Гидростатодинамический подшипник Советский патент 1992 года по МПК F16C32/06 

Изобретение относится к машиностроению и novcer быть использовано в качестве радиапьных опор шпинделей и металлорежущих станков валов турбин компрессоров и дружх машин

Известен ждростатический подшипник содержащий охватывающую цапфу вала вт(улку с несущими карманами

Известен гидродинамический подшипник с самоустанавливающимися вкпадыша- ми

Известен гидростатодинамический подшипник шпиндельного узла шлифовального кру;а с П-образными несущими карманами Перемычки охватываемые карманами спрофилированы для усиления гидродинамического эффекта.

Известен газовый подшипник, внутри несущих карманов которого установлены свободно плавающие вкладыши Рабочая поверхность вкладышей выступает над цилиндрической внутренней поверхностью втулки

Недостатками известных подшипников являются неполное использование совокупности гидростатической и гидродинамической подъемных сил либо невозможность индивидуально регулировки высоты высту- пания оабоией поверхности вкладыша над внутренней цилиндрической поверхностью втулки

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является гидростатодинамический подшипник, содержащий втупку с несущими карманами, самоустэнавливающиеся антифрикционные вкладыши расположенные в карманах посредством сферических опорных зпемен- тов и закрепленных в их донной части сферических регулируемых упоров, проходящая через центры сфер ось которых смещена в направ1ении вращения вала относительно центра рабочем поверхности вктадыша, и рабочие поверхности которых смещены относительно рабочей поверхности втулки в направлении оси вращения, а также размещенные между вкладышами и

fftsssa

UII1I-HH

донной мастью карманов и закрепленные на последней кольцевые упругие манжеты.

Подшипник-прототип обеспечивает уравновешивание внешней радиальной нагрузки несущей силой смазочного слоя, возникающей в результате суммарного действия гидродинамических давлений в клиновидных зазорах между валом и сзмо- устанавливающимися вкладышами, а также перепада гидростатического давления в противолежащих карманах.

Недостатком прототипа является следующее.

Гдиростатическое давление в карманах меняться в широких пределах в зависимости от нагрузки, но независимо от скорости вращения вала. Гидродинамическое давление в клиновидном зазоре между валом и вкладышем существенно зависит or скорости вращения вала, и при нулевой скорости отсутствует вовсе.

Ось сфериНеского опорного элемента не проходит через центр вкладыша. При нулевой скорости скольжения положение вкладыша определяется лишь силой гидро- стптического давления, которая проходит через центр вкладыша и создает относительно центра сферической опоры момент, который опускает переднюю и поднимает заднюю кромки вкладыша в крайние положения.

В крайнем положении вкладыш будет удерживаться и после приведения вала во вращение до тех пор, пока гидродинамические силы не создадут опрокидывающего момента противоположного знака, достаточного для всплытия вкладыша. Все это время задняя кромка вкладыша будет находиться на максимально близком к поверхно- сти вала расстоянии, что повышает вероятность кромочного касания м следовательно способствует повышенному износу вкладыша, а. значит, приводит к снижению долговечности.

Кроме того, в указанном крайнем положении вкладыша профиль клиновидного зазора не меняется, а после всплытия вкладыша хотя и меняется, но не соответствует оптимальному. Оптимальной профиль обеспечивается лишь плавающим вкладышем при отключенном источнике гидростатического давления. Неоптимальность профиля приводит к повышенному тепловыделению, перегреву смазки, связанному с ним падению вязкости и следовательно несущей способности, что может вызвать преждевременный выход изделия из строя. Вероятность отказа повышается а надежность снижается

Цель изобретения - повышение долговечности и надежности работы подшипника

Указанная цель достигается тем, что

гидростатодинамический подшипник, содержащий втулку с несущими карманами, самоустанавливающиеся антифрикционные вкладыши, расположенные в карманах посредством сферических опорных элемен0 тов и закрепленных в их донной части сферических регулируемых в их донной части сферических регулируемых упоров, проходящая через центры сфер ось которых смещена в направлении вращения вала

5 относительно центра рабочей поверхности вкладыша, и рабочие поверхности которых смещены относительно рабочей поверхности втулки в направлении оси вращения, а также размещенные между вкладышами и

0 донной частью карманов и закрепленные на последней кольцевые упругие манжеты, согласно заявляемому техническому решению снабжен на тыльной стороне каждого вкладыша цилиндрическим хвостовиком, охва5 тываемым упомянутой кольцевой упругой манжетой, причем продольная ось хвостовика совмещена с осью, проходящей через центры сфер опорного элемента и регулмру емого упора.

0 На фиг,1 представлен поперечный разрез гидростатодинамического подшипника; на фиг.2 - развертка поверхности скольжения; на фмт.З - схема нзгружения при дей, степи радиальной F и моментной М

5 нагрузок..

