ГИДРОСТАТИЧЕСКАЯ ОПОРА
HYDROSTATIC BEARING

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к опорам станков.
Наиболее близким к заявленному объекту является гидростатическая опора, в которой предусматривают подвод масла под давлением в несколько карманов, из которых оно вытесняется через зазор между шейкой шпинделя и подшипником (а.с. СССР №896413, F02M 59/04 - прототип).
Недостатками известных объектов является то, что пары скольжения из-за больших потерь при скольжении имеют невысокий КПД.
В прецизионных станках используют гидростатические подшипники, которые создают высокую точность вращения шпинделя. Их несущая способность, жесткость и точность зависят от величины зазоров, давления, схемы опоры.
Технически достижимый результат - повышение КПД, долговечности и надежности.
Это достигается тем, что в гидростатической опоре, содержащей корпус, выполненный в виде втулки, охватывающей шпиндель, в корпусе, выполненном в виде охватывающей шпиндель цилиндрической втулки, выполнены, по крайней мере, три гидравлических, радиально расположенных элемента, каждый из которых состоит из соосно расположенных подводящего отверстия, вихревого сопла и кармана, взаимодействующего со шпинделем посредством масляного клина, а также выполнены радиально расположенные выходные отверстия, выполненные в корпусе по числу, равному количеству гидравлических, радиально расположенных элементов, при этом карманы представляют собой углубления, например выполненные в виде отверстий круглой или некруглой формы, которые в свою очередь соединены через дроссель и фильтр с подающей магистралью.
На фиг.1 представлена схема гидростатической опоры, на фиг.2 - схема вихревого сопла.
Гидростатическая опора (фиг.1) содержит корпус 17, выполненный в виде охватывающей шпиндель 10 цилиндрической втулки, в которой выполнены, по крайней мере, три гидравлических, радиально расположенных элемента, каждый из которых состоит из соосно расположенных подводящего отверстия 5, вихревого сопла 11 и кармана 6, взаимодействующего со шпинделем 10 посредством масляного клина. Масло под давлением подводится в карманы 6 через отверстие 5, вихревое сопло 11 и вытесняется из этих карманов через зазор между шейкой корпуса 17 и внешней поверхностью шпинделя 10 через радиально расположенные выходные отверстия 7, выполненные в корпусе 17 по числу, равному количеству гидравлических, радиально расположенных элементов, в резервуар 9. Карманы 6 представляют собой углубления, например выполненные в виде отверстий круглой или некруглой формы, которые в свою очередь соединены через дроссель 4 и фильтр 3 с подающей магистралью.
Насос 1, размещенный в масляной ванне 8, и параллельно установленный ему обратный клапан 2 связаны с подающей магистралью через фильтр 3 и дроссель 4 с гидравлическими, радиально расположенными в корпусе 17 элементами. Сливной ванной для рабочего тела (смазочного материала, масла) служит резервуар 9, гидравлически связанный с масляной ванной 8.
Каждое из вихревых сопел 11 (фиг.2) состоит из цилиндрического корпуса 12 с цилиндрической полостью 13 внутри корпуса, в которой установлена цилиндрическая вставка-завихритель 15, имеющая внешние периферийные винтообразные нарезные каналы 16, а внутри которой выполнен расширяющийся конический канал 14. Вставка-завихритель 15 фиксируется в цилиндрической полости 13 корпуса сопла и может быть выполнена из износостойкого материала.
Гидростатическая опора работает следующим образом.
Опора работает в условиях трения со смазочным материалом. Масло под давлением подводится в карманы 6 через отверстия 5 и вихревые сопла 11. При вращении шпинделя масло вытесняется из этих карманов через зазор между шейкой и подшипником и из отверстия 7 в резервуар 9. При увеличении внешней силы, стремящейся уменьшить зазор, возрастает давление масла в резервуаре и зазор восстанавливается. Гидростатические подшипники стабилизируют режим трения со смазочным материалом при самых малых скоростях вращения.
Насос 1, размещенный в масляной ванне 8, подает через фильтр 3 к дросселям 4 смазочный материал. Сливной ванной для рабочего тела (смазочного материала, масла) служит резервуар 9, гидравлически связанный с масляной ванной 8.
Вихревое сопло 11 работает следующим образом.
Смазка поступает в вихревое сопло 11 двумя путями: через расширяющийся конический канал 14 и периферийные винтообразные нарезные каналы 16 вставки-завихрителя 15. Жидкость (смазка) начинает свою закрутку в периферийных каналах вставки-завихрителя 15 и одновременно движется в осевом направлении по расширяющимуся коническому каналу 14. В результате на выходе происходит взаимодействие этих потоков с их дополнительной турбулизацией и дроблением с образованием мелкодисперсной фазы. Такой поток жидкости на выходе из сопла хорошо раскрывается за счет центробежных сил, возникающих от вращения жидкости, и мелкодисперсно распределяется по поверхности контакта опоры, поэтому износ такого подшипника практически отсутствует. Передача практически беззазорная, обеспечивает повышенную точность, при этом КПД передачи достигает величины - 0,99.