Гидростатический подшипник с полной разгрузкой сопряженных поверхностей.

Гидростатическая грузоподъемность опоры

Гидростатическая опора поршня насоса с круглой камерой и частичной разгрузкой сопряженных поверхностей.

Опорах и подшипниках скольжения.

Течение жидкости в гидростатических

Гидростатические подшипники (опоры) - опоры, в которых нагрузка полностью или частично воспринимается силами гидростатического давления жидкости принудительно подаваемой в зазор между сопрягаемыми деталями опоры.

Различают гидростатические опоры (сопряженные поверхности неподвижны друг относительно друга) и гидростатические подшипники (сопряженные поверхности подвижны друг относительно друга). И те и другие могут быть с частичной, либо с полной разгрузкой сопряженных поверхностей.

Рассмотрим вопрос на примере плоских опор и

подшипников.

1). Простейший случай.

Насос постоянно подает жидкость в камеру.

Узел в этом случае работает в условиях жидкостного

трения. Потери на трение при страгивании и вращении

минимальны.

Давление в камере определяется:

следовательно:

Чаще всего гидростатические опоры применяются в

гидромашинах.

 

 

Применим для кольцевого участка зазора между плитой и опорной поверхностью башмака формулу расхода через плоскую щель (течение Куэтта между неподвижными пластинами).

 

 

 

 

Таким образом, имеем:

При r=R₀: p=p_к

 

Из формулы р_к можно получить зависимость для расхода:

 

 

 

Площадь элементарной кольцевой площадки:

 

Окончательно, после интегрирования получаем (без вывода):

 

Со стороны поршня действует осевое усилие:

 

Обычно принимают F_ж=0,98...0,99F_п и из этих соображений выбирают размеры R и R₀. Чаще такие устройства называются гидростатической разгрузкой стыка.

 

Гидростатическим «подшипником» называют устройства с гарантированным зазором, обладающие определенной жесткостью.

В таких устройствах жидкость в камеру подается через дросселирующий канал и давление в камере зависит от зазора.

С уменьшением зазора h давление в камере увеличивается и на оборот.

Расход через капилляр (течение ламинарное) определяется (течение в трубах круглого сечения) по формуле Пуазейля-Гагена:

 

где - характеристика капилляра.

Расход через зазор h в опоре:

где - характеристика опоры.

Гидростатическая грузоподъемность опоры:

 

При уменьшении h F_ж резко увеличивается: это значит, что при возникновении дополнительных нагрузок на поршень в определенных пределах изменяется лишь зазор. Жидкостное трение сохраняется.

На этом же принципе основано применение цилиндрических гидростатических подшипников.

Когда нагрузка не изменяет направление, применимы однокамерные подшипники.

Когда нагрузка изменяется по направлению, применяют многокамерные подшипники.

При отсутствии нагрузки вал занимает центральное положение. При приложении нагрузки вал смещается, при этом уменьшение зазора приводит к увеличению отталкивающего усилия жидкости.

Гидростатические подшипники принципиально могут иметь большую жесткость по сравнению с подшипниками качения. И это позволяет успешно использовать их в высокоточных станках.

Более высокая жесткость потому, что точечные контактные напряжения шарика значительно выше контактных напряжений плоской гидростатически разгруженной поверхности.