ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИК

Заявляемая полезная модель относится к машиностроению, конкретно к подшипникам для демпфирования радиальных колебаний быстровращающихся технологических машин, в частности для турбодетандеров, центробежных компрессоров и тому подобное.
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 полости 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 (Патент РФ №2262622 С2, дата приоритета 01.12.2003, дата публикации 20.10.2005, авторы: Шатохин С.Н., Красиков Т.Ю., RU).
Недостатками известного аналога являются низкая устойчивость при получении нежелательных колебаний, высокая вибрация втулки, а также повышенные фрикционные потери рабочей жидкости.
Известен гидростатический подшипник, содержащий корпус с кольцевым каналом для нагнетания смазки, вал, подвижную втулку с радиальными дросселирующими каналами, находящуюся в полости между корпусом и валом, 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 в подвижной втулке, с осевыми дросселирующими зазорами, сопряженные поверхности корпуса и вала с выполненными на валу проточками образуют зазоры для слива смазки (Патент РФ № 2467217 С1, дата приоритета 16.06.2011, дата публикации 20.11.2011, авторы: Пикалов Я.Ю., Брунгардт М.В. и др., RU)
Недостатками известного аналога являются повышенный расход рабочей жидкости, что ведет к потери мощности и неустойчивость устройства в области высоких частот эксплуатации.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному является гидростатический подшипник, содержащий вал и корпус, сопряженные поверхности которых образуют щелевой зазор основного несущего слоя смазки, корпус имеет радиальные дросселирующие каналы, сообщающиеся с источником нагнетания смазки, на торцах корпуса выполнены кольцевые выступы, с внутренней стороны которых установлены мембраны кольцевого типа, а внутри мембран герметично закреплены жесткие кольца, образуя с валом и корпусом, соответственно, осевые и радиальные дросселирующие щели, в корпусе выполнены камеры, симметрично расположенные относительно центральной поперечной плоскости, каждая из которых через соответствующий радиальный канал сообщена со щелевым зазором основного несущего слоя смазки. (Патент РФ №2534596 С2, дата приоритета 11.03.2013, дата публикации 27.11.2014, авторы: Коднянко В.А. и др., RU, прототип).
Недостатками прототипа являются сложность технологической сборки, долгая настройка конструкции из-за наличия регулятора и низкий срок работы мембраны, ведущий к снижению надежности.
Технической проблемой является создание более устойчивой конструкции для гашения радиальных колебаний.
Для решения технической проблемы предложен гидростатический подшипник, содержащий установленный на валу неподвижно закрепленный корпус, сопрягаемые поверхности которых образуют щелевой зазор несущего слоя смазки, сообщающееся с источником смазки радиальное нагнетательное отверстие, выполненное в корпусе, а также осевую и радиальную дросселирующую щели, сообщающиеся со щелевым зазором несущего слоя смазки для подачи в него рабочей жидкости. Новым является то, что корпус выполнен полым с закрепленными на нем торцевыми крышками, установленными на валу со щелевым зазором. В полости корпуса расположена установленная на валу со щелевым зазором и с возможностью перемещения в радиальном направлении плавающая упругая втулка, имеющая вогнутую наружную поверхность, образующую с внутренней поверхностью корпуса осевую дросселирующую щель. Между торцами плавающей упругой втулки и торцевыми крышками образованы радиальные дросселирующие щели. На вогнутой наружной поверхности плавающей упругой втулки и на внутренней поверхности корпуса равномерно расположены утопленные в них магнитные вставки с возможностью их взаимодействия для гашения резонансных колебаний. При этом взаимодействующие магнитные вставки установлены с расположением одноименных полюсов навстречу друг другу. На внутренней поверхности плавающей упругой втулки выполнены карманы, заполненные привулканизироваными в них сегментными вставками с постоянными магнитами, расположенными равномерно и оппозитно с возможностью взаимодействия магнитов с монополяризованными постоянными кольцевыми магнитами, которые установлены на валу, заподлицо с ним, в кольцевых канавках и симметрично расположены относительно центральной поперечной плоскости, причем, взаимодействующие магниты установлены с расположением одноименных полюсов навстречу друг другу. Кроме того, плавающая упругая втулка снабжена радиальным дросселирующим каналом, сообщающимся со щелевым зазором несущего слоя смазки.
