Гидростатодинамический подшипник

 

Использование для радиальных опор шпинделей металлорежущих станков, валов компрессоров и других машин. Сущность изобретенияподшипник содержит самоуста на вливающиеся антифрикционные вкладыши расположенные в гидростатических несущих карманах посредством сферических опорных элементов В донной части карманов укреплены сферические регулируемые упоры, ось которых смещена в направлении вращения вала относительно центра рабочей поверхности вкладыша Каждый вкладыш выполнен с цилиндрическим хвогтовиком, охватываемым кольцевой упругой манжетой Продольная ось хвостовика совмещена с осью, проходящей через„центры сфер опорного элемента и регулируемого упора. 3 ил.

СОК>3 COBETCKNX сОциллистических

РЕСПУБЛИК (51)5 Р 16 С 32!06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTKPhlTMHM

ПРИ ГКНТ СССР

К АВтОРО;ОМЧ Свидеп=льСтв / (21) 4842069/27 (22) 21,06.90 (46) 15.08,92. Бюл. М 30 (71) Харьковский поллтехнический институт (72) А,В.Першин (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1474348, кл. F 16 С 32/06, 1987, (54) ГИДРОСТАТОДИНАМИЧЕСКИЙ ПОДLLlИПНИК (57) NrnonüçoBàíèå: для радлальных опар шпинделей металларежущих станков, валов компрессоров и других машин. Сущность изобретения. подшипник содержит самаИзобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве радиальных опор шпинделей и металлоре>кунилх станков, валов турбин, компрессоров и других машин, Известен гидрастатический подшипник. содержащий охватывающую цапфу вала втулку с несущими карманами, Известен гидрадинамический подшипник с самаустанавливающимися вкладышами, Известен гидрастатодинамический подшипник шпиндельнаго узла шлифовального круга с П-образными несущими карманами.

Перемычки, ахватываемые карманами, спрофилираваны для усиления гидродинамического эффекта.

Известен газовый подшипник, внутри несущих карманов которого установлены свободно плавающие вкладыши, Рабочая поверхность вкладышей выступает над ци- линдрической внутренней поверхностью втулки, „„SU „„1754952 А1 устанавливающиеся антифрикционные вкладыши расположенные в гидростатических несущих карманах посредством сферических опорных элементов, В донной части карманов укреплены сферические регулиру-. емые упоры, ась которых смещена в направлении вращения вала относительно центра рабочей поверхности вкладыша, Каждый вкладыш выполнен с цилиндрическим хвастовиком, охватываемым кольцевой упругой манжетой. Продольная ось хвостовика совмещена с осью, проходящей через центры сфер опорного элемента и регулируемого упора. 3 ил.

Недостатками известных подшипников являются неполное использование совокупности гидростатической и гидродинамической подъемных сил либо невозможность индивидуальной регулировки высоты выступания рабочей поверхности вкладыша над внутренней цилиндрической поверхностью втулки.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является гидрастатодинамический подшипник, содержащий втулку с несущими карманами, самоустанавливающиеся антифрикционные вкладыши, расположенные в карманах посредством сферических опорных элеменTQB и закрРпленных в их донной части сферических регулируемых упоров; проходящая через центры сфер ось которых смещена в направлении вращения вала от носительно центра рабочей поверхности вкладыша, и рабочле поверхности которых смещены относительно рабочей йоверхности втулки в направлении оси вращения, а также размещенные межлу вкладышами и

1754952 донной частью карманов и закрепленные на последней кольцевые упругие манжеты.

Подшипник-прототип обеспечивает уравновешивание внешней радиальной нагрузки несущей силой смазочного слоя, возникающей в результате суммарного действия гидродинамических давлений в клиновидных зазорах между валом и самоустанавливающимися вкладышами, а также перейэдэ гидростатического давления в противолежащих карманах.

Недостатком прототипа является следующее.

