БЕСКОНТАКТНАЯ ОПОРА

Заявленное устройство относится к области машиностроения, приборостроения и может применяться в металлорежущих станках, турбомашинах и другом оборудовании, где необходимо обеспечение жесткого упора нагруженного элемента при использовании в качестве смазывающей среды как газов, так и жидкостей.
Близким аналогом по принципу действия устройства является газостатическая опора, содержащая подвижный и неподвижный элементы, образующие рабочий зазор, соединенный с источником питания через регулятор расхода, с закрепленной в его корпусе мембраной с центральным отверстием, образующей с управляющей поверхностью дросселирующую щель, с целью обеспечения автоматического запуска опоры и повышения ее устойчивости, регулятор расхода снабжен ограничительным элементом, размещенным между мембраной и управляющей поверхностью корпуса (патент СССР SU 1353960, кл. F16C 32/06, 1986 г.).
Недостатком газостатической опоры является увеличенный расхода смазки и небольшой диапазон отрицательной податливости.
Известна бесконтактная опора, содержащая подвижный элемент и неподвижное основание с питающими дросселирующими каналами (Константинеску В.Н. Газовая смазка, М., «Машиностроение», 1968. с.253-256).
Недостатком бесконтактной опоры является положительная податливость и большой расход смазки.
В основу предлагаемого технического решения положена задача создания бесконтактной опоры, имеющей отрицательную податливость и меньший расход смазки по сравнению с известными конструкциями.
Поставленная задача достигается тем, что в бесконтактной опоре, содержащей подвижный элемент и неподвижное основание с питающими дросселирующими каналами, на поверхности неподвижного основания, обращенной к подвижному элементу, выполнено углубление, в котором
установлена мембрана кольцевого типа, образующая с неподвижным основанием радиальный дросселирующий зазор и полость, а с подвижным элементом - осевой дросселирующий зазор, при этом питающие дросселирующие каналы сообщаются с полостью.
На фиг.1 показан продольный разрез бесконтактной опоры; на фиг.2 увеличено показан участок радиальной дросселирующей щели бесконтактной опоры.
Бесконтактная опора содержит неподвижное основание 1, подвижный элемент 2, мембрану 3 кольцевого типа, расположенную в углублении неподвижного основания 1 (фиг.1). Между мембраной 3 кольцевого типа и неподвижным основанием 1 образован радиальный дросселирующий зазор 4 (фиг.2). Мембрана 3 кольцевого типа образует с неподвижным основанием 1 полость 5. Для подвода смазки выполнены питающие дросселирующие каналы 6, подводящие смазку к полости 5. Между неподвижным основанием 1 и подвижным элементом 2 образована щель 7, в которой формируется несущий слой смазки. Между подвижным элементом 2 и мембраной 3 образован осевой дросселирующий зазор 8 (фиг.2).
Бесконтактная опора работает следующим образом.
Смазка поступает в опору от источника питания через питающие дросселирующие каналы 6, заполняет полость 5. Газостатическая сила, создаваемая давлением в полости 5 на мембрану 3 кольцевого типа, уравновешивается силами упругой деформации мембраны 3 кольцевого типа. Из полости 5 смазка проходит через радиальный дросселирующий зазор 4 и разделяется на два потока. Часть смазки поступает в щель 7, другая часть через осевой дросселирующий зазор 8 выходит в атмосферу. Газостатическая сила смазки в щели 7, действующая на подвижный элемент 2, уравновешивается начальной нагрузкой f.
Увеличивающаяся нагрузка f на подвижный элемент 2, смещает его в направлении неподвижного основания 1. Уменьшение зазора в щели 7 приводит к увеличению ее гидравлического сопротивления, и как следствие
росту, давлений в щели 7 и полости 5. В результате газостатическая сила в полости 5 увеличивается, раскрывая мембрану 3 кольцевого типа. Это приводит к увеличению упругих сил, которые уравновешивают возросшие газостатические силы в полости 5. Осевой дросселирующий зазор 8 уменьшается, что приводит к дополнительному увеличению давления в щели 7 и снижению расхода смазки через опору. Дополнительное давление в щели 7 смещает подвижный элемент 2 в направлении, противоположном действию нагрузки f, таким образом достигается отрицательная податливость подвижного элемента 2.