Согласно полезной модели, плавающая упругая втулка выполнена из резины.
Согласно полезной модели, плавающая упругая втулка армирована соосной с ней металлической втулкой, снабженной отверстием, сообщающимся с радиальным дросселирующим каналом.
Согласно полезной модели, утопленные магнитные вставки выполнены в виде постоянных магнитов цилиндрической формы.
Технический результат, который может быть получен при реализации полезной модели, заключается в создании конструкции с повышенной устойчивостью при возникновении радиальных колебаний.
На фиг. 1 схематично показан гидростатический подшипник, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.
Гидростатический подшипник содержит уставленный на валу 1 неподвижно закрепленный корпус 2, снабженный торцевыми крышками 3, сопрягаемые поверхности которых образуют щелевой зазор несущего слоя 4, который выполнен по всей длине подшипника, при этом торцевые крышки 3 закреплены на корпусе 2 с помощью, например, болтов (условно не показано). Корпус 2 также снабжен радиальным нагнетательным отверстием 5. В полости корпуса расположена установленная на валу 1 со щелевым зазором 4 и с возможностью перемещения в радиальном направлении плавающая упругая втулка 6, имеющая вогнутую наружную поверхность, образующую с внутренней поверхностью корпуса 2 осевую дросселирующую щель 7. Между торцами плавающей упругой втулки 6 и торцевыми крышками 3 образованы радиальные дросселирующие щели 8. На внутренней поверхности корпуса 2 и на вогнутой наружной поверхности плавающей упругой втулки 6 равномерно расположены утопленные в них магнитные вставки 9, 10 в виде постоянных магнитов цилиндрической формы с возможностью их взаимодействия для гашения резонансных колебаний. При этом взаимодействующие магнитные вставки 9, 10 установлены с расположением одноименных полюсов навстречу друг другу. На внутренней поверхности плавающей упругой втулки 6 выполнены карманы 11, заполненные привулканизироваными в них сегментными вставками 12 с постоянными магнитами 13, расположенными равномерно и оппозитно с возможностью взаимодействия магнитов 13 с монополяризованными постоянными кольцевыми магнитами 14, которые установлены на валу 1, заподлицо с ним, в кольцевых канавках 15 и симметрично расположены относительно центральной поперечной плоскости. Причем, взаимодействующие постоянные магниты 13, 14 установлены с расположением одноименных полюсов навстречу друг другу для гашения радиальных колебаний. Кроме того, плавающая упругая втулка 6 снабжена радиальным дросселирующим каналом 16, сообщающимся со щелевым зазором 4 несущего слоя смазки. При этом плавающая упругая втулка 6 выполнена из резинового материала и может быть армирована сосной с ней металлической втулкой 17, снабженной отверстием, сообщающимся с радиальным дросселирующим каналом 16.
Гидростатический подшипник работает следующим образом. Гашение радиальных колебаний происходит при поддержании давления рабочей жидкости в щелевом зазоре 4 несущего слоя, которая поступает в него от источника через нагнетательное отверстие 5, осевую 7 и радиальные 8 дросселирующие щели, а также дросселирующий канал 16. При возникновении резонансных колебаний щелевой зазор с несущим слоем 4 изменяет свой объем в зависимости от давления смазки, вследствие перемещения плавающей упругой втулки 6 в радиальной направлении. Осевая дросселирующая щель 7 также начнет изменять свой рабочий объем, после чего происходит изменение силы магнитного взаимодействия между магнитной вставкой 9, установленной на внутренней поверхности корпуса 2, и магнитной вставкой 10. Одновременно с этим изменяется сила магнитного взаимодействия между постоянными магнитами 13 в привулканизированных сегментных вставках 12 в карманах 11 и монополяризованными магнитами 14, которые установлены в кольцевых канавках 15. В результате этого взаимодействия плавающая упругая втулка 6, армированная металлической втулкой 17 для придания жесткости, принимает исходное положение.