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 The closest analogue to the claimed technical solution 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, ring protrusions are formed on both ends of the sleeve on both ends, forming between the housing and sleeve step 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

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.).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, а также уменьшенная несущая способность из-за малой отрицательной податливости.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, as well as reduced bearing capacity due to low negative compliance.

В основу предлагаемого технического решения положена задача создания гидростатического подшипника с меньшими потерями мощности на нагнетание смазки, имеющего большую отрицательную податливость, как в радиальном, так и в осевом направлениях, и как следствие имеющего увеличенную несущую способность также в обоих направлениях.The basis of the proposed technical solution is the task of creating a hydrostatic bearing with less loss of power for pumping a lubricant having a greater negative compliance, both in the radial and axial directions, and as a result having an increased bearing capacity in both directions.

Поставленная задача достигается тем, что в гидростатическом подшипнике, содержаем корпус с радиальным и кольцевым каналами, для нагнетания смазки, вал и подвижную втулку с радиальными каналами, находящуюся в полости между корпусом и валом, на внешней цилиндрической поверхности втулки по обоим концам выполнены кольцевые выступы, образующие между корпусом и втулкой ступенчатый щелевой дросселирующий зазор, радиальные каналы во втулке являются дросселирующими, на торцах втулки выполнены кольцевые выступы, образующие с внутренними торцами корпуса ступенчатые щелевые дросселирующие зазоры, на валу выполнен кольцевой бурт, который образует с сопряженными поверхностями корпуса и втулки щелевые дросселирующие зазоры.The problem is achieved in that in a hydrostatic bearing, we contain a housing with radial and annular channels, for pumping lubricant, a shaft and a movable sleeve with radial channels located in the cavity between the housing and the shaft, annular protrusions are made on the outer cylindrical surface of the sleeve at both ends, forming between the body and the sleeve a step gap slit throttling gap, the radial channels in the sleeve are throttling, annular protrusions are made on the ends of the sleeve, forming with the inner ends and a housing step throttling gap clearances, the shaft has an annular shoulder which forms a conjugated surfaces of the housing and the sleeve throttling slot clearances.

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. В корпусе 1 для подвода смазки выполнены радиальный и кольцевой каналы 4, 5, сообщенные с источником нагнетания смазки (на чертеже не показан). Для восприятия осевых нагрузок на валу 2 выполнен кольцевой бурт 6, который образует с сопряженными торцевыми поверхностями корпуса 1 и цилиндрической поверхностью подвижной втулки 3 щелевые дросселирующие зазоры 7 и 8. Во втулке 3 выполнены радиальные дросселирующие каналы 9, соединяющие кольцевой канал 5 с щелевым дросселирующим зазором 8. Для обеспечения радиальной стабилизации втулки 3, на ее внешней цилиндрической поверхности по обоим концам выполнены кольцевые выступы 10, образующие между корпусом 1 и втулкой 3 ступенчатый щелевой дросселирующий зазор 11, а для осевой стабилизации втулки 3, на ее торцах выполнены кольцевые выступы 12, образующие с торцами корпуса 1 ступенчатые щелевые дросселирующие зазоры 13. Через щелевые дросселирующие зазоры 14, образованные 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. In the housing 1 for the supply of lubricant made radial and annular channels 4, 5, communicated with the source of injection of lubricant (not shown ) To absorb axial loads, an annular collar 6 is made on the shaft 2, which forms slotted throttling gaps 7 and 8. With the mating end surfaces of the housing 1 and the cylindrical surface of the movable sleeve 3, radial throttling channels 9 are made in the sleeve 3, connecting the annular channel 5 with the slotted throttling gap 8. To ensure radial stabilization of the sleeve 3, annular protrusions 10 are formed on its outer cylindrical surface at both ends, forming a step slotted throttle between the housing 1 and the sleeve 3 an eluting gap 11, and for axial stabilization of the sleeve 3, annular protrusions 12 are made at its ends, forming stepwise slotted throttling gaps 13 with the ends of the housing 1. Through the slotted throttling gaps 14 formed by the cylindrical surfaces of the shaft 2 and the housing 1, the lubricant flows 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 (несущий слой упорной части подшипника образован щелевыми дросселирующими зазорами 7 и 13, а несущий слой радиальной части - щелевыми дросселирующими зазорами 8 и 14). При этом подвижная втулка 3 смещается в направлении действия нагрузки, дополнительно увеличивая поступление смазки в нагруженную область и уменьшая в разгруженную. В результате появившейся Radial and axial loads acting on the shaft increase the lubricant pressure in the loaded and decrease in the unloaded areas of the bearing layer (the bearing layer of the thrust bearing portion is formed by slotted throttling gaps 7 and 13, and the bearing layer of the radial portion is formed by slotted throttling gaps 8 and 14). In this case, the movable sleeve 3 is shifted 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

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, что позволяет повысить несущую способность подшипника также в обоих направлениях и уменьшить потери мощности на нагнетание смазки в подшипник.additional pressure difference in the loaded and unloaded regions of the bearing layer, the shaft 2 is shifted in the opposite direction to the load, which ensures negative bearing compliance, both in the radial and axial directions, which allows to increase the bearing capacity of the bearing in both directions and reduce losses power to inject grease into the bearing.

Claims

A hydrostatic bearing comprising a housing with radial and annular channels for injecting lubricant, a shaft and a movable sleeve with radial channels located in the cavity between the housing and the shaft, annular protrusions are formed at both ends of the sleeve on the outer cylindrical surface of the sleeve, forming a step gap between the body and the sleeve throttling clearance, characterized in that the radial channels in the sleeve are throttling, annular protrusions are made on the ends of the sleeve, forming stepwise with the inner ends of the housing e slotted throttling gaps, an annular collar is made on the shaft, which forms slotted throttling gaps with the mating surfaces of the housing and the sleeve.