ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК F16C32/06 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к подшипникам, полезная нагрузка которых передается через жидкую среду, находящуюся в их замкнутом объеме под избыточным давлением.

Известен подшипник скольжения, содержащий втулку, в которой установлен вал, скрепленный с ротором, имеющим винтовую нагрузку, причем на внутренней поверхности втулки выполнены винтовая нарезка, противоположная нарезке втулки (авт. св. N 193850, кл. F 16 C 17/02, 1967).

В этом подшипнике жидкость циркулирует с помощью внешнего источника давления и воспринимает нагрузку за счет вихреобразования, но не находится в герметичном объеме.

Известен гидростатический упорный подшипник двухстороннего действия, состоящий из двух упорных подшипников одностороннего действия, содержащих между упорными торцами вала и подшипников несущие карманы, соединенные со сливом через щели между валом и подшипниками, из которых по крайней мере одна щель образована торцовыми поверхностями вала и подшипника, причем на торце одного из подшипников выполнен кольцевой выступ, охватывающий цилиндрическую часть вала и образующий вместе с ней щель, соединяющую со сливом несущий карман этого подшипника [1] .

В этом подшипнике восприятие нагрузки предусматривается жидкостью, постоянно циркулирующей между валом и корпусом. Для создания циркуляции жидкости требуется внешний источник давления, дополнительное количество жидкости для обмена ее объема.

Известна опора скольжения, содержащая самоустанавливающиеся сегменты, опирающиеся на сферические торцы опорных пальцев, выполненных в виде поршней, расположенных в замкнутых заполненных жидкостью полостях корпуса и механизмы регулирования рабочего зазора, выполненные в виде концентрически размещенных в корпусе плунжеров, входящих в замкнутую полость корпуса [2] .

Однако эта опора скольжения громоздка и предназначена для использования в ограниченных случаях, а именно: только как сегментные опоры.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является гидростатическая опора, содержащая неподвижный и поплавковый элементы, между которыми размещена рабочая жидкость, причем поплавковый элемент выполнен в виде втулки с наружными фланцами, а неподвижный элемент установлен между упомянутыми фланцами и выполнен в виде втулки с торцовыми кольцевыми уплотнениями [3] .

Однако опора может работать только в горизонтальном положении; уплотнение ее недостаточно надежно и склонно к быстрому износу.

Целью изобретения является повышение надежности в работе.

Это достигается тем, что гидростатический подшипник скольжения, содержащий наружное кольцо с торцовыми уплотнениями и внутреннее кольцо с фланцами, охватывающими наружное кольцо с образованием кольцевой замкнутой камеры, а также размещенную в упомянутой камере рабочую жидкость, дополнительно снабжен расположенной внутри замкнутой камеры кольцевой уплотнительной манжетой с отверстиями для прохода рабочей жидкости при заполнении ею кольцевой камеры и с направленными во внутрь камеры краями, прилегающей средней частью к цилиндрической поверхности наружного кольца, а краями - к торцам фланцев, а также смонтированными в торцах фланцев в контакте с торцовыми уплотнениями наружного кольца антифрикционными, например графитовыми вкладышами, при этом наружное кольцо выполнено с Т-образным поперечным сечением, выступающая цилиндрическая часть которого размещена между фланцами внутреннего кольца, а торцовые уплотнения смонтированы на ее боковых поверхностях.

На чертеже представлен предлагаемый подшипник, поперечный разрез.

Подшипник состоит из наружного кольца 1 с двумя обратными клапанами 2, внутреннего кольца, состоящего из двух герметично соединенных фланцев 3 и 4, торцовых уплотнений 5, кольцевой уплотнительной манжеты 6, герметизирующих кольцевую замкнутую камеру А между наружным и внутренним кольцами. Кольцевая замкнутая камера А беспустотна и заполнена рабочей жидкостью, например керосином под давлением. Наружное кольцо 1 с каждой стороны имеет, как минимум, по одной кольцевой канавке для торцового уплотнения 5, выполненного, например, из резинового или капронового "торов" или иной формы и материала.

