ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИК
HYDRO-STATIC BEARING

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 с кольцевыми и радиальными каналами для нагнетания смазки, вал и подвижную втулку с радиальными каналами, 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 валом ступенчатый дросселирующий зазор. Радиальный канал в корпусе выполнен в виде расположенных по окружности дросселирующих отверстий или щелевого дросселирующего зазора, соединяющий кольцевой канал, выполненный на наружной цилиндрической поверхности корпуса, со ступенчатым щелевым дросселирующим зазором, радиальные каналы втулки выполнены дросселирующими (патент РФ №2208723, кл. F16C 32/06, 17/10, 2001 г.).
Недостатком подшипника является неспособность воспринимать осевые нагрузки.
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является гидростатический подшипник, содержащий корпус с кольцевым и радиальным 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. Радиальный канал в корпусе выполнен в виде расположенных по окружности дросселирующих отверстий или щелевого дросселирующего зазора, соединяющий кольцевой канал, выполненный на наружной цилиндрической поверхности корпуса, со ступенчатым щелевым дросселирующим зазором. Радиальные каналы втулки выполнены дросселирующими, а на торцах втулки выполнены кольцевые выступы, которые образуют 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, кл. F16C 32/06, 17/18, 2005 г.).
Недостатками подшипника являются большие фрикционные потери мощности, а также ограниченность применения в шпиндельных узлах некоторых типов станков.
В основу предлагаемого технического решения положена задача создания гидростатического подшипника с меньшими потерями мощности на трение в смазке, а также расширение возможности использования радиально-осевых гидростатических подшипников в шпиндельных узлах различных компоновок.
Поставленная задача достигается тем, что в гидростатическом подшипнике, содержащем корпус с кольцевым и дросселирующими радиальными каналами для нагнетания смазки, вал, подвижную втулку с радиальными дросселирующими каналами, имеющую кольцевые выступы, одни из которых выполнены на внешней цилиндрической поверхности подвижной втулки, образующие с поверхностями корпуса ступенчатый щелевой дросселирующий зазор, а другие выполнены на ее торцах, внутренняя цилиндрическая поверхность подвижной втулки, сопряженная с валом, образует щелевой дросселирующий зазор, согласно изобретению на валу с обеих сторон подвижной втулки расположены упорные кольца, торцевые поверхности которых образуют с кольцевыми выступами на торцах подвижной втулки ступенчатые щелевые дросселирующие зазоры, торцевые и наружные цилиндрические поверхности упорных колец образуют с сопряженными поверхностями корпуса щелевые дросселирующие зазоры.
На чертеже показан продольный разрез гидростатического подшипника.
Гидростатический подшипник состоит из сборного корпуса 1, вала 2, подвижной втулки 3 и упорных колец 4, расположенных на валу 2 с обеих сторон подвижной втулки 3. В корпусе 1 для подвода смазки имеется радиальный канал 5, выполненный в виде расположенных по окружности дросселирующих отверстий или в виде щелевого дросселирующего зазора. Радиальный канал 5 в корпусе 1 соединен с кольцевым каналом 6, который выполнен на наружной цилиндрической поверхности корпуса 1 и сообщается с источником нагнетания смазки (на чертеже не показан). Для обеспечения радиальной стабилизации подвижной втулки 3, на ее внешней цилиндрической поверхности по обоим концам выполнены кольцевые выступы 7, образующие между корпусом 1 и втулкой 3 ступенчатые щелевые дросселирующие зазоры 8, а для осевой стабилизации подвижной втулки 3 на ее торцевых поверхностях выполнены кольцевые выступы 9, образующие с торцевыми поверхностями упорных колец 4 ступенчатые щелевые дросселирующие зазоры 10. Сопряженные цилиндрические поверхности подвижной втулки 3 и вала 2 образуют щелевой дросселирующий зазор 11. В подвижной втулке 3 выполнены радиальные дросселирующие каналы 12, соединяющие ступенчатый щелевой дросселирующий зазор 8 с щелевым дросселирующим зазором 11. Торцевые и наружные цилиндрические поверхности упорных колец 4 образуют с сопряженными поверхностями сборного корпуса 1 щелевые дросселирующие зазоры 13 и 14.
Подшипник работает следующим образом.
Радиальные и осевые нагрузки, действующие на вал 2, увеличивают (уменьшают) давление смазки в нагруженной (разгруженной) области несущего слоя (несущий слой радиальной части подшипника образован щелевыми дросселирующими зазорами 11 и 14, а несущий слой упорной части подшипника - щелевым дросселирующим зазором 13). При этом подвижная втулка 3 смещается в направлении действия нагрузки, дополнительно увеличивая (уменьшая) поступление смазки в нагруженную (разгруженную) область. 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.
Уменьшение площади гидродинамического трения между корпусом 1 и подвижной втулкой 3 приводит к уменьшению фрикционных потерь мощности, а применение упорных колец 4 расширяет область применения радиально-осевых гидростатических подшипников в шпиндельных узлах различных компоновок.