Аэростатическая опора скольжения Советский патент 1992 года по МПК F16C32/06 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к специализированным опорам на воздушной смазке, предназначенным для прецезионной обработки отверстий, заточки инструмента и т.д., и может использоваться в системах оптической записи-воспроизведения, где требуется обеспечивать минимальные отклонения оси вращения, чтобы торцовые и радиальные биения поверхностей дисковых носителей информации не превышали одного или нескольких микрометров.

Известна аэростатическая опора скольжения, содержащая корпус с двумя опорными сферическими поверхностями и ротор с жестко закрепленной сферой на era конце, образующей с одной из сферических опорных поверхностей сферический аэростатический подшипник, а также расположенную

между корпусом и ротором плавающую втулку с наружной сферической поверхностью, образующую с другой опорной сферической поверхностью ротора второй аэростатический подшипник, и каналы для подвода рабочей среды под давлением в рабочие зазоры подшипников.

Недостаток этой опоры состоит в том. что в условиях возмущающих воздействий не обеспечивается достаточная стабильность положения оси вращения ротора. К таким воздействиям можно отнести вибрации основания, временная нестабильность геометрических форм, температурные колебания.

Другой недостаток - значительные потери рабочей среды, если выполнить канал для обеспечения вакуумной фиксации дискового носителя информации.

vj со ю о

СА) Ю

Снижение стабильности положения оси вращения ухудшает качество оптической записи и снижает плотность записи, так как геометрические размеры бит информации порядка 0,8-1 мкм.

На фиг. 1 дана предлагаемая опора, разрез, общий вид; на фиг. 2 - кинематическая схема; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - схема сохранения положения оси вращения массивного ротора.

Аэростатическая опора скольжения содержит корпус 1 (фиг.1) со сферической 2 и цилиндрической 3 опорными поверхностями и ротор 4 с жестко закрепленной сферой

5на его конце, образующей первый аэро- статичоскии подшипник, плавающую втулку

6с наружной сферической поверхностью 7, образующей со сферической поверхностью 8 ротора второй аэростатический подшипник, коч п} 9 длч подвода рабочей среды под дач/ чн/ см, копьцевой вкладыш 10 со сферической внутренней поверхностью 11, охватывающей сферическую поверхность плавающей втулки 6 со стороны одного из ее торцов, установленный с возможностью радиальных смещений, и электромагнитную систему 12 центрирования корпуса по оси рращения, индуктор которой вмонтирован в основание 13, взаимодействующее с корпусом 1 по сферическим поверхностям И сопряжения с нинетанием в зазор 15 рабочей сседы, обеспечивающей смазку.

Магнитопровпд 16 якоря электромагнитной системы дифференциально смещен относитрльгш индуктора, что обеспечивает центрирование корпуса 1 по оси вращения.

Распределение масс mi и та ротора, относительно оси Х-Х (фиг.2), рассчитано так, что моменты инерции верхней и нижней части расны:

.

Этосоздаетусловие равенства нулю опрокидывающего момента Мо 0 и позволяет сосредоточить центр тяжести тз ротора тз- mi + та по оси Х-Х. При этом возникают малые радиальные смещения AXi центра тяжести от центробежной силы дебаланс- ной массы Д тз.

Плавающая втулка 6 обеспечивает компенсацию погрешностей изготовления цилиндрической поверхности 3 корпуса 1 (фиг.1),а вкладыш 10 создает условия оптимального демпфирования при инерционном динамическом состоянии ротора 4 (фиг.4) и смещениях корпуса 1 (пунктир). Эти смещения корпуса, центрируемого по оси вращения электромагнитной системой 12, являются следствием возмущающих воздействий, которые обусловлены вибрацией

основания 13, погрешностями изготовления поверхностей скольжения и т.д.

Аэростатическая опора скольжения работает следующим образом.

В динамическом состоянии ротора 4

(фиг.1) рабочая среда поступает под давлением в канале 9 по перепускным радиальным каналам в зазоры первого и второго подшипников, обеспечивая центрировку

плавающей втулки 6 и вкладыша 10 относительно оси вращения ротора. Электромагнитная система 12 центрирует корпус 1 по оси вращения, а рабочая среда, поступающая поддавлением в зазор 15 между сферическими поверхностями основания 13 и корпуса 1, создаетусловия для тангенциальных смещений корпуса (фиг.4) на угол Дом относительно центра 0 первого подшипника. На закритической частоте вращения ротора 4 осуществляется его самобалансировка и инерциальное состояние обеспечивающее малую прецессию оси вращения. Смещения AR плавающей втулки 6, изменяющие зазор между сферами

второго подшипника по дуге ата2, весьма мало изменяют зазор Дбз между сферами плавающей втулки 6 и вкладыша 10 ввиду его радиального смещения на при самоцентрировании в смещенном состоянии

плавающей втулки 6. Это определяет оптимальные условия демпфирования во втором подшипнике и обеспечивает повышенную стабильность оси вращения ротора.

Предложенная опора обеспечивает возможность работы в условиях возмущающих воздействий на основание и в сравнении с прототипом позволяет лучше компенсировать погрешности геометрических форм элементов при улучшенных массогабаритных показателях.

Формула изобретения Аэростатическая опора скольжения, содержащая корпус с двумя опорными сферическими поверхностями и ротор с жестко закрепленной сферой на его конце, образующей с одной из сферических опорных поверхностей сферический аэростатический подшипник, а также расположенную между

корпусом, и ротором плавающую втулку с наружной сферической поверхностью, образующую с другой опорной сферической поверхностью ротора второй аэростатический подшипник, и каналы для подвода рабочей среды под давлением в рабочие зазоры подшипников, отличающаяся тем. что, с целью повышения стабильности оси вращения, она снабжена размещенным между сферическими поверхностями корпуса и плавающей втулкой с возможностью ее охвата со стороны одного из ее торцов плавающим в радиальном направлении кольцевым вкладышем со сферической внутренней поверхностью, а также электромагнитной системой центрирования по оси вращения.

Использование: система фотозаписи (воспроизведения), где требуется обеспечивать минимальные отклонения оси вращения, где торцовые и радиальные биения дисковых носителей информации не превышают одного или нескольких микрометров. Опора снабжена размещенным между корпусом и сферической поверхностью плавающей втулки кольцевым вкладышем со сферической внутренней поверхностью с охватом ее со стороны одного из торцов плавающей втулки и установленным с возможностью радиальных смещений, а также электромагнитной системой центрирования корпуса по оси вращения. Повышение стабильности оси вращения достигается за счет создания наиболее благоприятных условий посредством изменения свойств демпфирования при радиальных смещениях введенного кольцевого вкладыша и тангенциальных смещений корпуса, центрируемого по оси вращения электромагнитной системы Ротор в динамическом состоянии на закритической частоте вращения самоцентрируется, а возмущающие воздействия на него при созданных благоприятных условиях демпфирования уменьшаются. 4 ил. (Л С

J- .

Фиъ.3

Фиг.4