Газостатический подшипник
Изобретение относится к машиностроению, в частности к газостатическим подшипникам и может быть использовано в металлорежущих станках. Цель изобретения - повышение несущей способности путем обеспечения самоустановки втулки и повышения устойчивости на режимах нулевой и отрицательной податливости. Газостатический подшипник содержит установленную в корпусе на упругом подвесе втулку, охватывающую цапфу вала. Во втулке образованы управляющие камеры, которые сообщены с рабочим зазором между втулкой и валом посредством радиальных каналов, которые вместе с каналами подвода в корпусе реализуют принцип двойного дросселирования в магистрали нагнетания. Для обеспечения самоустановки на внутренней поверхности втулки со стороны ее торца выполнена кольцевая проточка для уменьшения длины участка дросселирования на внутренней поверхности втулки и для изменения плеча, на котором действуют реактивные моменты, обусловленные действием перекоса и изгиба при консольном нагружении вала. Подшипник позволяет устранить возникновение кромочных давлений и обеспечить устойчивую работу на режимах нулевой и отрицательной податливости и получить на этих режимах линейную нагрузочную характеристику. 3 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
PECflVSËÈÍ (51)5 F 16 С 32/Об
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ подвесе в виде кольцевых прокладок 2 и продольных перегородок 3 втулку 4, охватывающую цапфу вала 5. Подшипник содержит также управляющие камера
6, образованные. внутренней поверхностью корпуса 1, наружной поверхностью втулки 4 и упругим подвесом.
Управляющие камеры 6 сообщены с рабочич зазором между втулкой 4 и валом 5 посредством радиальных каналов
7, выполненных во втулке 4. В корпу се 1 имеются каналы 8 подвода для соединения управляющих камер 6 через входной дроссель с источником подачи
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (2!) 4217776/31-27 (22) 27.03.87 (46) 07.09.90. Бюл. 11 33 (71) Красноярский политехнический институт (72) С.Н.Шатохин, В.И.Шахворостов и Ю.А.Пикалов (53) 621.822.5(088.8) (56) Патент Великобритании
У 1467911, кл. F 16 С 32/06, 1977. (54) ГАЗОСТАТИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИК (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к газостатическим подшипникам, и может быть использовано в металлорежущих станках.
Цель изобретения — повышение несущей способности путем обеспечения самоустановки втулки и повышения устойчивости на режимах нулевой и отрицательной податливости. Газостатический подшипник содержит установленную в корпусе на упругом подвесе втулку, Изобретение относится к машиностроению л может быть использовано в металлорежущих станках.
Целью. изобретения является повышение несущей способности путем обеспечения самоустановки втулки и повышения устойчивости на режимах нулевой и отрицательной податливости.
На фиг.1 схематично показан гаэо. статический подшипник, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг,3 — развертка упругого подвеса.
Газостатический подшипник содержит установленную в корпусе 1 на упругом
2 схватывающую цапфу вала. Во втулке образованы управляющие камеры, которые сообщены с рабочим зазором между втулкой и валом посредством радиальных каналов, которые вместе с канала-. ми подвода в корпусе реализуют прин.."1;. цип двойного дросселирования в магистрали нагнетания. Для обеспечения самоустановки на внутренней поверхности втулки со стороны ее торца выполнена кольцевая проточка для уменьшения длины участка дросселирования на внутренней поверхности втулки и для изменения плеча, на котором дей-,. ствуют реактивные моменты, обусловленные действием перекоса и изгиба прн
Ю консольном нагружении вала. Подшипник позволяет устранить возникновение кромочных давлений и обеспечить устойчивую работу на режимах нулевой и отрицательной податливости и получить на этих режимах линейную нагрузочную Е характеристику; 3 ил.
1590727
I смазки (не показан). Каналы 8 подво;.да выполнены по типу простая диафрагма, а радиальные каналы 7 - по типу кольцевая диафрагма, что позволяет реализовать принцип двойного дросселирования в магистрали нагнетания, На внутренней поверхности втулки 4 со стороны ее торца выполнена кольцевая проточка 9. При этом длина участ- 1ð ка дросселнрования уменьшена до величины, которая может быть найдена из выражения
2МКа
1, - Ь - го- — -,--, р н ?, Qg ° t5 где L — длина рабочего участка втулки; — длина наружной поверхности
Н
3 втулки; ширина кольца упругого эле 2g мента;
И вЂ” угол поворота оси вала.в средней части цапфы, обусловленный его перекосом и изгибом йод действием консольной 25 нагрузки;
К - радиальная податливость не0. сущего газового слоя;
1 — эксцентриситет вала относиС тельно втулки в средней час- О ти цапфы, обусловленный податливостью несущего газового слоя; — угловая податливость упруго1
ro элемента. 35
Линейная нагрузочная характеристика подшипника на режимах нулевой и отрицательной податливости обеспечивается выполнением входных дросселей управляющих камер б,с постоянным со- щ противлением.
