Гидростатическая опора

784772 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 9) 1)5 Г. 16 С 32/06 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ(71) Красноярский политтут нический инстиМ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССР(57) Использование; в шпиндельный узлах, системах адаптивного управления металло- режущих станков и позволяет достичь значительную статическую отрицательную податливость, необходимую для компенсации упругой системы станка. Сущность изобретения: в корпусе 1 опоры на упругих кольцах 2 соединенных упругими перегородками, установлена подвижная втулка 4, обхватывающая цапфу с рабочим зазором и имеющая входные дроссели 6, соединительные каналы 7, а на внутренней поверхности - несущие карманы 8, Между корпусом 1 и втулкой 4 расположены малопроточные уп" равляющие камеры И, ограниченные по пе- А риферии упругими кольцами 2 и упругими перегородками 3, Каждая управляющая камера 11 питается через входной дроссель 12 большого сопротивления, а каждый несущий карман 8 - через входной дроссель б, На выходе соединительных каналов 7 расположены дросселирующие щели 9, образованные поверхностями скольжения втулки 4 и цапфы 5 вала при помощи предусмотренных выступов 10 на внутренней поверхности втулки 4, Управляющие камеры 11 соединены с несущими карманами 8 через каналы 7 и дросселирующие щели 9, сопротивление которых изменяется при нагружении опоры, За счет больших приращений давления смазки вуправляющих камерах 11 по сравнению с приращениями давления в несущих карманах 8 при нагружении гидро- статической опоры обеспечивается уменьшение необходимой для реализации отрицательной податливости эффективной площади управляющих камер 11 и тем самым уменьшение габаритных размеров. 2 з,п,ф-лы, б ил,Изобретение относится к машиностро- ваты вающую цапфу вала с рабочим зазоромению и может быть использовано в шпин- и установленнуюв корпусе иа упругом поддельных узлах и системах адайтивноговесе в виде упругих колец, соединенных упуправления металлорежущих станков, пре- ругими перегородками, подвижную втулку симущественно токарных, 5 несущими карманами и сообщающиеся сисИзвестны гидростатические иээроста- точником подачи смазки под давлениемтические подшипники скольжения, содер- . входные дроссели, атакжеуправляющие кажащие корпус, цапфу вала, подвижную меры, ограниченные внутренней поверхновтулку, установленную в корпусе наупругом стью корпуса, наружной поверхностьюподвесе в виде эластичных колец, соеди втулки, упругими перегородками иупругимиивиных эластйчными перегородками, об- "кольцамй, и выполненные во втулке деразующими между корпусом и втулкой мпфирующие дроссели для соединения упуправляющиекамеры, питаемые под давле-равляющих" камер с несущими карманами,нием через входные дроссели (или по систе- Целью изобретения является уменьше.ме .насос-карман) и сообщающиеся с 15 ние габаритных размеров и повышение нанесущим слоем каналами во втулке. Недо- дежности работы гидростатической опоры.статками известных решений являются зна- Это достигается тем, что в гидростатичительные габаритные размеры при ческой опоре, содержащей корпус, обхватыотрицательной податливости подшипника, вающую цапфу вала с рабочимзазором ивызванные необходимостью превышения 20 установленную в корпусе на упругом подвеэффективной площади управляющих камер се в виде упругих колец; соединенных упруиад эффективной площадью несущих кар- гйми йерегороДками, подвижную втулку смайов, и недостаточная устойчйвость, свя-" несущими карманами,питаемыми от источззннаяс отсутствием демпфирования ника подачисмазки поддавлениемчерезпбтокоФ смазки междууправляющими каме входные дроссели, а также управляющие карамии несущйм слоем. " . " , " .