ГИДРОСТАТИЧЕСКАЯ ОПОРА Российский патент 1996 года по МПК F16C32/06 

Изобретение относится к конструкции гидростатических опор, преимущественно для легких роторов, подверженных высоким динамическим нагрузкам.

Известен гидростатический подшипник, содержащий составную обойму в виде концентрично расположенных втулок, несущие камеры, выполненные во внутренней втулке, а также входные дроссели, размещенные в наружной втулке (1).

демпфирование этого подшипника осуществляется за счет гидродинамических сопротивлений входных и выходных дросселирующих элементов и при высоких динамических нагрузках может оказаться недостаточным для обеспечения его виброустойчивости.

Известен гидростатический подшипник, взятый за прототип, содержащий составную обойму в виде концентрично расположенных втулок, несущие камеры, выполненные во внутренней втулке, а также входные дроссели, размещенные в наружной втулке, причем несущие камеры выполнены в виде углублений со стороны наружной поверхности внутренней втулки, а подшипник снабжен дросселирующими отверстиями, выполненными в дне каждой камеры и сообщающими камеру с рабочим зазором подшипника. В таком подшипнике жидкость помимо дросселирования во входных и выходных дросселирующих элементах проталкивается через отверстия в дне, имеющие значительное гидродинамическое сопротивление, и через зазор, образованный перемычками между отверстиями дна и цапфой вала. Так как величина этого зазора равна величинам выходных дросселирующих изделий, то он также будет иметь существенное гидродинамическое сопротивление. Таким образом, возникает дополнительный демпфирующий эффект. При этом некоторое снижение статической несущей способности подшипников, обусловленное дополнительным дросселированием в отверстиях дна, оказывается для легких роторов несущественным, так как статические нагрузки, действующие на опоры таких роторов, также невелики (2).

Недостаток устройства не обеспечивается регулировка дросселирования жидкости из несущих камер в зависимости от перекоса цапфы ротора, что приводит к нестабильности параметров демпфирования и отрицательно сказывается на статической несущей способности.

В основу изобретения положена задача создания гидростатической опоры, обеспечивающей регулировку величины дросселирования жидкости из несущих камер в зависимости от перекоса цапфы ротора.

Поставленная задача решается тем, что в гидростатической опоре, содержащей сцентрированный относительно ротора составной подшипник в виде концентрично расположенных втулок, размещенные в наружной втулке входные дроссели, а также выполненные во внутренней втулке несущие камеры и дросселирующие отверстия, новым является то, что она дополнительно снабжена размещенными на торце внутренней втулки дросселями, установленными на роторе с зазором относительно упомянутых дросселей диском, а также сообщающимися с дросселирующими отверстиями и с дросселем на торце внутренней втулки упруго-дросселирующими элементами, причем несущие камеры выполнены на рабочей поверхности внутренней втулки, а дросселирующие отверстия сообщены с входными дросселями наружной втулки.

На фиг.1 представлен общий вид устройства,
фиг.2 разрез по А-А.

Опора содержит сцентрированный на цапфе 1 ротора 2 составной подшипник в виде концентрично расположенных втулок 3 и 4, образующих рабочий зазор 5 подшипника. На рабочей поверхности внутренней втулки 3 выполнен ряд симметрично расположенных по окружности несущих камер 6, а на внешней поверхности внутренней втулки, соответственно, полостей 7. В наружной втулке 4 расположены входные дроссели 8, сообщающиеся с помощью дросселирующих отверстий 9 через упруго-дросселирующие элементы 10 с несущими камерами 6, и дросселями 11 с дросселирующими каналами 12. Дроссели 11 расположены на торце внутренней втулки 3. Упруго-дросселирующие элементы 10 могут быть выполнены в виде пружины иди из пористой резины. В данном варианте дросселирующий элемент 10 выполнен из металлорезины, а дросселем служит полимеризованный (например, фторопластом-4) торец элемента с дросселирующим каналом 12. Выбор металлорезины в качестве материала обусловлен ее уникальным свойством изменять пористость, а, следовательно, и гидросопротивление при изменении объема и хорошими упругими свойствами. На роторе 2 размещен диск 13, закрепленный при помощи съемного стопорного кольца 14. В конструкции предусмотрена установка набора шайб 15, 16, при помощи которых обеспечивается требуемый зазор Δ между диском и торцами каждого из дросселей 11 (всего в конструкции предусмотрено 6 дросселей). Этим самым обеспечивается создание набора осевых подшипников: дроссель 11 диск 13, препятствующих смещению ротора в осевом направлении вправо.

Опора работает следующим образом.

При действии на ротор 2 поперечной силы или изгибающего момента происходит перекос его оси относительно оси втулки 3. Перекос диска 13, жестко связанного с ротором, приводит к неравномерному распределению по окружности зазоров D между диском и торцами дросселей 11. Уменьшение зазора в месте расположения одного из дросселей 11 вызывает снижение расхода через него и, соответственно, увеличение давления и восстанавливающей силы на диск 13 в этой зоне. Кроме того, возрастание давления приводит к осевому сжатию упруго-дросселирующего элемента 10 и соответствующему уменьшению расхода через него. При этом возрастает давление в полости 7 и несущей камере 6, что приводит к появлению дополнительной восстанавливающей силы на цапфу 1 ротора 2. Увеличение зазора в диаметрально расположенном дросселе приводит к обратному эффекту.

Таким образом, предлагаемое устройство работает как радиально-упорный подшипник, плавно реагирующий на нагрузку, вызывающую смещение оси ротора в осевом и радиальном направлениях. К преимуществу предлагаемой конструкции следует также отнести возможность подстройки зазора D за счет несложной перестройки осевого положения диска на роторе, что открывает возможности использования унифицированных конструкций подшипников для подвески роторов в различных системах при отличающихся величинах давления рабочей среды.

Нетрудно заметить, что при знании угловых положений ротора с максимальным перекосом его оси, например, по результатам стендовых испытаний, возможна установка в подшипник для этих положений упруго-дросселирующих элементов, отличающихся по упруго-пористым свойствам от других таких элементов из принятого их набора.

Все это, наряду с повышением качества демпфирования и расширения области применения подшипников, облегчает процесс их доводки на соответствие заданным параметрам.

Использование: для легких моторов, подверженных высоким динамическим нагрузкам. Сущность изобретения: при перекосе ротора 2 относительно втулки 3 происходит перекос диска 13. Перекос диска приводит к неравномерному распределению по окружности зазоров между диском и торцами дросселей 11. Уменьшение зазора вызывает снижение расхода через дроссель. Это увеличивает давление и восстанавливающую силу на диск в этой зоне. Увеличение давления приводит к осевому сжатию пористого упругого элемента 10 дросселем 11. Происходит уменьшение расхода через него и возрастание давления в камере 7 и несущей полости 6. Появляется дополнительная восстанавливающая сила на цапфу 1 ротора. Увеличение зазора в диаметрально расположенном дросселе приводит к обратному эффекту. 2 ил.

Гидростатическая опора, содержащая сцентрированный относительно ротора составной подшипник в виде концентрично расположенных втулок, размещенные в наружной втулке входные дроссели, а также выполненные во внутренней втулке несущие камеры и дросселирующие отверстия, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена размещенными на торце внутренней втулки дросселями, установленным на роторе с зазором относительно упомянутых дросселей диском, а также сообщающимися с дросселирующими отверстиями и с дросселями на торце внутренней втулки упруго-дросселирующими элементами, причем несущие камеры выполнены на рабочей поверхности внутренней втулки, а дросселирующие отверстия сообщены с входными дросселями наружной втулки.