Регулятор давления для замкнутой гидростатической опоры

Регулятор давления для замкнутой гидростатической опоры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

. РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ ЗАМКНУТОЙ ГИДРОСТАТИЧЕСКОЙ ОПОРЫ, содержащий кррпус с цилиндрической камерой, в которой с радиальным заз ром установлен цилиндрический регу;Лирующий элемент, и выполненными в цилиндрической стенке камеры соосными выходными -каналами для соединения с несущими карманами гидростатической опоры, каналы подвода рабочей жидко ти от источника питания и связанный с цилиндрическим регулирующим элементом регулируетллй упор, о т л и ч, а ю щ и и с я тем, что, С целью повышения его надежности и упрощения, цилиндрический регулирующий элемент установлен между торцгихи цилиндрической камеры с возможностью ргщиального перемещения, а каналы подвода рабочей жидкости от источника питания и регулируеьый упор расположены в цилиндрической стенке камеры, причем ось регулируемого упора совместно с осью каналов подвода рабочей жидкости от источника питания и ось выходных каналов для соединения с несущими карманами гидростатичес- { кой .опорырасположеныво взаимно перпендикулярных гшоскос1яЛ, проход. дящих через ось цилиндрической камеры.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Рр

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2847376/18-24 (22) 06.12.79.. (46 ) 07. 12. 83. Бюл. Р 45 (72) B.Â. Бущуев и О.К Цыпунов (53) 621.646 ° 4(088.8) (56) Патент СшА Ф 4043613; кл. Г 16 С 32/06, опублик. 1977.

2 ° Авторское свидетельство СССР

Р 614257, кл. Е 16 С 32/06, 1975 (прототип).

° (54)(57). РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ

ЗАМКНУТОЙ ГИДРОСТАТИЧЕСКОЙ ОПОРЫ, содержащий корпус с цилиндрической камерой, в которой с радиальным зазором установлен цилиндрический регу.лирующий элемент,и выполненными в ци линдрической стенке камеры соосными выходными каналамн для соединения с несущими карманами гидростатической опоры, каналы подвода рабочей жидкос„„SU„„555 A

3(51)G 05 D 16 10 Г 16 С 32 Об ти от источника питания и связанный с цилиндрическим регулирующим элемен том регулируемый упор, о т л и ч.а— ю шийся тем, что, .с целью повыщения его надежности и упрощения, цилиндрический регулирующий элемент установлен между торцами цилиндрической камеры с возможностью радиального перемещения, а каналы подвода рабочей жидкости от.источника питания и регулируемый упор расположены в цилиндрической стенке камеры, причем ось регулируемого упора совместно с осью каналов подвода рабочей жидкости от источника питания и ось выходных каналов.для соединения с несущими карманами гидростатичес- Е

С кой .опоры- расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через on цилиндрической камеры.

10 59555

Изобретение отно< птся к замкнутым системам гидростатических опор и направляющих, например подвижных узлов металлорежуцих станков, и может быть использовано в прокатных станах и других машинах где используется 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 элемен.та, через выходные каналы отводится про ивоположным карманам замкнутой гидростатической опоры. При равных давлениях в выходных каналах регулирующий 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 карманах опоры регулирующий элемент смещается в сторону канала с пониженным давлением. При этом сопротивление на входе в более нагруженный карман опоры уменьшается, а в менее нагруженный возрастает.

Соответственно и поток рабочей жидкости, проходяцей через более Harpy- 40 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 потока масла на слив шунтирует рабочий поток, что ухудшает эксплуатационные и энергетические показатели регулятора.

Под действием перепада давления, действующего на регулирующий элемент в направлении оси подвод — слив, он прижат к цилиндрической поверхности камеры. Смещение регулирующего элемента с оси приводит к возникновению вращаюцего момента И = Р Я (Р усилие прижима; Я вЂ” смещение опоры), направленного в сторону; противоположную рабочему перемещению, и умень- 60 шает эффективность регулирования;

Кроме того, усилие прижима вызывает контактные дефор;.|ации цилиндрических поверхностей, что снижает чувствитель. ность регулятора. 65

Отсутствует подстройка регулятора на оптимальный режим.

