Гидростатические опоры

В гидростатических подшипниках скольжения масло под давлением подводится к нескольким карманам и вытесняется через зазор между подшипником и шейкой шпинделя.

Подшипники с газовой смазкой применяются при больших скоростях вращения как аэростатические опоры с большим избыточным давлением воздуха между подшипником и шейкой шпинделя. Если в гидродинамических подшипниках вал затягивает смазочное масло в зазор, действуя как насос, и повышает давление в масляной пленке до величины, уравновешивающей внешнюю нагрузку, то в гидростатическом подшипнике давление в масляной пленке создается специальным насосом высокого давления. Поэтому при любой частоте вращения внешняя нагрузка уравновешена гидростатическим давлением в масляном слое. В этом случае при реверсе и останове шпинделя, а также при любых низких частотах вращения обеспечивается трение со смазочным материалом.

Коэффициент трения у гидростатических подшипников при трогании с места близок к нулю, а при небольших скоростях скольжения остается небольшим (до 10^-6). Изнашивание в таких подшипниках практически отсутствует. Влияние погрешности шеек валов и подшипников на точность вращения уменьшается в 5—10 раз. Гидростатические подшипники применяются в опорах шпинделей и быстроходных валов тяжелых станков.

Работа простейших гидростатических подшипников сводится к тому, что подводимое под давлением смазочное масло воспринимает основную часть постоянной внешней нагрузки. Гидростатические подшипники обеспечивают необходимое центрирование вала и предотвращают опасность прижатия вала к вкладышу при любых изменениях нагрузки. Недостатком гидростатических подшипников являются большой расход масла и необходимость иметь специальный насос.

На рис. 69 представлен гидростатический подшипник.

Во вкладыше делают несколько равномерно расположенных карманов 1. Карманы располагают не по всей длине вкладыша, и в каждый из карманов через дроссели или дозирующие отверстия 2 подводят смазочное масло. Между этими карманами параллельно им выполняют канавки для стока масла. Давление масла в карманах меньше, чем в сети, оно определяется соотношением гидравлических сопротивлений в отверстиях и в зазорах подшипника.

Радиальное смещение цапфы в каком-нибудь направлении вызывает повышенное гидростатическое сопротивление в зазорах, а, следовательно, и давление масла в карманах той зоны, куда направлено смещение. Наоборот, с противоположной стороны сопротивление вытеканию через зазоры и давление масла уменьшаются. Таким образом, возникают силы, стремящиеся восстановить центральное положение вала. Так как карманов несколько, получается устойчивое положение вала вследствие гидростатического эффекта.

Для прецизионных подшипников рекомендуют: число карманов — 4; общую длину подшипника — (1 ÷ 1,2) d, где d — диаметр шейки; ширину окружных и осевых перемычек — 0,1d. Применяемое масло — вазелиновое Т, а при высоких скоростях — велосит. При подаче масла под давлением р = 2 МПа в карманах обеспечивается давление 1,5 МПа. Максимальная нагрузка на подшипник (d = 70 мм) равна в этом случае 1500 Н. Поток масла 0,33 л/мин при температуре 50 °С и вязкости 2,3° Е. Зазор в подшипнике ∆ = 0,05 мм.