меры, ограничейные внутренней поверхноИзвестна такжеопора скольжения, со- стью корпуса, наружной поверхностьюдержащая размещенную в корпусе обойму, втулки, упругимикольцами и упругими переустановленную в обойме на уй ругом"падве- "городками,"и вьполнеиные во втулке каналысев виде упругих колец, соединенных упру с дросселями для соединения управляющихгими" перегородками,и охватывающую камер с йесущими карманами, имеются доцапфу вала втулкус радиальными отверсти- полнительно входные дроссели, питающиеями подвода смазки в рабочий зазор,"управ-: управляющие камеры от источника дэвлелщощие камеры,ограниченные внутренней ния смазки, а дроссели, соединяющие упповерхностью обоймы, наружной поверхно равляющйе камеры с несущими карманами,стью втулки и упругими кольцами, образую- выполнены в виде щелей, образованных пощими боковые стенки камер, а "также верхностями скольжения втулки и цапфы вавыполиенныевобоймеканалыдлясоедине- ла, При этом на внутренней поверхностийище управляющихкамер с йсточйиком под- втулки могут быть выполнены канавки, явля-ачисмазки через входной дроссель, 40 ащиеся йродолжением соединительных кавнутренняя поверхность обоймы, внутрен- налов, а сами каналы могут быть снабженыняя и наружная поверхности втулки и сопря- демпфирующими дросселями постоянногожениые с обоймой и втулкой поверхности сопротивления,упругих колец выполнены коническими, . На фиг, 1 показана гидростатическаявходной дроссель выполнен в виде щелей, 45 опора, общий вид по и. 1; на фиг, 2 - разрезобразованных предусмотренными на на- А - А на фиг. 1, иа фиг. 3 - опора по и. 2; нэружиой поверхности обоймы выступами и фиг, 4 - разрез Б-Б иа фиг. 3; на фиг. 5 -внутренней поверхностью корпуса, а ради- общий вид опоры по и, 3; на фиг, 6 - зависиэльныеотверстия подвода смазки в рабочий мости суммарной податливости К цапфызазор снабжены демпфирующими дроссе вала от отношения д эффективных площалями, Данная опора позволяет получить су- дей управляющих камер 5 У и несущего слоящественную радиальную и осевую 5 при одной и той же внешней нагрузке дляотрицательную податливость при достаточ- заявляемой опоры и опоры-прототипа,но высоком динамическом качестве, однако В корпусе 1 фиг, 1 и 2) иа упругом подимеет значительные габаритные размеры, 55 весе в виде упругих колец 2; соединенныхувеличивающиеся при возрастании сопро- упругими перегородками 3, установлена потивления демпфцрующих дросселей, движнэя втулка 4, обхватывающая цапфу 5Наиболее близкой к заявляемой опоре вала с рабочим зазором и имеющая входныепо технической сущности является гидро- дроссели 6, радиальные каналы 7, а иа внутстатическая опора, содержащая корпус, ох- ренней поверхности - несущие карманы 8,На выходе каналов 7 выполнены дросселирующие щели 9, образованные поверхностями скольжения: втулки 4 и цапфы 5 вала при помощи предусмотренных на внутренней поверхности втулки 4 выступов 10. В качестве выступов 10 целесообразно использовать среднюю кольцевую перемычку,разделяющую несущие карманы 8 на два кольцевых ряда, Между внутреннейповерхностью корпуса 1 и наружной поверхностью втулки 4 расположены управляющие камеры 11, ограниченные по периферии упругими кольцами 2 и упругими перегородками 3, При этом каждый несущий карман 8 питается от источника (на фиг, 1 и фиг, 2 не показан) под давлением Рн 1 = сопз 1 через отдельныйвходной дроссель 6; а каждая управляющая камера 11 - под давлением Рн 2 - сопз 1 через отдельный входной дроссель 12, Каждая управляющая камера 11 сообщается с соответствующими несущими карманами 8 через отдельные канал 7 и дросселйруюсцую щель 9,Гидростатическая опора работает следующим образом.Смазка от источника под давлением Рн 1= = сспм через входные дроссели 6 поступает в несущие карманы 8, а под давлением Р 2 = сопзт через входные дроссели 12 - в управляющие камеры 11, Из последних смазка через дросселирующие щели 9 истекает в несущие карманы 8, откуда дросселируясь на перемычках гидростатической опоры поступает на слив,При нагружении цапфы 5 вала давление смазки в нагружаеглых несущих карманах 8 исвязанных с ними управляющихкамерах 11 возрастает, э в разгружэемых несущих карманах 8 и связанных с ними управляющих камерах 11 - уменьшается. Одновременно происходит перерасйределение величин зазоров дросселирующих щелей 9; зазор дросселирующей щели 9; связывающей нагружаемые несущие карманы 8 и уп,равляющие камеры 11, уменьшается, а зазор дросселирующей щели 9, связывающей рэзгружаемые несущие карманы 8 с разгружаемыми управляющими камерами 11, - увеличивается. При этом сопротивление истечению смазки из нагружаемой управляющей камеры 11 возрастает и давление смазки в ней дополнительно увеличивается. а сопротивление истечению смазки из разгружаемых управляющих камер 11 уменьшается и давление в последней дополнительно уменьшается, При условии равенства.