Регулятор давления для замкнутой гидростатической опоры

-фъп УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И Ф4 ИЙ САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЛЬСТВУ В ВТОР СНОМ е а питаниясоединениястатичес- ЕС Рр(54)(57) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ ЭАИКНУТОЙ ГИДРОСТАТИЧЕСКОЙ ОПОРЫ, содержащий корпус с цилиндрической камерой, в которой с радиальным заз ром установлен цилиндрический регу.лирующий элемент,ивыполненными в цилиндрической стенке камеры соосными выходными каналами для соединения с несущими карманами гидростатической опоры, каналы подвода рабочей жидк ти от источника питания и связанныйс цилиндрическим регулирующим элементом регулируемый упор, о т л и ч,а -ю щ и й с я тем, что, с целью повыщения его надежности и упрощения,цилиндрический регулирующий элементустановлен )лежду торцами цилиндрической камеры с возможностью радиального перемещения, а каналы подвода рабочей жидкости от.источникапитания и регулируе)ый упор располож ны в цилиндрической стенке камеры,причем ось регулируемого упора совместно с осью каналов подвода рабочей жидкости от источники ось выходных каналов.дляс несущими карманами гидрокой,опоры расположены во взаимноперпендикулярных плоскостями, проходящих через ось цилиндрическойкамеры.Изобретение относится к замкнутым системам гидростатических опор и направляющих, например подвижных узлов металлорежуцих станков, и может быть использовано в прокатных станах и других машинах где исполь зуется гидростатическая смазка.Пзвестен регулятор, содержащий корпус с цилиндрической камерой, в которой с зазором установлен цилиндрический регулирующий элемент. 10 В стенках камеры выполнены четыре канала, из которых два противоположных предназначены для соединения с несущими карманами гидростатической опоры, третий служит для подвода 15 рабочей жидкости к регулятору, а четвертый соединен со сливом.Иасло под постоянным давлением подается в регулятор через входной канал и, пройдя через дросселирующие 20 щели, образованные радиальным зазором между цилиндрическими поверхностями.камеры и регулирующего элемента, через выходные каналы отводитсяпро ивоположным карманам замкнутой гидростатической опоры. При равных давлениях в выходных каналах регули" рующий элемент за счет взаимодействия с потоком масла занимает симметричное относительно выходных каналов положение и к карманам замкнутой опоры поступает равное количество жидкости. При возникновении разности давлений в карланах опоры регулирующий элемент смещается в сторону канала с пониженным давлением. При З 5 этом сопротивление на входе в более нагруженный карлан опоры уменьшается, а в менее нагруженный возрастает. Соответственно и поток рабочей жидкости, проходяцей через более нагру женный карман, возрастает, а через менее нагруженный уменьшается, благодаря чему величина зазоров в опоре в определенном диапазоне изменения нагрузки остается постоянной 1 45 Однако наличие постоянного потокамасла на слив шунтирует рабочий поток, что ухудшает эксплуатационныеи энергетические показатели регулятора,Под действием перепада давления,действующего на регулирующий элементв направлении оси подвод - слив, онприжат к цилиндрической поверхностикаплеры. Смещение регулирующего элемента с оси приводит к возникновениювращаюцего момента И = Р ЯРусилие прижима; Я - смещение опоры),направленного в сторону; противоположную рабочему перемещению, и уменьшает эффективность регулирования;Кроме того, усилие прижима вызываетконтактные деформации цилиндрическихповерхностей, что снижает чувствительность регулятора. 65 Отсутствует подстройка регуляторанз Оптимальный режим,Наиболее близким к предлагаемомупо технической суцности и достигаемому результату является регулятордля замкнутых гидростатических опор,содержащий корпус с цилиндрическойкамерой, установленный в ней с радиальным зазором цилиндрическийрегулирующий элемент со ступенчатымицилиндрическими поверхностями со стороны торцов, регулирующий упор, взаимодействующий с одним из торцов регулирующего элемента, а также выполненные в цилиндрической стенке камеры соосные выходные каналы, соединенные с несущими карманами гидростатической опоры, и каналы подвода рабочей жидкости от источника питания.