Гдиростатическое давление в карманах может меняться в широких пределах в зависимости от нагрузки, но независимо от скорости вращения вала, Гидродинамическое давление в клиновидном зазоре между валом и вкладышем существенно:зависит от скорости вращения вала, и при нулевой скорости отсутствует вовсе, Ось сфериЧеского опорного элемента не проходит через центр вклэдь,ша, При нулевой скорости сколь>кения положение вкладыша определяется лишь силой гидростэтического давления, которая проходит через центр вкладыша и создает относительно центра сферической опоры момент, который опускает переднюю и поднимает заднюю кромки вкладыша в крайние положения.

В крайнем положении вкладыш будет удерживаться и после приведения вала во вращение до тех пор, пока гидродинамические силы не создадут опрокидывающего момента противоположного знака, достаточного для всплытия вкладыша. Все зто время задняя кромка вкладыша будет находиться нэ максимально близком к поверхности вала расстоянии, что повышает вероятность кромочного касания и следовательно способствует повышенному износу вкладыша, а значит, приводит к снижению долговечности.. Кроме того, в указанном крайнем положении вкладыша профиль клиновидного зазора не меняется, а после всплытия вкладыша хотя и меняется, но не соответствует оптимальному. Оптимальной профиль обеспечивается лишь плавающим вкладышем при отключенном источнике гидростатического давления, Неоптимальность профиля приводит к повышенному тепловыделению, перегреву смазки, связанному с ним падению вязкости и следовательно несущей способности, что может вызвать преждевременный выход изделия из строя.

Вероятность отказа повышается, э надежность снижается.

Цель изобретения —. повышение долговечности и надежности работы подшипника, Указанная цель догтигается тем, что

5 гидростатодинамический подшипник, содер>каший втулку с несущими карманами, самоустанэвливающиеся антифрикционные вкладыши, расположенные в карманах посредством сферических опорных злемен10 тов и закрепленных в их донной части сферических регулируемых в их. донной части сферических регулируемых упоров, проходящая через центры сфер 0cb которых смещена в направлении вращения вала l5 относительно центра рабочей поверхности вклэдьщ1а, и рабочие поверхности которых смещены относительно рабочей поверхно. сти втулки в направлении оси вращения, а также размещенные между вкладышами и

20 донной частью карманов и закрепленные на последней кольцевые упругие манжеты, согласно заявляемому техническому решению снабжен на тыльной стороне каждого вкладыша цилиндрическим хвостовиком, охва25 тываемым упомянутой кольцевой упругой манжетой, причем продольная ось хвостовика совмещена с осью, проходящей через центры сфер опорного элемента и регулируемого упора, 30 На фиг,1 представлен поперечный разрез гидростатодинамического подшипника; на фиг.2 — развертка поверхности скольжения; нэ фиг,3 — схема нагружения при действии радиальной Е и моментной М

35 нагрузок,.

Гидростатодинамический подшипник содержит два ряда смещенных друг относительно друга круглых в плане несущих карманов 1, охватывающих размещенные в них

4О самоустанавливэющйеся вкладыши 2, имеющие антифрикционное покрытие по поверхности скольжения 3, выступающей нэд наружной поверхностью карманов 4. Вкладыши сопрягаются по сфере с упорами 5, 45 ввинченными в корпус 6 с фиксацией контргайками 7 и обеспечивающими. регулировку радиального зазора между поверхностями скольжения 3 и вала 8. Карманы снабжены дросселями 9, выполненными в виде жикле50 ров для подачи смазочного материала под . давлением, Точка качания вкладыша смещена от его центра по направлению вращения вала на 0,1 диаметра вкладыша D для обеспечения оптимального сочетания несущей

55 способности смазочного слоя по вкладышу и нагрева смазки, вызванного потерями на вязкое трение в смазочном слое.

