Статические характеристики активного гидростатического двухрядного радиального подшипника с ограничением выходного потока смазки

Abstract

The design of active hydrostatic radial bearing with smooth cylindrical surfaces and lubricant output flow restrictors in the form of movable rings on membrane suspension is presented. The device is several times less power-consuming compared with known devices of flow control. The bearing has a negative and zero compliance (infinite stiffness), and therefore can be used in machine tools to suppress the negative influence of elastic system deformation on the accuracy of processing. On the basis of two-dimensional model of lubricant flow developed a mathematical model, method and procedure for calculating the bearing load capacity and flow rate. It is established, that the calculation of static characteristics of bearing in the entire range of operating loads can be correctly performed only on the base of two-dimensional model. For small eccentricities the characteristic of zero and negative compliance can be calculated with sufficient accuracy by the simplified method, based on one-dimensional motion of lubricant flow. Bearing of zero or negative compliance have load capacity range, which is 20 - 50% more than conventional bearings of the same overall dimensions. The setting of input throttling slits resistance decisive influence on the optimal static characteristics of the bearing. The optimal values of its resistance for conventional and active bearing are practically identical.

Рассмотрена конструкция активного гидростатического радиального подшипника с гладкими цилиндрическими рабочими поверхностями и ограничителями выходного смазочного потока смазки в виде подвижных колец с мембранным подвесом. Устройство в несколько раз менее энергоемко по сравнению c известными устройствами с регуляторами расхода. Подшипник обладает отрицательной и нулевой податливостью (бесконечной жесткостью), поэтому может быть использован в металлорежущих станках для подавления негативного влияния деформации упругой системы на точность обработки. На основе двухмерной модели смазочного потока разработана математическая модель, метод и методика расчета несущей способности и расхода смазки подшипника. Установлено, что расчет статических характеристик подшипника во всем диапазоне действующих нагрузок может быть корректно выполнен только на основе двухмерной модели. При малых эксцентриситетах характеристики нулевой и отрицательной податливости могут быть с удовлетворительной точностью рассчитаны по упрощенной методике, базирующейся на одномерном движении смазочного потока. Подшипники нулевой и отрицательной податливости обладают грузоподъемностью, которая на 20 - 50 % больше, чем у обычных подшипников тех же габаритных размеров. Настройка гидравлического сопротивления входной питающей щели решающим образом влияет на оптимальные статические характеристики подшипника. Оптимальные значения сопротивления щели для обычных и активных подшипников практически совпадают.