При одинаковых давлениях в карманах опоры регулирующий элемент благодаря наличию ступенчатых цилиндрических поверхностей устанавливается пооси камеры, при этом .в оба карманаопоры поступает одинаковое количествожидкости. При возникновении разностидавлений в карманах опоры регулирую-.щий элемент смещается в радиальномнаправлении. Сопротивление на входев более нагруженный карман опорыуменьшается, а в менее нагруженныйвозрастает. Соответственно и потокрабочей жидкости, .проходящий черезболее нагруженный карман, возрастает,а через менее нагруженный уменьшается. С полощью регулируемого упоравинта) регулятор настраивается наоптимальный режим работы опоры. Таккак в осевом направлении регулирующий элемент практически разгружен, .наличие опоры не ухудшает чувствительности регулятора 21 .Однако так как выходные каналыне изолированы друг от друга, токроме осевого потока имеет местопереток масла по окружности из полости высокого давления в полость низкого. давления, что существенно уленьшает эффективность работы регулятора.Технологические трудности не позволяют выполнить цилиндрическую камеру достаточно большой длины, чтоограничивает высоту дросселирующейщели, увеличивает опасность засорения и снижает надежность,Дросселирование масла и центрирование регулирующего элемента осуществляется на разных поверхностях,что уменьшает эффективность регулятора и ухудшает динамические характеристики.ель изобретения - повышение надежности и упрощение регулятора.Указанная цель достигается тем,что цилиндрический регулирующийзлелент установлен между торцамицилиндрической камеры с возможностьюрадиального перемещения, а каналы подвода рабочей жидкости от источника питания и регулируемый упор расположены в цилиндрической стенке камеры, причегл ось регулируемого упора совместно с осью каналов подвода рабочей жидкости от источника питания и ось выходных каналов для соединения с несущими карманами гидростатической опоры расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, проходяцих через ось цилиндрической каглеры.Такое выполнение регулятора позволяет увеличить дросселируюций зазор до 0,2-0,3 мм и тем самым практически исключить его засорение, а следовательно, увеличить надежность его.Кроме того, конструкция проста и технологична в изготовлении,. так как не требует дополнительных ступенчатых поверхностей. на цилиндрическом дросселирующегл элементе.На Фиг. 1 изображен одинарный регулятор, сечение по оси корпуса; на фиг. 2 - сечение А-А на Фиг. 1; на Фиг. 3-многопоточный регулятор, сечение по оси корпуса; на фиг. 4 сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 регулятор, встроенный в опору шпинделя, сечение по оси корпуса; на фиг. б - сечение В-В на Фиг. 5; на Фиг. 7 - эпюра давления в дросселирующих целях регулятора при одинаковогл давлении масла на выходах регулятора и центральном положении регулирующего элемента (диска); на фиг. 8 - эпюра давления в дросселирующих щелях регулятора при одинаковых давлениях масла на вгходах регулятора и смещенном диске; на Фиг9 - график эависиглости сил давления от величины смещения диска; на Фиг, 10 - .эпюра давления в дросселирующих щелях регулятора при разных давлениях масла на выходах регулятора; на фиг. 11 - график зависи-. мости сопротивления регулятора от величины смещения диска.