Конструктивні схеми газостатичних підшипникових вузлів із гнучкою ланкою

К.т.н. Щербак Ю.Г.*, к.т.н. Тарабрін О.І.**

*Миколаївський державний гуманітарний університет ім. Петра Могили,

**Миколаївський навчально-науковий інститут Одеського національного університету ім. І.І. Мечнікова

КОНСТРУКТИВНІ СХЕМИ ГАЗОСТАТИЧНИХ ПІДШИПНИКОВИХ ВУЗЛІВ ІЗ ГНУЧКОЮ ЛАНКОЮ

У наведених матеріалах іде мова про конструктивні схеми підшипникових вузлів на основі газостатичних підшипників кочення, виконаних у вигляді несучих порожнистих роликів та розташованих із зазором на порожнистих осях, що мають сполучені з системою подачі стислого газу радіальні канали. При обертанні вала навантаження сприймаються газовим шаром, утвореним подачею робочого середовища у зазори між внутрішніми циліндричними поверхнями роликів та зовнішніми поверхнями осей. У роботах [1-4 та ін.] наведено конструктивні схеми таких опор та деякі пропозиції щодо їх удосконалення.

Одним із можливих шляхів зменшення проковзування у фрикційних контактах згаданих підшипникових вузлів та покращення їх демпфірувальних характеристик може бути використання так званих “гнучких елементів (ланок)”. В даному напрямку удосконалення газостатичних підшипників такої конструктивної схеми слід відзначити пропозиції [5-7], а з останніх пропозицій роботу [8], про що йдеться далі.

Підшипниковий вузол (див. рисунок) містить корпус, в торцевих кришках 1 і 2 котрого встановлені підшипники кочення, що мають несучі порожнисті ролики 3, які із зазором розташовані на порожнистих осях, що складаються з порожнистого пальця 4 та зовнішньої втулки 5. За допомогою гайок 6 підшипники кочення кріпляться до корпусу 7 механізму. У зовнішній втулці 5 виконані порожнина 8 та живильники 9. Зовнішня поверхня втулок 5 має антифрикційне покриття 10.

Газостатичний підшипниковий вузол із гнучкою ланкою:

а, б, в – поперечний розріз підшипникового вузла за наявності відповідно одного, двох та трьох натяжних пристроїв;

г – розріз А-А на зображеннях а, б, в

Кожен з натяжних пристроїв складається з порожнистого пальця 11, регулювальної втулки 12 з живильниками 13 та технологічних шайб 14. Порожнисті пальці 11 разом з регулювальною втулкою 12 та шайбами 14 встановлені в торцевих кришках 1 і 2 корпусу підшипникового вузла та за допомогою гайок 15 закріплені до корпусу 7 механізму. При цьому утворена газова порожнина 16. Гнучка ланка 17, що передбачена у запропонованій конструкції підшипникового вузла, обхоплює кожен із натяжних пристроїв та розташована між цапфою 18 вала механізму та несучими порожнистими роликами 3. Кількість натяжних пристроїв та варіант їх розташування у підшипниковому вузлі (варіанти а, б, в) залежить від швидкохідності вала механізму та вимог щодо надійності гнучкої ланки.

В процесі експлуатації підшипникового вузла робоче середовище (газ під тиском) від джерела через відповідні осьові та радіальні канали (на кресленнях не позначено) порожнистих пальців 4 потрапляє в порожнини 8, а далі крізь живильники 9, виконані у зовнішніх втулках 5 порожнистих роликів, в робочі зазори підшипників кочення, що передбачені між антифрикційним покриттям 10 зовнішніх втулок 5 та внутрішньою поверхнею несучих порожнистих роликів 3. При цьому створюються несучі газові шари підшипників кочення підшипникового вузла. Аналогічно газ під тиском подається в осьовий та радіальний канали (на кресленнях не позначено) порожнистого пальця 11 кожного з натяжних пристроїв, а далі в газову порожнину 16 і потім крізь живильники 13 в робочий зазор (на кресленні не показаний), що створюється між зовнішньою поверхнею регулювальної втулки 12 та внутрішньою поверхнею гнучкої ланки 17. Обертаючись, цапфа 18 за рахунок фрикційної взаємодії через замкнену гнучку ланку 17 приводить до обертання несучі порожнисті ролики 3, що спираються на несучі газові шари, які створені між внутрішньою поверхнею роликів 3 та антифрикційним покриттям 10. Таким чином, порожнисті ролики 3 приводяться до обертання і сприймають статичні і динамічні навантаження вала.

За рахунок змінення положення кожної з регулювальних втулок 12 у радіальному напрямку, здійснюється підрегулювання натягу гнучкої ланки 17, який постійно зменшується в процесі експлуатації підшипникового вузла. Це забезпечує гарантовану синхронізацію несучих роликів та сприяє підвищенню надійності зчеплення цапфи 18 вала механізму з гнучкою ланкою 17 та покращенню демпфірувальних характеристик підшипникового вузла за рахунок піддатливості гнучкої ланки 17 у радіальному напрямку.

Література:

1. Деклараційний патент на винахід № 33782 А (UA). Опора / О.І.Тарабрін, О.К.Чередниченко. – Заявка № 99059902; Заявл. 25.05.99; надрук. 15.02.2001. Бюл. №1.

2. Деклараційний патент на винахід № 65344 А (UA). Опора / О.І.Тарабрін, О.К.Чередниченко, А.А. Ємець. – Заявка № 2003076622; Заявл. 15.07.2003; надрук. 15.03.2004. Бюл. №3.

3. Деклараційний патент на корисну модель № 3487 (UA). Підшипниковий вузол / О.І.Тарабрін, Ю.Г. Щербак, С.А. Гапонов. – Заявка № u 2004031911; Заявл. 16.03.2004; надрук. 15.11.2004. Бюл. №11.

4. Деклараційний патент на корисну модель № 11515 (UA). Підшипниковий вузол / О.І.Тарабрін, Ю.Г. Щербак. – Заявка № u 200507564; Заявл. 29.07.2005; надрук. 15.12.2005. Бюл. №12.

5. А.с. № 1597456 А1 СССР. Подшипниковый узел / А.И.Тарабрин, А.Г.Чумак, А.К. Чередниченко, А.Г.Емец. – Заявка № 4472346/31-27; Заявл. 17.06.88; опубл. 07.10.90. Бюл. № 37.

6. Деклараційний патент на винахід № 59789 А (UA). Підшипниковий вузол / О.І.Тарабрін, О.К.Чередниченко, О.О. Лехмус, А.Т. Кінах. – Заявка № 20021210195; Заявл. 17.12.2002; надрук. 15.09.2003. Бюл. №9.

7. Деклараційний патент на винахід № 65334 А (UA). Підшипниковий вузол/ О.І.Тарабрін, О.К.Чередниченко, А.А. Ємець. – Заявка № 2003076568; Заявл. 14.07.2003; надрук. 15.03.2004. Бюл. №3.

8. Деклараційний патент на корисну модель № 21497 (UA). Підшипниковий вузол / О.І.Тарабрін, Ю.Г. Щербак. – Заявка № u 200610601; Заявл. 09.10.2006; надрук. 15.03.2007. Бюл. №3.