ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИК
HYDROSTATIC BEARING

Заявляемое устройство 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.
Известен гидростатический подшипник, содержащий корпус с радиальным каналом, сообщенным с источником нагнетания смазки, вал и подвижную втулку, находящуюся в полости между корпусом и валом и образующую с поверхностью вала щелевой дросселирующий зазор. В средней плоскости подшипника с внешней стороны втулки выполнен кольцевой канал, сообщенный с источником нагнетания смазки. Внешняя цилиндрическая поверхность втулки имеет по обоим концам кольцевые выступы и образует с корпусом ступенчатый дросселирующий зазор. Между корпусом и валом и между торцевыми поверхностями втулки и корпусом образованы щелевые дросселирующие зазоры. В средней части подвижной втулки между кольцевым каналом и щелевым дросселирующим зазором, разделяющим вал и подвижную втулку, выполнен щелевой зазор, являющийся демпфирующим дросселем. Щелевые дросселирующие зазоры между поверхностями подвижной втулки и корпуса, сопряженные с поверхностью вала, образуют дросселирующую щель ступенчатой формы (патент РФ №2262622, МПК F16C 17/18, 32/06, опубл. 2005 г.).
Недостатками подшипника являются узкий активный диапазон, большой расход смазки в нагруженном состоянии и невозможность воспринимать осевые нагрузки.
Наиболее близким аналогом изобретения является гидростатический подшипник, содержащий корпус с кольцевым и радиальным каналами для нагнетания смазки, вал и подвижную втулку с радиальными каналами. Втулка находится в полости между корпусом и валом. Радиальный канал в корпусе выполнен в виде расположенных по окружности дросселирующих отверстий или щелевого дросселирующего зазора и соединяет кольцевой канал со ступенчатым щелевым дросселирующим зазором. Радиальные каналы втулки выполнены 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 (патент РФ №2298116, МПК F16C 32/06, 17/10, опубл. 27.04.2007 г.).
Недостатками подшипника являются узкий активный диапазон нагрузок, так как применяется активное управление перемещениями вала только по давлению в смазочном слое, и большие потери мощности на нагнетание смазки в нагруженном состоянии потому, что с ростом нагрузки расход смазки увеличивается.
Техническим результатом изобретения является расширение активного диапазона нагрузок, а также снижение потерь мощности на нагнетание смазки.
Задача для решения технического результата достигается тем, что в гидростатическом подшипнике, содержащем корпус с кольцевым каналом для нагнетания смазки, вал, подвижную втулку с радиальными дросселирующими каналами, находящуюся в полости между корпусом и валом, согласно изобретению корпус снабжен дополнительным кольцевым каналом для нагнетания смазки, причем оба кольцевых канала расположены по краям подвижной втулки симметрично относительно продольной плоскости подшипника, сопряженные поверхности подвижной втулки и корпуса образуют радиальный и осевые управляющие дросселирующие зазоры, а сопряженные поверхности вала и подвижной втулки образуют радиальный и осевые дросселирующие зазоры, на внешней цилиндрической поверхности подвижной втулки выполнены карманы, соединенные радиальными дросселирующими каналами с радиальным дросселирующим зазором, а на торцевых поверхностях подвижной втулки выполнены карманы, соединенные диагональными дросселирующими каналами, выполненными во втулке, с осевыми дросселирующими зазорами, сопряженные поверхности корпуса и вала, с выполненными на нем проточками, образуют зазоры для слива смазки.
На фиг.1 показан продольный разрез гидростатического подшипника; на фиг.2 - разрез A-A на фиг.1.
Гидростатический подшипник состоит из корпуса 1, вала 2, подвижной втулки 3, находящейся в полости между корпусом 1 и валом 2. По краям подвижной втулки 3 симметрично относительно продольной плоскости подшипника выполнены кольцевые каналы 4 и 5, расположенные в корпусе 1, которые сообщаются с источником нагнетания смазки (на чертеже не показан). Сопряженные поверхности подвижной втулки 3 и корпуса 1 образуют управляющий радиальный дросселирующий зазор 6 и осевые управляющие дросселирующие зазоры 7, а сопряженные поверхности вала 2 и подвижной втулки 3 образуют радиальный дросселирующий зазор 8 и осевые дросселирующие зазоры 9. На внешней цилиндрической поверхности подвижной втулки 3 выполнены карманы 10, соединенные радиальными дросселирующими каналами 11 с радиальным дросселирующим зазором 8, а на торцевых поверхностях подвижной втулки расположены карманы 12, соединенные диагональными дросселирующими каналами 13, выполненными во втулке, с осевыми дросселирующими зазорами 9, сопряженные поверхности корпуса 1 и вала 2, с выполненными на нем проточками 14, образуют зазоры 15 для слива смазки.
Подшипник работает следующим образом.
Смазка, нагнетаемая в кольцевые каналы 4 и 5, через радиальный управляющий дросселирующий зазор 6 и осевые управляющие дросселирующие зазоры 7, попадает в радиальные карманы 10 и торцевые карманы 12, откуда через радиальные дросселирующие каналы 11, диагональные дросселирующие каналы 13 поступает в радиальный дросселирующий зазор 8 и осевые дросселирующие зазоры 9, далее отводится на слив через кольцевые проточки 14 и зазоры 15.
Радиальная и/или осевая нагрузка, действуя на вал 2, увеличивает (уменьшает) давление смазки в нагруженной (разгруженной) области несущего слоя. Через радиальные каналы 11 изменения давлений передаются в карманы 10, 12 подвижной втулки 3. Возникшая разность давлений между нагруженными и разгруженными карманами 10, 12 смещает подвижную втулку 3 навстречу нагрузке. В соответствующей области несущего слоя, сопротивление радиального управляющего дросселирующего зазора 6 и/или осевого управляющего дросселирующего зазора 7 уменьшается (увеличивается), что вызывает возрастание (снижение) расхода смазки, поступающей через карманы 10, 12 и каналы 11 и/или 13 в нагруженную (разгруженную) часть несущего слоя. Радиальный дросселирующий зазор 8 и/или осевые дросселирующие зазоры 9, уменьшаясь (увеличиваясь), локально снижают (увеличивают) расход смазки. Это приводит к дополнительному увеличению разности давлений между нагруженной и разгруженной областями несущего слоя подшипника, смещающей вал 2 в направлении противоположном действию нагрузки, чем обеспечивается отрицательная податливость. Таким образом, расширяется активный диапазон нагрузок, а также снижаются потери мощности на нагнетание смазки.