Регулятор давления для замкнутой гидростатической опоры (одинарный) содержит корпус 1 (Фиг, 1 и 2) с цилиндрической камерой, закрытой с торцов Фланцами 2 и ЗМежду торцами цилиндрической камеры корпуса 1 с радиальныгл эаэорогл г (фиг.2) по размеру В подвижно в радиальном направлении и неподвижно в осевом устанонлен цилиндрическии регулирующий элемент (диск) 4. Радиальный зазор г. образует дросселируюцую щель, которая направлена вдоль цилиндрической поверхности камеры по окружности.11 ежду корпусом 1 и регулирующим элементом 4 установлен регулируеглый упор (нинт 15, на который опирается регулирующий элеглент 4,Регулируелый упор 5 предназначен дляпервоначального измерения сопротивления регулятора,В цилиндрической стенке камеры 1выполнены входные каналы б для подвода рабочей жидкости от источникапитания и соосные выходные каналы7 и 8 для соединения с несущимикарманами гидростатической опоры,10Ось регулируемого упора 5 совместно с осью каналов б подвода рабочейжидкости от источника питания и осьвыходных каналов 7 и 8 расположеныво взаимно перпендикулярных плоскос"тях, проходяцих через ось цилиндрической камеры.Регулятор может быть многопоточным (Фиг. 3 и 4) . В этогл случае регулятор состоит из корпуса 9, фланцев 10 и 11, проставочных колец 1214, разделительных втулок 15 и 16,подвижных колец 1 регулирующих элементов) 17 и 18 и плунжера 19.Плунжер имеет ряд кольцевых проточек диаметром 3 1,фиг. 3), ныполненных с некоторым эксцентриситетом Еотносительно поверхностей диаметроглд . Цилиндрические поверхности дЭпроставочных колец 12-14 изготавлинаются с небольшим зазором :поотношению к соответствующей поверх.ности плуьжера и служат для его центрирования. Отверстия в подвижныхольцах 17 и 18 выполнены больше 35 диаметра д 3 плунжера 19 (фиг, 3),а сагли кольца 17 и 18 располагаютсяв проточках диал 1 етрол-. д плунжера 19.Между наружной поверхностьЮ подвижных колец 17 и 18 и поверхностью 40 отверстия разделительных втулок 15и 16 выдерживается зазор 6(Фиг, 4), который образует дросселирующую цель при протеканйи масла.Между торцами подвижных колец 17 и 45 18 и проставочных колец 12 - 14имеется небольшой зазор для обеспечения свободного перемещения колец17 и 18 в радиальном направлении.Зазор обеспечивается эа счет разделительных .втулок 15 и 16.Корпус 9 имеет входной канал 20(Фиг. 4) и выходные каналы 21 и 22.Число выходных каналов (потоковвыбирается в зависимости от числакарманов напранляюцей (для простоты 55 изложения рассматривается регуляторс двумя парами эаглкнутых карглаг 1 ов) .Разделительные втулки 15 и 16притираются по отверстию корпуса 9с малыгл эаэорогл, практически исклю чаюцим перетекание масла через него.Отверстия во всех разделительныхвтулках 15 и 16 обрабатываются совместно. Наружные поверхности подвижных колец 17 и 18 также выполняют ся в один разглер, Таким образом, 1059555дросселирующая цель ЬФиг. 4) у всех регуляторов в исходном положении одинакова и сопротивления регуляторов равны между собой.При повороте плунжера 19 вследствие эксцентричного расположения поверхности 3 происходит смещение подвижных колец 17 и 18 в вертикальном направлении, что приводит к изменению конфигурации щели 1 1 фиг, 4) и, соответственно, сопротивления регуля" 10 тора, При этом сопротивление всех регуляторов изменяется синхронно;Регулятор, изображенный на фиг. 5 и б, состоит из подвижных колец 23 и 24, установленных в цилиндрических 15 камерах корпуса 25 шпиндельного подшипника.Иасло к регулятору от источника питания подается по каналу 2 б под давлением Р (фиг. 5 и б) . Пройдя 2 О без дросселирования по щели высотой Н величина Н суцественно больше дроссельного зазора ), масло,дрос-. селируясь в зазоре б, попадает по каналам 27 и 28 в карманы 29 гидро статического .подшипника. Первоначальное регулирование сопротивления регулятора производится регулируемым упором 30.1 ак видно из Фиг. 5 и б, в данной конструкции регулятора дросселируюцая щель образована внутренней поверхностью подвижных колец 23 и 24, что обеспечило весьма компактную встройку его в шпиндельный подшипник.Принцип действия одинарного или многоПоточного регуляторов одинаков, отличие заключается только в изменении первоначального сопротивления регуляторов (в одинарном - за счет регулируемого упора, в многопоточном 4 О за счет эксцентрика) . Одинарный регулятор работает следуюцим образом, фиг. 1, 2) .