Гидростатическая опора Советский патент 1981 года по МПК F16C29/02 

(54) ГИДРОСТАТИЧЕСКАЯ ОПОРА

Изобретение относится к ст.анкостроению, в частности к металлорежущим станкам с гидростатическими направляющими . Известна гидростатическая опора, содержащая подвижный и неподвижный элементы, взаимодействующие через смазочный слой, при этом на рабочей поверхности подвижного элемента выполнен уступ по замкнутому контуру, на котором со стороны неподвижного элемента размещен уплотнитель, контактирующий с подвижным элементом, а полость с уплотнителем связана гидро линией со сливом. В этой опоре уплот нительный элемент выполнен в виде кольца, посаженного по посадке движе ния с зазором в кольцевую расточку, выполненную на подвижном элементе. Уплотнительный элемент прижат пружинами к неподвижному элементу. Это коль цо не может быть выполнено податливым. Оно должно обладать достаточной жесткостью, чтобы иметь возможность быть установленным по посг1дк& движения и быть прижатым пружинами к торцовой поверхности подвижной детали L Однако в таком исполнении кольцо не может выполнять функции эластичного элемента. Кроме того, известная опора в таком исполнении имеет ограничения по площади, и следовательно, по нагрузочной способности, так как при увеличении площади окажется невозможным выполнить посадку уплотнительного элемента в подвижном элементе -с малым зазором, поэтому известная опора практически окажется неуплотненной, т. е. она не может обладать большой несущей способностью и поэтому для получения требуемой несущей способности необходимо выполнять вместо одной такой опоры несколг. ко.Цель изобретения - увеличение нагг руэочной способности опоры, повышение ее долговечности и снижение требований к точности изготовления направляющей поверхности базового узла. Поставленная цель достигается тем, что в гидростатической опоре, содержащей подвижный и неподвижный элементы, взаимодействующие через смазочный слой, при этом на рабочей поверхности подвижного элемента выполнен уступ по замкнутому контуру, на котором со стороны непо.цвижного элемента размещен уплотнитель, контактирующий с подвижным элементом, уплотнитель выполнен в виде эластичного уплотниельного элемента охватывающей его граничительной рамки, высота котоой меньше толщины уплотнительного лемента, и контактирующей с поверхостью уплотнительного элемента, приимной рамки, выполненной податливой направлении, перпендикулярном к направляющей поверхности неподвижного элемента, и прижатой к последней эластичным уплотнительным элементом, при этом длина наружной поверхности эластичного уплотнительного элемента равна длине внутренней поверхности охватываивдей его ограничительной рамтки. Кроме этого, прижимная рамка и направляющая поверхность неподвижного элемента могут быть выполнены- из одинаковых металлов, прижимная и ограничительная рамки могут быть связаны с подвижньм элементом через штифты.

На фиг. 1 схематически изобрашена предлагаемая гидростатическая опора металлорежущего станка; на фиг, 2 разрез А-Д, на фиг. 1 на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2.

На несущей поверхности 1 гидростатической опоры, выполненоЛ на подвижном элементе 2 металлорежущего станка, имеется сМазочная канавка 3. На поверхности подвижного элемента 2 со стороны,.обращенной к неподвижному элементу 4, выполнен уступ 5 по замкнутому контуру. На уступе 5 размещен эластичный уплотнительный элемент б, который охвачен ограничительной рамкой 7. Высота ограничительной .рамки 7 меньше толщины эластичного уплотнительного элемента. С нижней поверхностью ограничительной рамки 7 сконтактирована прижимная рамка 8, которая выполнена податливой в направлении , перпендикулярном к направляющей поверхности неподвижного элемента 4,и прижимается к этой поверхности уплотнительным элементом 6. Прижимная pciMKa 8 имеет значительно меньшую высоту, чем ее длина и ширина. Этим обеспечивается необходимая податливость в направлении, перпендикулярном к направляющей поверхности неподвижного элемента 4. С этой же целью ограничительная рамка 7 выполнена как отдельная деталь, а не совмещена с прижимной рамкой 8. Такое решение не только обеспечивает большую податливость прижимной рамки, но также и большую технологичность деталей 7 и 8.