На тыльной стороне каждого вкладыша выполнен цилиндрический хвостовик 10, который по диаметру охватывает упругая. манжета 11, зэкрепленнэя нэ корпусе 6, не щей способности, благодаря тому, что вэл 8 препятствующая самоу тэновке вкладыша контактирует по всей энтифрикционной пои недопускэющэя высокое дэвление нэ ох- - верхности сэмоустанэвливающихся вклэвэченной ею части тыльной стороны вклэ- дышей 2, выступающей над нэружной дыша. Ось цилиндрического хвостовикэ 5 поверхностью 4 гидростатических проходит через центр сферы упора 5-точку карманов. Внешние нагрузки F u M уравнокачения вкладыша, . вешиваются реэкциями смазочного слоя Ri

Подшипник работает следующим обрэ- и Вц в оядэх карманов, Слив смазки осущезом. ствляется в торцы подшипника, Перед пуском в кэрмэны 1 через дрос- 10 Если при эксплуатации подшипникэ изсель 9 подается под высоким давлением вестен вектор рэдиальной или .моментной смазка, что обеспечивает разделение по- . постоянных нагрузок, повышение несущей верхностей скольжения вэлэи подшипника, способности возможно за счет индивидуэ также прижэтие вкладышей 4 к упорам 5, эльной по рядам вкладышей регулировки

Прижимэющэя сила возникэет вследствие 15 радиального зазора. перепада давлений нэ участке тыльной сто- Зэявляемый подшипник по сравнению роны вкладыша — торца хвостовикэ 10, ох- с прототипом отличается повышенной дол.вэченном манжетой 11, и соответствующем .: говечностью и надежность о зэ счет обеспеучастке рабочей поверхности вкладыша, чения оптимальной самоустановки представляющем собой проекцию хвосто- вкладыша нэ всех режимах работы, э также вика, Нэ оставшейся части вкладыша пере- 20 сни;кенными потерями на тренйе. пэд давления не возникает. Прижимэющая сила нэпрэвленэ по оси цилиндрического Ф о р м у л э и з о б р е т е н и я хвостовикэ 10, проходит через центр сферы Гидростэтодлнэмический подшипник, упора 5-точку качания вкладыша, не созда- содержащий втулку с несущими карманами, ет момент относительно укэзэнной точки сэмоустэнэвливэющиеся антифрикционкэчэния, и поэтому не влияет нэ режим са- 25 ные вклэдыши, расположенные в карманах моустановки вкладыша, посредством сферических опорных злеменПри вращении вэлэсугловойскоростью тов и закрепленных в их донной части сфевв смазочном слое между валом и вклады- рических регулируемых упоров, шем создается дополнительное гидродина- проходящая через "центры сфер, ось котомическоедэвление, которое складывается с 30 рых смещена з направлении вращения вале гидростэтическим давлением и увеличивэет относительно центра рабочей поверхности несущую способность подшипника, Вклэ- вкладыша и рабочие поверхности которых дыш поворэчивэется вокруг центрэ сферы смещены относительно рабочей поверхноупора 5 и занимает такое положение, в ко- сти втулки в нэправлении оси вращения, э тором сила гидродинамйческого давления 35 также размещенные между вкладышами и также проходит через центр сферы упора 5. донной частью карманов и закрепленные нэ

Двухрядная структура карманов 1 с рав- последней кольцевые упругие манжеты, о т ным взаимным смещением в радах обеспе-, л и ч э ю шийся тем, что, с целью повышечивэет равную несущую способность ния долговечности и надежности работы, подшипнику незэвисимо от ориентации каждый вкладыш нэ его тыльной стороне векторэ радиальной нагрузки F на упор 5 40 выполнен с цилиндрическим хвостовиком, или середину перемычки между камерами 1. охватываемым упомянутой кольцевой упруПри экстремальных радиальных F и момен- гой манжетой и продольная ось которого тных М нэгрузкэх исключены задиры нЭ совмещена с осью, проходящей через центкромкэх развитой длины обрэзующей, не-. ры сфер опорного злементэ и регулируемообходимой для обеспечения высокой несу- 45 ro упорэ, 1754952

Составитель А,Першин

Техред М.Моргентал

Корректор О, Густи

Редактор M.Циткина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2878 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при KHT СССР

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб„4/5