г 4 асло под постоянным давлением 45 Р 2 подается в регулятор через входной канал б и, пройдя через дросселирующие щели с сечением 1 г, через выход-. ные каналы 7 и 8, отводится к противоположным. карманам замкнутой гидро- статической опоры г,нижняя половина регулятора запитывается через каналгидравлическое сопротивление которого значительно меньше сопротивления дросселирующей цели),Положение подвижного регулирующего элемента 4 относительно корпуса по вертикали определяется регулируе- мым упором 5, при врацении которого конфигурация дросселирующей щели изменяется, что позволяет изменить 60 сопротивление регулятора при наладке. По горизонтали его положение определяется разностью давлений в выходных каналах 7 и 8, т. е. нагрузкойна опору. 65 При отсутствии нагрузки на опорудавления Р 1 и Р 4 равны между собойфиг. 7), Если подвижный регулирующийэлемент 4 расположен симметрично относительно осевой линии регулятора(1,1 = Я , то на него слева и справадействуют одинаковые силы и регулирующий элемент остается в равновесномположении. Потоки масла через каналы7 и 8 в этом случае равны между собой.Если по какой-либо причине произошло смещение подвижного регулирующего элемента 4 на величину ц ( допус-тим вправо) (фиг. 8), то 51 стало больше 1, т. е. 8 ) О. При этом вследствие различия конфигурации левойи правой щелей характер изменениядавления в них также различен, В левой цели, представляюцей собой в этомслучае расширяющийся канал., дросселирование происходит в основном наначальном участке цели (фиг. 8), ав правой - на конечном.На фиг. 9 кривая 1 показывает зависимость равнодействующей сил давления, приложенных к регулирующемуэлементу 4 справа,. от величины смещения регулирующего элемента, акривая 2 - аналогичную зависимостьдля левой половины регулирующегоэлемента. 1(ривая 3 получена суммированиег кривых 1 и 2,1(ак видно из графика, увеличениесмеШения регулируемого элеглента 3приводит к увеличению суммарного уси. -лия, приложенного к регулируюцемуэлементу, при этом направление усилия противоположно смещению.Таким образом, смещение подвижного регулируюцего элемента из среднего положения приводит к возникновению гидростатической неуравновешенности "гидравлической дружины"),центрируюцей его.При наличии нагрузки на опорув ее карманах устанавливаются различные давления фиг, 10) - Р больше Р 4 . Под действием перепададавления Р 1-Р регулирующий элемент смецается вправо до тех пор,пока усилие, обусловленное пере- .падом давления Р - Р 4, не будетуравновешено усилиегл, развиваемым"гидравлической пружиной",причембольшему значению перепада давлениясоответствует большее установившеесязначение 3 Па Фиг. 11 показано изменение относительного сопротивления регулятора Зги в зависимости от величины смецения регулирующего элемента 3 1,8 равно отношению сопротивления,регулятора при 8 0 к сопротивлениго при Я =01, кривая 4 на графике соответствует камере регулятора с большим давлением на выходе регулятораР на фиг. 10), а кривая 5 - с меньшим (Р на фиг. 10) .Таким образом, при повышении перепада давления на выходе регулятора вследствие увеличения нагрузки . на гидростатическую опору величины , 5 сопротивления в полости регулятора, соединенного с карманом; воспринимающим большую нагрузку,.уменьшается, и в карман поступает большее коли-.чество масла, а в противоположный 10 карман - меньшее количество. В опоре независимо от нагрузки толщина масляной пленки сохраняется примерно постоянной.Предлагаемый регулятор давления 15 для замкнутой гидростатическойопоры надежен в работеКонструктивное выполнение регулятора позволяет получить дросселирующую щель практически любой необходимой длины (выбором соответствующего диаметра регулирующего элемента), что позволяет увеличить ее высоту и таким образом исключить возможность засорения.Большая величина зазора позволяет также снизить требования к точности изготовления, деталей .регулятора .и упростить технологию изготовления, особенно многопоточных, регуляторов. регулятор имеет высокую эффективность, так как выходные каналы регулятора изолированы друг от друга, а вся поверхность цилиндрического регулирующего элемента участвует в дросселировании .масла и центрировании его.