Каждый из фланцев 3 и 4 по числу торцовых уплотнений имеет соответствующие кольцевые гнезда, заполненные (смонтированными) антифрикционными вкладышами 7, например, из графита или капрона и т. п. Торцовые уплотнения и антифрикционные вкладыши 7 находятся в постоянном контакте. Фланцы 3 и 4 внутреннего кольца подшипника собираются запрессовкой или иным способом и образуют герметичное соединение. Для надежности между ними может устанавливаться прокладка 8.

Кольцевая замкнутая камера А заполняется рабочей жидкостью, например, при предварительном создании вакуума через один из клапанов 2 с последующей подачей рабочей жидкости через другой, получая в итоге беспустотное заполнение и необходимое давление. По мере возрастания давления в кольцевой замкнутой камере А одно из колец подшипника "всплывает" и устанавливается симметрично относительно другого. С увеличением давления рабочей жидкости кольцевая уплотнительная манжета 6 тем сильнее прижимается к поверхностям соответствующих колец подшипника, создавая герметичность кольцевой замкнутой камеры А. Рабочая жидкость, беспустотно заполнившая кольцевую замкнутую (герметичную) камеру, несжимаема.

Подшипник работает следующим образом.

Радиальная нагрузка от кольца к кольцу подшипника передается благодаря несжимаемости рабочей жидкости, находящейся в его герметичной замкнутой кольцевой камере А. Рабочая жидкость передает давление в соответствии с законом Паскаля. Это давление удерживает кольцевая уплотнительная манжета 6 и торцовые уплотнения 5, прижатые антифрикционными вкладышами 7. Применение антифрикционных вкладышей, например, из графита обеспечивает "сухую смазку" торцовым уплотнениям и увеличивает долговечность подшипника благодаря уменьшению их износа. Увеличение объема рабочей жидкости за счет трения и перепада температур в диапазоне ±60^о повышает давление в кольцевой замкнутой камере А примерно на 10-12% , что практически приемлемо учитывая и теплоотдачу и теплоемкость колец подшипника. Увеличенное давление за счет повышения температуры (перепада температур) удерживается уплотнением, подобранным с учетом такого увеличения.

Телом "скольжения" для соответствующего кольца подшипника и его смазкой является рабочая жидкость. Подшипник не требует эксплуатационной смазки на весь период своей работы. Трение деталей подшипника о рабочую жидкость незначительное.

Использование: в машиностроении, в частности в подшипниках, полезная нагрузка которых передается через жидкую среду, находящуюся в их замкнутом объеме под избыточным давлением. Сущность: гидростатический подшипник скольжения содержит наружное кольцо Т-образного поперечного сечения с торцовыми уплотнениями и внутреннее кольцо с фланцами, охватывающими наружное кольцо с образованием кольцевой замкнутой камеры, а также размещенную в упомянутой камере рабочую жидкость. Внутри замкнутой камеры расположена кольцевая уплотнительная манжета с отверстиями для прохода рабочей жидкости при заполнении ею кольцевой камеры и с направленными во внутрь камеры краями, прилегающей средней частью к цилиндрической поверхности наружного кольца, а краями - к торцам фланцев. В торцах фланцев внутреннего кольца подшипника смонтированы антифрикционные, например графитовые, вкладыши, находящиеся в постоянном контакте с торцовыми уплотнениями наружного кольца, смонтированными на боковых поверхностях его выступающей цилиндрической части. Это повышает надежность в работе. 1 ил.

ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ, содержащий наружное кольцо с торцевыми уплотнениями и внутреннее кольцо с фланцами, охватывающими наружное кольцо с образованием кольцевой замкнутой камеры, а также размещенную в упомянутой камере рабочую жидкость, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе, он снабжен расположенной внутри замкнутой камеры кольцевой уплотнительной манжетой с отверстиями для прохода рабочей жидкости при заполнении ею кольцевой камеры и с направленными внутрь камеры краями, прилегающей средней частью к цилиндрической поверхности наружного кольца, а краями - к торцам фланцев, а также смонтированными в торцах фланцев в контакте с торцевыми уплотнениями наружного кольца антифрикционными вкладышами, при этом наружное кольцо выполнено с Т-образным поперечным сечением, выступающая цилиндрическая часть которого размещена между фланцами внутреннего кольца, а торцевые уплотнения смонтированы на ее боковых поверхностях.