эффективных площадей управляющих камер 11 и несущего смазочного слой равнодействующая сил давления смазки на втулку 4 перемещает последнюю30 35 . маны - перемычки) и показатели динамиче 40 следованиями 50 ных опор. Из графиков следует, что при одной и той же отрицательной податливости 55 5 10 20 25 против внешней нагрузки на определенную величину. При соответствующей настройке дросселей 12, 9 и 6 в результате отмеченного характера изменений давления в управляющих камерах 11 опора может обладать существенной отрицательной податливостью даже при Рн 2 = Рн 1 и площади камер 11 меньшей, чем несущих карманов 8.При необходимости на выступах 10 могут быть выполнены канавки 13 (фиг. 3 и 4),являющиеся продолжением каналов 7, асами каналы 7 могут быть снабжены демпфирущими дросселями постоянного сопротивления, как это показано на фиг. 5. Следует отметить, что динамические характеристики заявляемой гидростатической опоры являются также достаточно высокими (даже при отсутствии демпфирующих дросселей постоянного сопротивления в каналах 7), т,к. при оптимальнойнастройке дросселей 6, 9 и 12 сопротивление входного дросселя 12 должно быть более чем в 10 раз большим по сравнению с сопротивлением дросселя 6, т.е. управляющие камеры являются малопроточными, основной расход смазки происходит через входные дроссели 6, питающие несущие карманы. Кроме того, оптимальное аопротивление дросселирующих щелей 9 также больше (в 36 раз) сопротивления дросселей 6. Поэтому доминирующее влияние на динамику рассматриваемой опоры оказывает основной проточный тракт(дроссели 6 - несущие карского качества заявляемой опоры близки к аналогичным показателям гидростатической опоры с постоянными дросселями и неподвижной втулкой, что подтверждено проведенными автором теоретическими исНа фиг. 6 показаны зависимости суммарной податливости К цапфы 5 вала от отношения д эффективных площадей управляющих камер и несущегосмазочного слоя для заявляемой опоры (кривая 1) и для опоры-прототипа (кривая 2) при одной и той же внешней нагрузке, характерной для дан заявляемая опора имеет значительно меньшую эффективную площадь управляющих камер. Данные зависимости построены для случая Рн 1= Рн 2 одинаковой радиальной жесткости упругого подвеса, при ем в качестве настроечных параметров дросселей 12 и 9 заявляемой опоры исполь;овэны не аптимальные, а небольшие значения сопротивления дросселя 12.При условии РаРн 1 заявляемая опора может обладать любой практически необходимой податливостью даже при д = 1, .Таким образом, с одной стороны, введение в конструкцию гидростатической опоры дополнительных входных дросселей, питающих управляющие камеры, и выполнение дросселей, соединяющих управляющие камеры с несущими карманами, в виде щелей между поверхностями скольжения втулки и цапфы вала, уменьшает габаритные размеры опоры при ее отрицательной податливости. С другой стороны, эти же конструктивные отличия позволяют реализовать эффективный отток воздуха из управляющих камер, уменьшить вероятность засорения соединительныхдросселей и повысить тем самым надежность работы гидростатической опоры.Ф ормулэ изобретения 1. Гидростатическая опора, содержащая корпус, обхватывающую цапфу вала с рабочим зазором и установленную в корпусе на упругом подвесе в виде упругих колец, соединенных упругими перегородками, подвижную втулку с несущими карманами, сообщающимися с источником подачи смазки под давлением через входные дроссели, а также управляющие камеры, ограниченные внутренней поверхностью корпуса, на ружной поверхностью втулки, упругимикольцами и упругими перегородками, и выполненные во втулке каналы с дросселями для соединения управляющих камер с несущимикарманами,отличающаяся тем, 1 О что, с целью повышения надежности работыи уменьшения габаритных размеров, она снабжена дополнительно сообщающими управляющие камеры с источником подачи смазки под давлением входными дросселя ми, а соединяющие управляющие камеры снесущими карманами дроссели выполнены в виде щелей, образованных поверхностями скольжения втулки и цапфы вала. 20 2. Опора по и. 1, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что на внутренней поверхности втулки в пределах дросселирующих щелей выполнены сообщающиеся с каналами канавки.3, Опора по и. 1, отл и ч а ю ща я с я 25 тем, что каналы снабжены демпфирующимидросселями постоянного сопротивления..ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия113035. Москва, Ж, Раушская наб 4/5