Паиболее близким к предлагаемому по технической суцности и достигаемому результату является регулятор для замкнутых гидростатических опор, содержащий корпус с цилиндрической камерой, установленный в ней с радиальным зазором цилиндрический регулирующий элемент со ступенчатыми цилиндрическими поверхностями со стороны торцов, регулирующий упор, взаимодействующий с одним из торцов регулирующего элемента, а также выпол ненные 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 по оси камеры, при этом .в оба кармана опоры поступает одинаковое количество жидкости. При возникновении разности давлений в. карманах опоры регулирую-. щий элемент смещается в радиальном направлении. Сопротивление на входе в более нагруженный карман опоры уменьшается, а в менее нагруженный возрастает. Соответственно и поток рабочей жидкости, .проходящий через более нагруженный карман, возрастает, а через менее нагруженный уменьшается. С помощью регулируемого упора (винта) регулятор настраивается на оптимальный режим работы опоры. Так как в осевом направлении регулирующий элемент практически разгружен, . наличие опоры не ухудшает чувствительности регулятора (21 .

Однако так как выходные каналы не изолированы друг от друга, то кроме осевого потока имеет место переток масла по окружности из полости высокого давления в полость низкого. давления, что существенно уменьшает эффективность работы регулятора.

Технологические трудности не позволяют выполнить цилиндрическую камеру достаточно большой длины, что ограничивает высоту дросселирующей щели, 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 регулирующий элемент установлен между торцами цилиндрической камеры с возможностью

1 0 5 9. > 5 5 радиального 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 камеры.

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-A 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. 6 — сечение В-B на фиг. 5; на фиг. 7 — эпюра давления в дросселирующих целях регулятора при одинаковом 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 в>ходах регулятора и смещенном диске; на фиг. 9 — 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 (одинарныйг содержит корпус 1 (фиг. 1 и 2) с цилиндрической камерой, закрытой с торцов фланцами 2 и З..Между торцами цилиндрической камеры корпуса 1 с радиальныгл эаэорогл hg (фиг. 2) по размеру В подвижно в радиальном направлении и неподвижно в осевом установлен цилиндрическии регулируюций эгемент (диск1 4. Радиальный зазор h образует дросселируюцую щель, к<>торая направлена вдоль цилиндрической поверхности камеры по окружности.

I .å><äó корпусом 1 и регулирующим элементом 4 установлен регулируемый упор (винт 15, на который опирается регулирукщий элемент 4.

Регулируелый упор 5 предназначен для первоначального измерения сопротивления регулятора.

В цилиндрической стенке камеры 1 выполнены входные каналы 6 для подвода рабочей жидкости от источника питания и соосные выходные каналы

7 и 8 для соединения с несущими карманами гидростатической опоры, 10

Ось регулируемого упора 5 совместно с осью каналов 6 подвода рабочей жидкости от источника питания и ось выходных каналов 7-и 8 расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, проходяцих через ось цилиндрической камеры.

Регулятор может быть многопоточным (фиг. 3 и 4} . В этол< случае регулятор состоит из корпуса 9, фланцев 10 и 11, проставочных колец 12

14, разделительных втулок 15 и 16, подви>кных колец (регулирующих элементов) 17 и 18 и плунжера 19.

11лунжер имеет ряд кольцевых проточек диаметром d< (фиг. 3), выполненных с нег<оторым эксцентриситетом Е относительно поверхностей диаметролг

dy Цилиндрические поверхности 4Э проставочных колец 12-14 изготавли 0 ваются с небольшим зазором -.-по отношению к соответствующей поверх.ности плуьжера и служат для его центрирования. Отверстия в подвижных

«ольцах 17 и 18 выполнены больше

35 диаметра д3 плунжера 19 (фиг, 3), а сагли кольца 17 и 18 располагаются в проточках диаметрог-..d плунжера 19.

Между наружной поверхностьЮ подвижных колец 17 и 18 и поверхностью

40 отверстия разделительных втулок 15 и 16 выдерживается зазор hg (фиг. 4), который образует дросселирующую цель при протеканйи масла.

Между торцами подвижных колец 17 и

45 18 и проставочных колец 12 — 14 имеется небольшой зазор для обеспечения свободного перемещения колец

17 и 18 в радиальном направлении.

Зазор обеспечивается эа счет разделительных .втулок 15 и 16.

1:орпус 9 имеет входной канал 20 (фиг. 4) и выходные каналы 21 и 22.

Число выходных каналов (потоков) выбирается в зависимости от числа карманов направляющей (для простоты изложения рассматривается регулятор с двумя парами эаикнутых кармайов) .

Разделительные втулки 15 и 16 притираются по отверстию корпуса 9 с малыгл эаэорогл, практически исклю60 чаюцим перетекание масла через него.