Гидростатодинамический подшипник содержит два ряда смещенных друг относительно друга круглых в плане несущих карманов 1, охватывающих размещенные в них

0 самоустанавливающиеся вкладыши 2, имеющие антифрикционное покрытие по поверхности скольжения 3, выступающей над наружной поверхностью карманов 4. Вкладыши сопрягаются по сфере с упорами 5,

5 ввинченными в корпус б с фиксацией контргайками 7 и обеспечивающими регулировку радиального зазора между поверхностями скольжения 3 и вала 8. Кзрмзны снабжены дросселями 9, выполненными в виде жикле0 ров для подачи смазочного материала под давлением. Точка качания вкладыша смещена от его центра по направлению вращения вала на 0,1 диаметра вкладыша D для обеспечения оптимального сочетания несущей

5 способности смазочного слоя по вкладышу и нагрева смазки, вызванного потерями на вязкое трение в смазочном слое.

На тыльной стороне каждого вкладыша выполнен цилиндрический хвостовик 10, котррый по диаметру охватывает упругая

манжета 11, закрепленная на корпусе б, не препятствующая самоустановке вкладыша и недопускающая высокое давление на ох- ваченной ею части тыльной стороны вкладыша. Ось цилиндрического хвостовика проходит через центр сферы упора 5 - точку качения вкладыша.

Подшипник работает следующим образом.

Перед пуском в карманы 1 через дрос- сель 9 подается под высоким давлением смазка, что обеспечивает разделение по- зерхностей скольжения вала и подшипника, а также прижатие вкладышей 4 к упорам 5. Прижимающая сила возникает вследствие перепада давлений на участке тыльной стороны вкладыша - торца хвостовика 10, охваченном манжетой 11, и соответствующем участке рабочей поверхности вкладыша, представляющем собой проекцию хвостовика. На оставшейся части вкпадыша пере- пад давления не возникает. Прижимающая сила направлена по оси цилиндрического хвостовика 10, проходит через центр сферы упора 5-точку качания вкладыша, не создает момент относительно указанной точки качания, и поэтому не влияет на режим са- моуетановки вкладыша,

При вращении вала с угловой скоростью ft) и смазочном слое между валом и вкладышем создается дополнительное гидродинамическое давление, которое складывается с гидростатическим давлением и увеличивает несущую способность подшипника. Вкладыш поворачивается вокруг центра сферы упора 5 и занимает такое положение, в котором сила гидродинамического давления также проходит через центр сферы упора 5.

Двухрядная структура карманов,1 с равным взаимным смещением в рядах обеспе- чивзбт равную несущую способность, подшипнику независимо от ориентации вектора радиальной нагрузки F на упор 5 или середину перемычки между камерами 1. При экстремальных радмапьных F и момен- тных М нагрузках исключены задиры на кромках развитой длины образующей, необходимой для обеспечения высокой несу-

щей способности, благодаря тому, что о-ял 8 контактирует по всей антифрикционной поверхности самоустэнавливающихся вкладышей 2, выступающей над наружной поверхностью 4 гидростатических карманов. Внешние нагрузки F и М уравновешиваются реакциями смазочного слоя RI и RII в рядах карманов, Слив смазки осуществляется в торцы подшипника.

Если при эксплуатации подшипника известен вектор радиалТной или моментной постоянных нагрузок, повышение несущей способности возможно за счет индивидуальной по рядам вкладышей регулировки радиального зазора.

Заявляемый подшипник по сравнению с прототипом отличается повышенной до - говечностыо и надежностью за счет обеспе- чения оптимальной самоустэновки вкладыша на всех режимах работы, а также сниженными потерями на трение.

Формула изобретения Гидростатодинамический подшипник, содержащий втулку с несущими карманами, самоуста и заливающиеся антифрикционные вкладыши, расположенные в карманах посредством сферический опорных элементов и закрепленных в их донной части сферических регулируемых упоров, проходящая через центры сфер, ось которых смещена з направлении вращения вала относительно центра рабочей поверхности вкладыша и рабочие поверхности которых смещены относительно рабочей поверхности втулки в направлении оси вращения, а также размещенные между вкладышами и донной частью карманов и закрепленные нз последней кольцевые упругие манжеты, о т личающийся тем, что, с целью повышения долговечности и надежности работы, каждый вкладыш на его тыльной стороне выполнен с цилиндрическим хвостовиком, охватываемым упомянутой кольцевой упругой манжетой и продольная ось которого совмещена с осью, проходящей через центры сфер опорного элемента и регулируемого упора.

to 2

8 2 Фиг.З

Использование для радиальных опор шпинделей металлорежущих станков, валов компрессоров и других машин. Сущность изобретения- подшипник содержит самоуста на вливающиеся антифрикционные вкладыши расположенные в гидростатических несущих карманах посредством сферических опорных элементов В донной части карманов укреплены сферические регулируемые упоры, ось которых смещена в направлении вращения вала относительно центра рабочей поверхности вкладыша Каждый вкладыш выполнен с цилиндрическим хво- гтовиком, охватываемым кольцевой упругой манжетой Продольная ось хвостовика совмещена с осью, проходящей через„центры сфер опорного элемента и регулируемого упора. 3 ил.