Гидростатическая опора
HYDROSTATIC SUPPORT

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к опорам станков, и может применяться в высоконагруженных опорах шпиндельных узлов металлорежущего оборудования, а также в других узлах с гидростатическими опорами вращения.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является выбранная в качестве прототипа гидростатическая опора, содержащая корпус с отводящим каналом, установленную в корпусе с образованием полостей втулку, охватывающую подвижный элемент с рабочим зазором, образующим несущий смазочный слой, и имеющую соединительные каналы для его питания. (Патент РФ 2508483, опубл. 27.02.2014).
Недостатком известной гидростатической опорой, в том числе технической проблемой, является сложность встраивания этой опоры в конструкцию вращающегося узла, сложность осуществления подвода и отвода рабочей жидкости, а также восприятие нагрузок только в радиальном направлении.
В основу заявленного изобретения был положен технический результат - повышение технологичности и модульности предлагаемой конструкции за счет уменьшения ее габаритов, соизмеримых с размером подшипника качения, отсутствия необходимости регулирования во время эксплуатации и минимизации количества каналов подвода и отвода рабочей жидкости.
Технический результат достигается тем, что гидростатическая опора, содержащая корпус с отводящим каналом, установленную в корпусе с образованием полостей втулку, охватывающую подвижный элемент с рабочим зазором, образующим несущий смазочный слой, и имеющую соединительные каналы для его питания, имеет на втулке внутренний выступ с расположенными в нем дросселирующими цилиндрами, на наружной цилиндрической поверхности втулки выполнены кольцевые канавки, подвижный элемент имеет форму диска с уступом, опора снабжена составным кольцом, охватывающим внутренний выступ втулки и образующим с ней полости, попарно связанные с дросселирующими цилиндрами, при этом в корпусе выполнен подводящий канал, связанный с полостями, а между втулкой и составным кольцом установлены уплотнения.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен общий вид гидростатической опоры.
На фиг. 2 показано распределение масла между двумя парами противоположных осевых полостей.
На фиг. 3 изображен подвод масла к одной из пары радиальных полостей (для двух пар радиальных полостей два таких места).
На фиг. 4. - подвод масла к противоположной полости первой пары радиальных полостей.
На фиг. 5 - подвод масла к противоположной полости второй пары радиальных полостей.
На фиг. 6 - отвод масла из всех полостей подшипника.
Гидростатическая опора содержит корпус 1 с отводящим каналом 2, установленную в корпусе 1 с образованием полостей 3 втулку 4, охватывающую подвижный элемент 5 с рабочим зазором 6, образующим несущий смазочный слой, и имеющую соединительные каналы 7 для его питания, в заявленной опоре втулка 4 имеет внутренний выступ 8 с расположенными в нем дросселирующими цилиндрами 9, на наружной цилиндрической поверхности втулки 4 выполнены кольцевые канавки 10, 11, 12 и 13, подвижный элемент 5 имеет форму диска с уступом, опора снабжена составным кольцом 14, охватывающим внутренний выступ 8 втулки 4 и образующим с ней полости 3, попарно связанные с дросселирующими цилиндрами 9, при этом в корпусе 1 выполнен подводящий канал 15, связанный с полостями 3, а между втулкой 4 и составным кольцом 14 установлены уплотнения 16.
Дросселирующие цилиндры 9 имеют встроенные каналы 17.
Гидростатическая опора работает следующим образом.
н
н
н
Масло от гидростанции поступает в подводящий канал 15 под давлением Р и через кольцевую канавку 11 питает все дросселирующие цилиндры 9. За счет подбора площадей дросселирующего цилиндра 9 рабочее давление в парах противоположных полостей 3 автоматически устанавливается в размере Р/2. При изменении условий работы подшипника давление в полостях 3 может измениться, что приводит к смещению дросселирующих цилиндров 9 и перекрытию/открытию встроенных в него каналов 17, что в свою очередь ведет к восстановлению в полостях 3 оптимального давления Р/2. Противоположные осевые полости 3 соединяются с дросселирующими цилиндрами 9 через соединительные каналы 7 фиг. 2. Противоположные радиальные полости 3 соединены с дросселирующими цилиндрами 9 с помощью кольцевых канавок 12 и 13, расположенных на внешней поверхности втулки 4. Для одной пары радиальных полостей 3 используется кольцевая канавка 11, для другой пары полостей 3 - кольцевая канавка 12. Масло из полостей 3 попадает в рабочий зазор 6 между втулкой 4 и составным кольцом 14, образуя несущий слой, воспринимающий осевые и радиальные нагрузки. Отвод масла осуществляется через соединительные каналы 7 втулки 4 фиг. 6, а затем через кольцевую канавку 10 и отводящий канал 2 в корпусе 1.
Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, отраженная в формуле изобретения, обеспечивает получение заявленного технического результата - повышение технологичности и модульности предлагаемой конструкции за счет уменьшения ее габаритов, соизмеримых с размером подшипника качения, отсутствия необходимости регулирования во время эксплуатации и минимизации количества каналов подвода и отвода рабочей жидкости.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, неизвестной на дату приоритета из уровня техники и достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для осуществления вращения инструмента или заготовки и связанных с ними узлов металлорежущего станка, таких как шпиндель, поворотный или глобусный стол и т.д.;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствует критериям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.