ГИДРОСТАТИЧЕСКАЯ ОПОРА
HYDROSTATIC BEARING

Изобретение относится к области машиностроения и может применяться, например, в гидростатических направляющих металлорежущих станков.
Известна гидростатическая опора, содержащая выполненный с несущим карманом и центральным подводящим каналом плавающий опорный элемент, контактирующий с направляющей и расположенный в полости корпуса, соединенном с источником нагнетания рабочей жидкости (Авторское свидетельство СССР №363569, Кл. В23Q 1/02, 1970).
Недостатком опоры является низкая нагрузочная способность и невозможность получить отрицательную податливость.
Наиболее близким аналогом изобретения является гидростатическая опора, содержащая выполненный с несущим карманом и центральным подводящим каналом плавающий опорный элемент, контактирующий с направляющей и расположенный в отверстии корпуса, соединенном с источником нагнетания рабочей жидкости, снабженная соплом, расположенным с зазором в центральном подводящем канале опорного элемента, закрепленным в корпусе и сообщающимся со сливом (Авторское свидетельство СССР №562681, Кл. F16С 32/06, 1977).
Данная опора имеет следующие недостатки:
- плавающий опорный элемент непосредственно контактирует с направляющей, в результате чего увеличивается трение при скольжении направляющей;
- не может обеспечить отрицательную податливость, так как величина выходного сопротивления регулируется изменением рабочего зазора при всплывании направляющей (обратная связь по положению), а не изменением давления в несущем кармане (обратная связь по нагрузке);
- при большой длине направляющей для обеспечения нагрузочной способности требуется большое число плавающих опорных элементов, расположенных по ее длине, что усложняет конструкцию опоры;
- большое число плавающих опорных элементов затрудняет применение системы нагнетания смазки типа «насос-карман», которая применяется в направляющих тяжелых станков.
Задачей изобретения является создание гидростатической опоры с отрицательной податливостью, с пониженными энергетическими затратами и повышенной нагрузочной способностью при небольшом числе плавающих элементов.
В гидростатической опоре, содержащей корпус с подводящим и дренажным каналами, в полости которого расположен плавающий элемент с центральным подводящим каналом, согласно изобретению полость, в которой расположен плавающий элемент, имеет замкнутую форму, наружные поверхности плавающего элемента выполнены с кольцевыми выступами, образующими с сопряженными поверхностями замкнутой полости торцевые и радиальную дросселирующие щели ступенчатой формы, на рабочей поверхности корпуса выполнен несущий карман, на стыках дросселирующих щелей выполнены кольцевые канавки, одна из которых соединена с несущим карманом, а другая - с дренажным каналом.
На чертеже показан продольный разрез гидростатической опоры.
Гидростатическая опора содержит корпус 1, в замкнутой полости которого расположен плавающий элемент 2, наружные поверхности которого выполнены с кольцевыми выступами 3, 4, образующими с внутренней поверхностью корпуса 1 торцевые дросселирующие щели 5, 6 и радиальную дросселирующую щель 7 ступенчатой формы. На наружной поверхности корпуса 1 выполнен несущий карман 8. На стыке торцевых и радиальной дросселирующих щелей 5, 6, 7 выполнены кольцевые канавки 9, одна из которых соединена с несущим карманом 8 на рабочей поверхности корпуса 1, а другая - с дренажным каналом 10. Корпус 1 имеет подводящий канал, соединенный с источником нагнетания смазки (не показан). Рабочие поверхности корпуса 1 и направляющей 11 образуют щелевой дросселирующий зазор 12. Оппозитные торцевые поверхности плавающего элемента 2 соединены центральным подводящим каналом 13.
Гидростатическая опора работает следующим образом.
При действии внешней нагрузки F направляющая 11 смещается, уменьшая толщину щелевого дросселирующего зазора 12. При этом давление в торцевой дросселирующей щели 5 увеличивается, что приводит к смещению плавающего элемента 2 в направлении действия нагрузки F, торцевая дросселирующая щель 6 уменьшается, расход смазки из дренажного канала 10 сокращается, а расход смазки в несущий карман 8 - увеличивается. В результате направляющая 11 смещается противоположно действию нагрузки F. Таким образом, в заявленной опоре плавающий элемент 2 является активным регулятором расхода рабочей жидкости, который обеспечивает повышение нагрузочной способности опоры, а также режим отрицательной податливости в начальном диапазоне нагрузок. При этом кольцевые выступы 3, 4, выполненные на поверхности плавающего элемента 2 и придающие ступенчатую форму дросселирующим щелям 5, 6, 7, обеспечивают эффект гидравлической пружины и позволяют стабилизировать осевое и радиальное положение плавающего элемента 2.
Такая конструкция гидростатической опоры позволяет обеспечить режим нулевой и отрицательной податливости, увеличить несущую способность и значительно уменьшить энергетические потери мощности.