Газостатнческий подшипник работает следующим образом.
Смазка, поступающая от источника через каналы 8 типа простой диафраг- 45 мы, попадает в управляющие камеры б.
Отсюда смазка по радиальным каналам
7.типа кольцевой диафрагмы поступает в рабочий зазор, образованный валом
5 и внутренней рабочей поверхностью втулки 4. Далее газ течет по направлению к торцам подшипника, где выходит .
s окружающую атмосферу.
Под действием консольной нагрузки
Х вал 5 изгибается, смещается относительно втулки 4 и поворачивается относительно корпуса I. При этом
Й нагруженной и разгруженной части несущего газового слоя давление газа соответственно увеличивается и уменьшается. Разность этих давлений приводит к образованию вектора радиальной ре акции не суще i о г а зов ог О слоя, действующей на втулки 4 со стороны вала 5. При этом вектор радиальной реакцич создает усредненное давление по рабочей площади втулки, воспринимающей нагрузку.
Одновременно в нагруженной (нижней) и разгруженной (верхней) управляющих камерах б возникает разность давлений, создающая реактивную силу.
Эта сила действует на втулку 4 противоположно вектору радиальной реакции несущего газового слоя и смещена от нее в сторойу удаления от нагруженного конца вала 5. Разность этих сил уравновешивается за счет раДиальной реакции упругого подвеса, возникающей при смещении втулки 4 относительно корпуса i, Смещение втулки 4 относительно корпуса 1 противоположно по направлению смещению вала 5 относительно втулки 4.
Реактивный момент, создаваемый парой сил, поворачивает втулку на угол р,, Обеспечивая ее самоустановку. Величина угла поворота Оси вала в средней части цапфы, обусловленного его перекосом и изгибом, может быть найдена из выражения
Я, (6= 1 (L — 2о — L ) с м
2Kñ которое и определяет длину участка дросселиров ания L )1 пОЗВ Оляюще ГО реализовать в подшипнике активную компенсацию радиального и углового перемещения вала 5, повышая тем самым жесткость и несущую способность уз.ла.
Изобретение позволяет расширить диапазон воспринимаемых нагрузок за счет самоустановки втулки Относительно вала и устранить кромочные давления. При этом обеспечивается устойчивая работа подшипника при Отрицательной податливости за счет двойного дросселирования при наддуве.
Формула изобретения
Газостатический подшипник, содержащий установленную в корпусе на упругом подвесе в виде кольцевых прокладок с продольными перегородками и охватывающую цапфу вала втулку., образованные внутренчей поверхностью кор5 !596727 б пуса, наружной поверхностью втулки рабочего участка втулки L определяи упругим подвесом управляюшие ка- ется нэ следующего выражения: меры, сообщенные посредством радиаль- - L 2 f 2Ф К . ных каналов во втулке с рабочим за- 9 " 1с g зором, а также выполненные в корпу- 5 где L H — длина наружной поверхности се каналы подвода для соединения втулки; управляющих камер через входной 3 - ширина кольца упругого эледроссель с источником подачи смазки, мента; отличающийся .тем, что, 0 - угол поворота оси вала в с целью повышения несущей способиос- средней части цапфы в услоти путем обеспечения самоустановки виях консольной нагрузки; втулки и повышения устойчивости Sa Кс — радиальная податливость режимах нулевой и отрицательной по-. несущего газового слоя; датлнвости, на внутренней поверхнос- > 1 — эксцентриситет вала относити втулки со стороны одного из ее тельно втулки в средней час+ торцов выполнена кольцевая проточка, ти цапфы; входной дроссель выполне. с постоян- (— угловая податливость упругоным проходным сечением, а длина ro элемента.
1590727
Сос т авитель Т. Хромова
Техред Л. Сердюкова Корректор Т.Малец
Редактор И.Горная
Заказ 2625 Тираж 527 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
