Гідрогазовий підшипник

Корисна модель належить до галузі машинобудування і може бути використана в високошвидкісних шпиндельних опорах металорізальних верстатів, та інших галузях те хніки, де потрібні високі швидкості обертання, наприклад, у стоматології. Відомий гідродинамічний підшипник ковзання, що містить втулку і насаджений в неї з проміжком шип, які обертаються одне відносно одного. В проміжку між втулкою і шипом розташована змащувальна рідина. [Див. Константинеску В.Н. Газовая смазка. Пер. с румынского/Под, ред. Коровинского М.В. - М.: Ма шиностроение, 1968. - стр.29]. Недоліком підшипника є суттєво великі втрати потужності на тертя при високих відносних швидкостях ковзання поверхонь втулки і шипа. Відомий аеродинамічний підшипник, що містить нерухому циліндричну втулку і встановлений в ній з проміжком шип, що обертається, при цьому прошарок між шипом і втулкою заповнений газом. При обертанні шипа газ, що захоплюється його поверхнею, уганяється в клиновидний проміжок між шийкою вала і гільзою. В результаті стискування газу в мастильному шарі виникає підвищений тиск, який і відділяє шийку вала від гільзи [Див. Шейнберг С.А., Жедь В.П., Шишеев М.Д. Опоры скольжения с газовой смазкой. - М.: Ма шиностроение, 1969. - стр.36.]. Недоліком підшипника являється невисока статична і динамічна жорсткість, а також високі вимоги до рідини і якості виготовлення спряжених поверхонь шийки вала й гільзи. Відомий також гідрогазовий підшипник, що містить дві жорсткі поверхні, які взаємодіють між собою крізь проміжок із шаром рідини у вигляді в'язкого мастила, при цьому мастило біля однієї поверхні є із змінною в'язкістю за рахунок нагрівання цієї поверхні з утворенням проміжку пари між рідиною та поверхнею [Див. пат. США №3352607, Нкл. 308-9, 1967р.]. Недоліком такого підшипника є те, що в процесі роботи можливе утворення піни через неповний розподіл рідинної та пароподібної фаз, що збільшує втрати на тертя. Розподіл рідинної фази і поверхні, що обертається, за допомогою проміжку пари не можна утворити постійним, тому що гідродинамічна складова рідинного шару при контакті із проміжком пари різко зменшується, що у підсумку призводить до нестійкого режиму роботи підшипника і втрати його швидкохідності. Найбільш близьким за технічною суттю до запропонованого гідрогазового підшипника є гідрогазовий підшипник, що містить гільзу та шип, які встановлені з проміжком, що заповнений шаром мастила, з можливістю взаємодії один з одним, при цьому на гільзі виконані внутрішні пази з встановленими в них магнітами, а мастило являє собою магнітну рідину [див. патент України на корисну модель №714, бюл. №1 від 15.02.2001]. Суттєвим недоліком такого підшипника є те, що в процесі роботи при значних радіальних зміщеннях гільзи є можливою деформація шару рідини і контакт торцевих поверхонь шипа з рідиною. Це приводить до спінювання рідини в проміжку і підвищення моменту опору обертального руху гільзи і, як наслідок, до підвищення втрат потужності на тертя і втрати швидкохідності підшипника. В основі даної корисної моделі поставлене завдання у відомому гідрогазовому підшипнику шляхом зміни його конструкції отримати новий технічний результат, що виявляється у зменшенні втрат потужності на тертя підшипника. Поставлене завдання вирішується наступним чином. У відомому гідрогазовому підшипнику, що містить гільзу та шип, які встановлені з заповненим шаром мастила проміжком, та з можливістю взаємодії одне з одним, згідно із запропонованим винаходом, на торцях шипа виконані конічні розточки, що утворені з можливістю перетинання з циліндричною поверхнею шипа. Всі відмінні суттєві ознаки спрямовані на досягнення єдиної мети - забезпечити розширення технологічних можливостей підшипника. На кресленнях, що додаються, схематично зображений гідрогазовий підшипник. На фіг.1 зображено поперечний розріз гідрогазового підшипника, на фіг.2 - розріз по А -А и на фі г.3 - збільшені виноски I і II. Конструктивно гідрогазовий підшипник містить рухому (з можливістю обертального руху) гільзу 1, що встановлена із проміжком на шийку нерухомого шипа 2. На торцевих поверхнях шипа 2 виконані конічні розточки 3, яки утворюють з внутрішніми поверхнями гострі кромки 4. У проміжку між поверхнею шипа 2 і гільзою 1 розміщений кільцевий шар рідини 5 у попередньо розрахованій кількості, а також шар газу 6. Гідрогазовий підшипник працює наступним чином. При обертанні гільзи 1 під дією відцентрових сил рідина 5 притискується до поверхні гільзи 1 при дозуванні рідини менш, ніж необхідно для повного заповнення проміжку між гільзою 1 і поверхнею шипа 2, між кільцевим шаром рідини 5, що обертається, і поверхнею шийки вала 2 утворюється шар газу 6. При цьому за рахунок відцентрових сил в кільцевому шарі рідини 4 виникає тиск: мінімальний, рівний тиску газового шару, на вільній границі радіусу r і максимальний - на стінці гільзи 1. Таким чином утворюється квазітверда, ідеальна кільцева поверхня рідини 4, що обертається. При прикладанні радіального навантаження Р до гільзи 1, яке виникає, наприклад, в опорах шпинделів металорізальних верстатів при різанні, відбувається зміщення гільзи 1 на величину е, при цьому створюється аеродинамічний клин, який деформує шар рідини 5. Величина цієї деформації обмежена: по-перше, гідростатичним тиском в шарах рідини 5, по-друге, інерцією набігаючого потоку рідини 5; співвідношення між товщинами шару рідини 5 і шару газу 6 регулюються для забезпечення гідродинамічного тертя в достатньо малому проміжку. При зміщенні гільзи 1 на величину е, більшою за товщину шару газу 6, торцеві поверхні шипа 2 вступають у контакт з шаром рідини 5 лише по гострих кромках 4 на конічних розточках 3.