Способ определения параметров нагрузки в радиальных газостатических опорах Советский патент 1992 года по МПК F16C32/06 

Изобретение относится к точному ма- шино- и приборостроению и может быть использовано при эксплуатации устройств с подвижным элементом, поддерживаемым, например, радиальной гэзостатической опо рой (пиевмоподвесом).

Известен способ подготовки к работе гибрмдной опоры скольжения с поворотным вкладышем, включающий подачу смазки в рабочий зазор и установку вкладыша по отношению к нагрузке при минимальной температуре смазки.

Известен способ регулирования работы гибридной опоры скольжения, в которой при определении действия нагрузки вкладыш также поворачивают, измеряя при этом мощность, затраченную на вращение вала, и фиксируют в положении, соответствующем минимуму затрачиваемой мощности.

Применение этих способов для определения параметров нагрузки газостатических опорах неприемлемо, так как у этих опор потери на трение «в 103 раз меньше, чем у опор с жидкой смазкой.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения радиальной симметричной нагрузки, включающий подачу газа в рабочий зазор, измерение минимального (максимального) значения упомянутого зазора, определение вектора радиального смещения продольной оси вала по отношению к продольной оси втулки опоры и значения радиальной нагрузки.

Недостатком указанного способа является невозможность определения параметров несимметричной нагрузки (радиальной и момента перекоса).

Целью изобретения является повышение точности определения параметров нагрузки и улучшения эксплуатационных качеств тихоходных и невращающихся радиальных газостатических опор.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения вектора радиальной симметричной нагрузки, заключающемся в подаче газа в рабочий зазор и измерении минимального (максимального) значения зазора, измеряют минимальные

СО

С

xg N

(максимальные) зазоры на противоположных торцах опоры, определение векторов радиальных смещений продольной оси вала осуществляется на противоположных торцах опоры и в средней части опоры и по полученным данным осуществляют геометрическое построение векторов радиальной нагрузки и момента,

На фиг, 1 изображена схема устройства, с помощью которого осуществлялась экспериментальная проверка предлагаемого способа; на фиг.2 - направления и значения векторов,

В газостатическую радиально-торцо- вую опору, состоящую из втулки 1 и подшипников 2, помещается вал 3. Втулка 1 устанавливается в сборную обойму, состоящую из двух, соединенных между собой, кеяец 4 и 5 и содержащую шарикоподшипники 6 и 7, уплотнительное кольцо 8 и штуцер 9, служащий для подвода воздуха. .Обойма с помощью стойки 10 устанавливается на платформу 11, снабженную регулировочными винтами 12. К платформе креп ,.ся два оптических устройства 13, с помощью которых определяется относительное положение вала 3 (измеряются минимальные или максимальные зазоры на торцах опоры). Втулка 1 также может занимать различные относительные положения, поворачиваясь с помощью передачи 14 в шарикоподшипниках 6 и 7. Эти положения контролируются фиксатором.

Устройство работает следующим образом.

При подаче в опору воздуха вал 3 занимает определенное положение, зависящее от направления и вида внешней нагрузки, которая осуществлялась действием на вал установленных определенным образом электромагнитов (не показаны). Если действует только радиальная нагрузка, то измеренные минимальные (максимальные) зазоры на противоположных торцах опоры будут находиться в одной плоскости с линией действия нагрузки, При действии на вал комбинированной нагрузки - радиальной, и момента переноса измеренные на противоположных торцах минимальные (максимальные) рабочие зазоры находятся в разных плоскостях. Принимая за центр приведения главного вектора и главного момента внешних сил центр симметрии вала и независимость согласно линейной теории радиального перемещения и углового отклонения, определяем геометрически, как показано на фиг.2, направления и значения векторов радиального (поступательно) и углового смещения вала, а соответственно, направления главного вектора (радиальной

нагрузки) и главного момента (момента перекоса) внешних сил. v На фиг.2 обозначено:

&+&,

- вектор радиального смещения

eanaj

In; L - вектор радиального смещения соответственно правого торца и левого торца опоры;

/Ui/ По - Г1мин, I Ел/ ho - Г1ммн,

где ho средний радиальный зазор при концентричном положении вапа:

Ьмин п{л) соответственно минимальный зазор правого, и левого торцов опоры;

5IU-U

у -;угол переноса вала;

L -длина вала;

углы направления радиальной (We) и моментной (М) нагрузок.

0 Проведена экспериментальная проверка способа на однорядном радиальном пневмоподвесе со следующими параметрами: L/D 1; D 4-10 м; питатели - кольцевые диафрагмы N 6; d м; h0 32

5 мкм; PS 1,08-10 Н/м Расчеты коэффици- ентов эадиальной и угловой жесткости Ке 1,5 10°Н/м; Нм, Экспериментальные значения параметров нагрузки составили соответственно: We 1,8 Н; М 0,1 нм.

0 Далее с помощью передачи 14 поворачиваем втулку на угол так, чтобы ось питателя и найденная линия действия радиальной нагрузки находились в одной продольной симметрии. При таком расположении питателя

5 несущая способность опоры увеличивается 10-15%, т.е. то же значение радиального смещения вала достигается при болешой нагрузке, равной расчетной We 2 Н, а следовательно, улучшаются эксплуатационные

0 качества опоры.

Предлагаемый способ позволяет также построить векторные диаграммы смещения вала и выбрать наиболее оптимальный режим работы опоры.

5 Фор мула изобретения

Способ определения параметров нагрузки в радиальных газостатических опорах, включающий подачу газа в рабочий зазор, измерение минимального (макси0 мального) значения упомянутого зазора, определение вектора радиального смещения продольной оси вала по отношению к продольной оси втулки опоры и радиальной нагрузки, сличающийся тем, что, с целью

5 повышения точности определения при воздействии несимметричной относительно середины опоры нагрузки в тихоходных и невращающихся опорах и улучшения эксплуатационных качеств опоры, измерение

минимальных (максимальных) зазоров осуществляют на противоположных торцах опоры, определение векторов радиальных смещений продольной оси вала осуществляют на противоположных торцах опоры в

средней части опоры и по полученным данным осуществляют геометрическое построение векторов радиальной нагрузки и момента.

Использование: в машиностроении для определения параметров радиальных газостатических подшипников при несимметричной нагрузке. Сущность изобретения: на противоположных торцах опоры измеряют минимальные (максимальные) рабочие зазоры между цапфой вала и втулкой опоры. Далее определяют векторы радиального перемещения осевой линии вала на торцах в середине опоры и угол между осевой линией вала и втулки опоры. По полученным данным осуществляют геометрическое построение векторов радиальной нагрузки и приложенного момента. 2 ил.

&0

flmlrr.n

htninA

flufftame/w