ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИК

Заявляемое устройство относится к области машиностроения и может применяться в радиально-упорных опорах шпиндельных узлов металлорежущих станков при использовании в качестве смазывающей среды как жидкостей, так и газов.
Известен гидростатический подшипник, содержащий корпус, вращающийся вал и подвижную втулку, находящуюся в полости между корпусом и валом. На поверхностях корпуса и вала, образующих с втулкой щелевые дросселирующие зазоры, выполнены несущие карманы, в которые через дросселирующие каналы вала и корпуса нагнетается смазка. Вращение от вала может передаваться втулке за счет сил вязкого трения в смазке, благодаря чему снижаются затраты мощности на вращение вала (пат. США 4,381,126, кл. F 16 С 32/06, 1983 г.).
Недостатком подшипника является увеличенная положительная податливость, так как нагрузка воспринимается двумя последовательно расположенными несущими слоями с пассивной компенсацией расхода смазки, а также большой расход смазки.
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является гидростатический подшипник, содержащий корпус, вал и подвижную втулку, находящуюся в полости между корпусом и валом и образующую с поверхностью вала щелевой дросселирующий зазор, на внешней цилиндрической поверхности втулки по обоим концам выполнены кольцевые выступы, образующие между корпусом и втулкой ступенчатые щелевые дросселирующие зазоры. В средней плоскости подшипника с внешней и внутренней сторон втулки выполнены кольцевые каналы, сообщенные между собой и с источником нагнетания смазки. Части сборного корпуса образуют щелевые дросселирующие зазоры с цилиндрической поверхностью вала
и с торцевыми поверхностями втулки. На стыке щелевых дросселирующих зазоров, образованных сопряженными торцевыми поверхностями корпуса и втулки с щелевыми дросселирующими зазорами, образованными сопряженными цилиндрическими поверхностями втулки и корпуса, выполнены дренажные кольцевые полости (патент РФ №2208723, кл. F 16 C 32/06, 17/18, 2003 г.).
Недостатком подшипника является увеличенный расход смазки за счет ее слива через дренажные кольцевые полости, что приводит к значительному увеличению потерь мощности на нагнетание смазки, а также уменьшенная несущая способность из-за малой отрицательной податливости.
В основу предлагаемого технического решения положена задача создания гидростатического подшипника с меньшими потерями мощности на нагнетание смазки, имеющего большую отрицательную податливость, как в радиальном, так и в осевом направлениях, и как следствие имеющего увеличенную несущую способность также в обоих направлениях.
Поставленная задача достигается тем, что в гидростатическом подшипнике, содержаем корпус с радиальным и кольцевым каналами, для нагнетания смазки, вал и подвижную втулку с радиальными каналами, находящуюся в полости между корпусом и валом, на внешней цилиндрической поверхности втулки по обоим концам выполнены кольцевые выступы, образующие между корпусом и втулкой ступенчатый щелевой дросселирующий зазор, радиальные каналы во втулке являются дросселирующими, 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.
На чертеже показан продольный разрез гидростатического подшипника.
Гидростатический подшипник состоит из сборного корпуса 1, вала 2 и подвижной втулки 3, находящейся в полости между корпусом 1 и валом 2. В корпусе 1 для подвода смазки выполнены радиальный и кольцевой каналы 4, 5, сообщенные с источником нагнетания смазки (на чертеже не показан). Для восприятия осевых нагрузок на валу 2 выполнен кольцевой бурт 6, который образует с сопряженными торцевыми поверхностями корпуса 1 и цилиндрической поверхностью подвижной втулки 3 щелевые дросселирующие зазоры 7 и 8. Во втулке 3 выполнены радиальные дросселирующие каналы 9, соединяющие кольцевой канал 5 с щелевым дросселирующим зазором 8. Для обеспечения радиальной стабилизации втулки 3, на ее внешней цилиндрической поверхности по обоим концам выполнены кольцевые выступы 10, образующие между корпусом 1 и втулкой 3 ступенчатый щелевой дросселирующий зазор 11, а для осевой стабилизации втулки 3, на ее торцах выполнены кольцевые выступы 12, образующие с торцами корпуса 1 ступенчатые щелевые дросселирующие зазоры 13. Через щелевые дросселирующие зазоры 14, образованные цилиндрическими поверхностями вала 2 и корпуса 1, смазка поступает на слив.
Подшипник работает следующим образом.
Радиальные и осевые нагрузки, действующие на вал, увеличивают давление смазки в нагруженной и уменьшают в разгруженной областях несущего слоя (несущий слой упорной части подшипника образован щелевыми дросселирующими зазорами 7 и 13, а несущий слой радиальной части - щелевыми дросселирующими зазорами 8 и 14). При этом подвижная втулка 3 смещается в направлении действия нагрузки, дополнительно увеличивая поступление смазки в нагруженную область и уменьшая в разгруженную. В результате появившейся
дополнительной разности давлений в нагруженной и разгруженной областях несущего слоя, вал 2 смещается в направлении, противоположном действию нагрузки, чем обеспечивается отрицательная податливость подшипника, как в радиальном, так и в осевом направлениях, что позволяет повысить несущую способность подшипника также в обоих направлениях и уменьшить потери мощности на нагнетание смазки в подшипник.