Газостатический подшипник

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно может использоваться в машинах и аппаратах с вращающимися деталями, работающими в условиях газовой смазки, например в шпинделях металлообрабатывающих станков. Газостатический подшипник состоит из корпуса, камеры, сообщающейся с подводящей магистралью с установленным внутри корпуса вкладышем, закрывающим камеру. Вкладыш выполнен в виде втулки из газонепроницаемого материала и пористых вставок. Пористые вставки установлены в отверстиях втулки и выполнены в виде шпонок. Вставки расположены в два ряда таким образом, что длина раздвижки линий наддува между одной парой вставок, находящихся напротив друг друга, равна 0,7 длины подшипника, а длина раздвижки линий наддува последующей пары вставок равна 0,5 длины подшипника. Причем указанное соотношение чередуется между парами вставок каждого ряда. Длина раздвижки линий определяет расстояние между центрами вставок каждого ряда по оси симметрии, перпендикулярной торцам подшипника. Технический результат: повышение качества обработки поверхности изделия за счет снижения угла смещения вала. 3 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно может использоваться в машинах и аппаратах с движущимися деталями, работающими в условиях газовой смазки, например в шпинделях металлообрабатывающих станков.

Уровень техники заявляемого изобретения известен из устройства, состоящего из корпуса, камеры, сообщающейся с подводящей магистралью с установленным внутри корпуса вкладышем, закрывающим камеру, при этом вкладыш выполнен в виде втулки, выполненной из газонепроницаемого материала и пористых вставок, установленных в отверстиях втулки, пористые вставки выполнены в виде шпонок и расположены в два ряда, длина каждой вставки равна 0,20-0,25 длины подшипника, ширина каждой вставки равна 0,15-0,20 диаметра подшипника, количество вставок равно 6-8, а в качестве пористого материала используют термически обработанную древесину (патент РФ №2196926, опубл. 2003 г.).

При вращении вала, установленного в опорах скольжения, неизбежно возникает перекос вала, приводящий к его биению. Перекос вала определяется углом смещения γ, фиг.1. Чем больше угол смещения, тем заметнее биение вала, что в свою очередь сказывается на качестве обработки поверхности изделия. С целью поддержания нормальной работы вала в условиях перекоса необходимо, чтобы восстанавливающий момент смазочного слоя имел такое значение, которое смогло уменьшить угол смещения вала. Повышение значения восстанавливающего момента обеспечивается увеличением среднего плеча l элементарных сил давления F относительно геометрического центра опоры (фиг.1).

Недостатком известного газостатического подшипника является значительная величина угла смещения вала, обусловленного расположением пористых вставок.

Задачей заявляемого изобретения является повышение качества обработки поверхности изделия.

Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в снижении угла смещения вала.

Указанный технический результат достигается заявляемым газостатическим подшипником, в котором пористые вставки, установленные в газонепроницаемой втулке, расположены в два ряда таким образом, что длина раздвижки линий наддува между одной парой вставок, находящихся напротив друг друга, равна 0,7 длины подшипника, а длина раздвижки линий наддува последующей пары вставок равна 0,5 длины подшипника, при этом указанное соотношение чередуется между парами вставок каждого ряда, а длина раздвижки линии определяет расстояние между центрами вставок каждого ряда по оси симметрии, перпендикулярной торцам подшипника.

Заявляемое расположение вставок увеличивает среднее плечо элементарных сил давления относительно геометрического центра опоры, что в свою очередь повышает значение восстанавливающего момента смазочного слоя и ,как следствие, направлено на уменьшение угла смещения оси вращения вала. Уменьшение угла смещения γ вала в зависимости от выбранного расположения пористых вставок подтверждается экспериментально.

Для эксперимента были выбраны подшипники со следующими соотношениями параметров:

Исследуемый объект	Длина подшипника, L	Диаметр подшипника, D	Длина каждой вставки, t	Ширина каждой вставки, а	Кол-во вставок в одном ряду наддува, n	Раздвижка линии наддува в одном ряду, b	Раздвижка линии наддува в другом ряду, b1
Заявляемый подшипник	60 мм	50 мм	0,25 L	0,1 L	8	0,7 L	0,5 L
Известный подшипник	60 мм	50 мм	0,25 L	0,1 L	8	0,6 L	0

На фиг.2 показана зависимость относительного угла смещения вала от удельного восстанавливающего момента заявляемого подшипника и известного подшипника, где γ - угол смещения, L - длина подшипника, с - средний радиальный зазор между валом и втулкой, , М - восстанавливающий момент смазочного слоя, D - диаметр подшипника, p_s - избыточное давление наддува газа.

Позицией 1 обозначена зависимость относительного угла смещения от удельного восстанавливающего момента для заявляемого подшипника, позицией 2 - то же самое для известного подшипника. Из представленных зависимостей видно, что во всем диапазоне изменения восстанавливающего момента заявляемый подшипник имеет более низкое значение угла смещения.

На фиг.2 представлена схема расположения вала в подшипнике, на фиг.3 представлен общий вид газостатического подшипника с пористыми вставками, где: 1 - камера, сообщающаяся с подводящей магистралью; 2 - пористая вставка; 3 - подводящая магистраль; 4 - газонепроницаемая втулка; 5 - корпус.

Работа газостатического подшипника осуществляется следующим образом.

Через подводящую магистраль смазочный материал поступает в камеру. Через пористые вставки, установленные в отверстиях газонепроницаемой втулки, смазочный материал поступает в зазор между вкладышем подшипника и валом. Подъемная сила подшипника создается за счет разности давлений в нагруженной (нижней) и ненагруженной (верхней) частях подшипника. Расположение вставок с заявленной длиной линии раздвижки каждого ряда наддува способствует уменьшению угла смещения вала при его вращении, что, в свою очередь, направлено на повышение качества обработки поверхности изделия.

Газостатический подшипник, состоящий из корпуса, камеры, сообщающейся с подводящей магистралью с установленным внутри корпуса вкладышем, закрывающим камеру, при этом вкладыш выполнен в виде втулки из газонепроницаемого материала и пористых вставок, установленных в отверстиях втулки, пористые вставки выполнены в виде шпонок и расположены в два ряда, отличающийся тем, что пористые вставки расположены в два ряда таким образом, что длина раздвижки линий наддува между одной парой вставок, находящихся напротив друг друга, равна 0,7 длины подшипника, а длина раздвижки линий наддува последующей пары вставок равна 0,5 длины подшипника, при этом указанное соотношение чередуется между парами вставок каждого ряда, а длина раздвижки линий определяет расстояние между центрами вставок каждого ряда по оси симметрии, перпендикулярной торцам подшипника.