ГИДРОСТАТИЧЕСКАЯ ОПОРА Российский патент 1995 года по МПК F16C32/06 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в опорах быстровращающихся валов.

Известна гидростатическая опора, содержащая цапфу вала, втулку с несущими камерами, ограниченными торцовыми перемычками, и размещенные в зонах торцовых перемычек дросселирующие каналы, соединяющие несущие камеры со сливом. Данная конструкция обеспечивает уменьшение нагрева рабочей жидкости, увеличение интенсивности теплоотвода из опоры и уменьшение потерь мощности на трение в зонах торцовой перемычки. Однако это достигается только за счет выполнения торцовой перемычки втулки специальной формы.

Целью изобретения является уменьшение нагрева рабочей жидкости, увеличение интенсивности теплоотвода и уменьшение потерь мощности на трение в зонах торцовых перемычек.

Это достигается тем, что гидростатическая опора, содержащая цапфу вала, втулку с несущими камерами, ограниченными торцовыми перемычками, и размещенные в зонах торцовых перемычек дросселирующие камеры со сливом, снабжена выполненными на участках поверхности цапфы вала в зонах обеих торцовых перемычек канавками, образующими с цилиндрическими поверхностями торцовых перемычек упомянутые дросселирующие каналы и оси которых расположены под острым со стороны несущих камер углом к образующим поверхности цапфы вала, при этом оси противоположно расположенных по оси вала двух канавок расположены с возможностью их пересечения в направлении вращения вала в точке на оси симметрии опоры.

Кроме того, упомянутые углы между осями канавок и образующими поверхности цапфы вала могут составлять 30...60^о, упомянутые канавки в плане могут быть выполнены сужающимися в направлении к несущим камерам, с углом при вершинах 8. ..12^о и с размещением последних в точках пересечения осей противоположно расположенных по оси вала соответствующих канавок.

На фиг. 1 изображен гидростатический подшипник, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1.

Гидростатическая опора имеет втулку 1 с несущими камерами 2, 3, которые в осевом направлении ограничиваются торцовыми перемычками 4, 5 и в которые через компенсаторы расхода 6, 7 подается рабочая жидкость от постороннего источника питания (не показан). Втулка охватывает цапфу вала 8, которая снабжена в зонах торцовых перемычек 4, 5 канавками 9, 10, равномерно расположенными по поверхности цапфы вала 8 и образующими с цилиндрическими поверхностями торцовых перемычек 4 и 5 втулки дросселирующие каналы 11 и 12, соединяющие камеры 2, 3 со сливом.

Продольные оси канавок 9, 10 составляют с продольной осью вала 8 острые углы, предпочтительно α = 30...60^о. Оси попарно взятых канавок 9, 10 в зонах торцовых перемычек 4, 5 пересекаются в точках а, b, с и т.д., смещенных в сторону вращения ω вала 8. Канавки 9, 10 имеют сужающуюся форму в плане с углом β, предпочтительно 8...12^о при вершинах, расположенных в точках а, b, с, и т.д. пересечения осей этих канавок.

Гидростатическая опора работает следующим образом.

При смещении вала 8 его взвешивание в радиальном направлении осуществляется за счет изменения давления в несущих камерах 2, 3, в которые рабочая жидкость поступает через компенсаторы расхода 6, 7 от внешнего источника питания (например, насоса). Вращение вала 8 с угловой скоростью ω и смещение точек пересечения а, b, c и т.д. осей попарно взятых канавок 9, 10, в зонах обеих торцовых перемычек 4, 5 в сторону вращения вала наклоненных под углом α= 30...60^о к продольной оси обеспечивает беспрепятственный вход рабочей жидкости из камер подшипника в дросселирующие каналы 11 и 12. При таком расположении каналов 11 и 12 в них не возникает противодавления, вызванного скоростным напором окружающего воздуха, и не возникает "запирания" рабочей жидкости в камерах подшипника.

Такое явление может возникнуть, если точки пересечения a, b, с и т.д. осей канавок 9, 10 расположить в сторону, противоположную угловой скорости ω. При углах α меньше 30^о и больше 60^о вход рабочей жидкости в кольцевую торцовую щель мало чем отличается от входа в щель с гладкими стенками, не обеспечивающими дополнительный значительный прирост скорости истечения. Канавки 9, 10 имеют сужающуюся в плане форму с углом β = 8...12^о при вершине, что позволяет получить увеличение скорости истечения рабочей жидкости из камер подшипника, обеспечивая уменьшение нагрева жидкости и увеличение интенсивности теплоотвода.

Выполнение угла β меньше 8^о не создает эффекта работы плоского диффузорного сопла, т.е. увеличение скорости истечения рабочей жидкости из камер практически не происходит. Выполнение угла β больше 12^о сокращает число канавок, что при большом количестве камер не обеспечивает равномерного истечения рабочей жидкости одновременно их всех камер.

Наличие канавок 9, 10 уменьшает в зоне торцовых перемычек 4, 5 площадь контакта жидкости в узком зазоре жидкости о твердую поверхность и увеличивает площадь контакта жидкости о жидкость, что снижает коэффициент трения, а следовательно, и потери мощности на трение.

Использование: в опорах быстровращающихся валов для уменьшения нагрева рабочей жидкости, увеличения интенсивности теплоотвода и уменьшения потерь мощности на трение в зонах торцовых перемычек. Сущность: гидростатическая опора состоит из втулки с несущими камерами, в осевом направлении ограниченными торцовыми перемычками. В несущие камеры через компенсаторы расхода подается рабочая жидкость от постороннего источника питания. Втулка охватывает цапфу вала, снабженного в зонах торцовых перемычек канавками, равномерно расположенными по поверхности цапфы вала, образующими с цилиндрическими поверхностями торцовых перемычек дросселирующие каналы, соединяющие камеры со сливом. Продольные оси канавок составляют с продольной осью вала острые углы и имеют клиновидную форму. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. ГИДРОСТАТИЧЕСКАЯ ОПОРА, содержащая цапфу вала, втулку с несущими камерами, ограниченными торцовыми перемычками, и размещенные в зонах торцовых перемычек дросселирующие каналы, соединяющие несущие камеры со сливом, отличающаяся тем, что она снабжена выполненными на участках поверхности цапфы вала в зонах обеих торцовых перемычек канавками, образующими с цилиндрическими поверхностями торцовых перемычек упомянутые дросселирующие каналы и оси которых расположены под острым со стороны несущих камер углом к образующим повеерхности цапфы вала, при этом оси противоположно расположенных по оси вала двух канавок расположены с возможностью их пересечения в направлении вращения вала в точке на оси симметрии опоры. 2. Опора по п.1, отличающаяся тем, что упомянутые углы между осями канавок и образующими поверхности цапфы вала составляют 30 - 60^o. 3. Опора по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что упомянутые канавки в плане выполнены сужающимися в направлении к несущим камерам, с углом при вершинах 8 - 12^o и с размещением последних в точках пересечения осей противоположно расположенных по оси вала соответствующих канавок.