Уплотнительный элемент б сжат между прижимной рамкой 8 и подвижным элементом 2. Этим обеспечивается контакт прижимной рамки 8 с направляющей поверхностью неподвижного элемента 4. Смазочная канавка 3 гидростатической опоры связана гидролинией 9 с источником питания через управляющее устройство (не показаны) . Полость 10, образованная внутренним йонтуром эластичного уплотнительного элемента 6, связана гидролинией 11 со сливом. Причем на конце гидролинии 11 целесообразно установить подпорный клапан (не показан) . Vqтановкой подпорного клапана достигается постоянство давления а полости 10 и тем самым улучшаются условия работы прижимной ..рамки. Прижимная и Ограничительная рамки, с одной стороны, должны иметь свободу движения в направлении, перпендикулярном направляиицей поверхности неподвижного элемента 4, а с другой - необхрдимо обеспечить совместное перемещение этих детёилей с неподвижным элементом 2.. Это достигается тем, что все три детали скреплены штифтами 12 (фиг.З) так, что они посажены без зазора только в одну из деталей, например подвижный элемент 2. в остальные детали 7 и 8 штифты посажены с небольшим зазором.

Гидростатическая опора работает следующим образом.

При подаче масла под давлением от источника питания через управляющее устройство по гидролинии 9 в смазочную канавку 3 подвижный элемент 2 всплывает и между несущими поверхностями опоры образуется зазор h. Прижимная pauviKa 6 остается прижатой к направляющей поверхности неподвижного элемента 4, поэтому масло из полости 10 вытекает в слив только по гидролинии 11.

Прижимная рамка в данном случае выполняет роль торцового уплотнения. В этом случае прижимную рамку предпочтительнее выполнять из того же металла, что и направляющая поверхность базового узла. Например, если направляющая поверхность выполнена из чугуна, то и прижимная рамка должна быть выполнена либо из чугуна, либо из стали. В этом случае между контактирующими поверхностями возникает электростатическое поле (на молекулярном уровне), которое вызывает поляризацию молекул масла, что обеспечивает надежное уплотнение масла при помощи поляризованного слоя молекул (чугун и сталь с точки зрения их способности к поляризации молекул масла равноценны).

Рамка 8 прижимается к направляющей поверхности с силой, определяемой разностью площадей эпюр давлений, действующих сверху и снизу.Чтобы усилие прижима было слишком б( пьшим, нужно подбирать параметры конструкции так, чтобы разность площадей этих эпюр была минимальной. Выполнить это легче в том случае, если давление в камере 10 постоянно. Последнее может быть Достигнуто установкой подпорного клапана на конце гидролИнии 11. Податливость прижимной рамки 8, контактирующей с направляющей поверхностью неподвижного элемента 4, и п жим этой рамки с этой поверхности обеспечивает плотное прилегание без зазора к направляющей поверхности, несмотря на наличие макронеровносте на этой поверхности. Это позволяет снизить требования к точности изготовления направляющей поверхности неподвижного элемента. Долговечность гидростатической, поры повышается за счет того, что в этой опоре парой трения является мет,алл-металл, а не резина-металл, или пластмасса-металл, так как по направляющей поверхности базового узла вместе с подвижным узлом перемещается прижимная рамка износостой кого материала. Увеличение нагрузочной способнос предлагаемой гидростатической опоры достигается за счет того, что прижим ная paiMKa выполнена податливой в нап равлении, перпендикулярном направляю щей поверхности базового узла, поэтому ее разме ш практически ничем не ограничиваются. Формула изобретения 1. Гидростатическая опора, содержащая подвижный и неподвижный элементы, взаимодействующие через смазочный слой, при этом на рабочей поверхности подвижного элемента выполнен уступ по замкнутому контуру, на котором со стороны неподвижного элемента размещен уплотнитель, контакти,рующий с подвижным элементом, о тличающаяся тем, что, с целью увеличения несущей способности, снижения требований к точности изготовления направляющей поверхности неподвижного элемента, уплотнитель выполнен в виде эластичного уплотиительного элемента охватывакмцей его ограничительной рамки, высота которой меньше толщины уплотнительного элемента, и контактирующей с- поверхностью уплотнительного элемента прижимной рамки, выполненной податливой в направлении, перпендикулярном к направляющей поверхности элемента и поджатой к последней эластичным уплотнительным элементом, при этом длина наружной поверхности эластичного уплотнительного элемента равна длине внутренней поверхности охватывающей его ограничительной рамки. 2.Опора по п. 1, о л и ч а ю -. щ а я с я тем, что прижимная рамка и направлякицая поверхность неподвижного элемента выполнены из одинаковых металлов. 3.Опора по п. 1, отличающаяся тем, что прижимная и ограничительная рамки связаны с подвиж ньо4 элементом через штифты. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Заявка Нидерландов №6408890, кл., F 16 С, НКИ 47 в в, 29/02, опубик. 1966.

/

/