Отверстия во всех разделительных втулках 15 и 16 обрабатываются совместно. Наружные поверхности подвижных колец 17 и 18 также выполняют65 ся в один разглер. Таким образом, 105 9555 дросселирующая щель h (фиг. 4) у всех регуляторов в исходном положении одинакова и сопротивления регуляторов равны между собой.

При повороте плунжера 19 вследствие эксцентричного расположения поверхности d< происходит смещение подвижных колец 17 и 18 в вертикальном направлении, что приводит к изменению конфигурации щели h (фиг. 4) и, соответственно, сопротивления регуля" 0 тора. При этом сопротивление всех регуляторов изменяется синхронно;

Регулятор, изображенный на фиг. 5 и 6, 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 26 под давлением Р> (фиг. 5 и 6) . Пройдя 0 без дросселирования по щели высотой

Н (величина Н существенно больше дроссельного зазора hg), масло,дрос-. селируясь в зазоре bg попадает по каналам 27 и 28 в карманы 29 гидростатического .подшипника. Первоначальное регулирование сопротивления регулятора производится регулируемым упорогл 30.

1<ак видно из фиг. 5 и 6, в данной конструкции регулятора дросселируюцая щель образована внутренней поверхностью подвижных колец 23 и

24, что обеспечило весьма г<омпактную 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 40 за счет эксцентрика) .

Одинарный регулятор работает следующим образом,(фиг. 1, 2).

Масло под постоянным давлением 45

Р2 подается в регулятор через входной канал 6 и, пройдя через дросселирующие щели с сечением h, через выход-. ные каналы 7 и 8, отводится к противоположным. карманам замкнутой гидростатической опоры (нижняя половина регулятора запитывается через канал гидравлическое сопротивление которого значительно меньше сопротивления дросселирующей цели) .

Положение подвижного регулирующего элемента 4 относительно корпуса по вертикали определяется регулируе- мым упором 5, при вращении 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. нагрузкой на опору. 65

При отсутствии нагрузки»a опору давления Р и Р равны между собой (фиг. 7). Если подвижный регулирующий элемент 4 расположен симметрично относительно осевой линии регулятора (4 = гД, то на него слева и справа действуют одинаковые силы и регулирующий элемент остается в равновесном положении. Потоки масла через каналы

7 и 8 в этом случае равны между собой.

Если по какой-либо причине произошло смещение подвижного регулирующего элемента 4 на величину 8 (допустим вправо) (фиг. 8), то b< стало больше h, т. е. 8 > О. При этом вследствие различия конфигурации левой и правой щелей характер изменения давления в них такх<е различен. В ле- . вой цели, представляюцей собой в этом случае расширяющийся канал., дросселирование происходит в основном на начальном участке цели (фиг. 8), а в правой — на конечном.

На фиг. 9 кривая 1 показывает за» висимость равнодействующей сил давления, приложенных к регулирующему элементу 4 справа,. от величины смещения регулирующего элемента, а кривая 2 — аналогичную зависимость для левой половины регулирующего элемента. кривая 3 получена суммированиегл кривых 1 и 2, Как видно из графика, увеличение смещения регулируемого элеглента 0 приводит к увеличению суммарного уси.— лия, приложенного к регулирующему элементу, при этом направление усилия противоположно смещению.

Таким образом, сглещение подвижного регулирующего элемента из среднего положения приводит к возникновению гидростатической неуравновешенности j"гидравлической дружины"), центрирующей его.

При наличии нагрузки на опору в ее карманах устанавливаются. различные давления (фиг, 10) — P больше Р4 . Под действием перепада ! давления Р.г-Р4 регулирующий элемент смецается вправо до тех пор, пока усилие, обусловленное пере- . падом давления P> — Р4, не будет уравновешено усилиегл, развиваемым

"гидравлической пружиной",причем большему значению перепада давления соответствует большее установившееся значение 8

Па фиг. 11 показано изменение относительного сопротивления регулятора цг в зависимости от величины смещения регулирующего элемента

g (Д равно отношению сопротивления

«. регулятора при В фО к сопротивлению при 5 =О). кривая 4 на графике соответствует камере регулятора с большим давлением на выходе регулятора

1059555 (P> на фиг. 10), а кривая .5 - с меньшим (P 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 5 для замкнутой гидростатической опоры надежен в работе. 1<онструктивное 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.

1059555 е у У f4

@vs. 7

5- b

muz. 4

1059555

1059555

1059555

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород;ул. Проектная, 4