Гидростатические подшипники
Гидростатические подшипники скольжения – это опоры, в которых для борьбы с силами трения используется жидкость, находящаяся под давлением. Если в гидродинамических моделях давление масла повышается за счет вращения самого вала, то гидростатические применяют для этого насосы высокого давления. Жидкость непрерывно подается агрегатом в карманы, расположенные на внутренней поверхности вкладыша, а ее излишки вытесняются через зазор между корпусом подшипника и валом.
Преимущества и недостатки гидростатических подшипников
В отличие от гидродинамических опор, которые могут использоваться только с валами, вращающимися с большой частотой, гидростатические работают при любых скоростях. В них давление, компенсирующее вес вала и нагрузку на него может быть создано даже до начала работы механизма. Еще один плюс такого решения – высокая универсальность. Даже при реверсе или внезапной остановке вала, его цапфа не соприкоснется с металлом подшипника и будет защищена от случайных повреждений. Нужно отметить и другие несомненные плюсы такой конструкции:
Гидростатические опорные узлы уже при старте имеют коэффициент трения близкий к нулю, поэтому износ таких подшипников всегда минимален;
Точность вращения вала с этими опорами повышается, так как влияние на нее несовершенства вала, например неровностей на поверхности, провисания и перекосов снижается в 5-7 раз;
При любых изменениях нагрузки и скорости жидкость под давлением помешает цапфе войти в контакт с металлом вкладыша.
К сожалению, идеальным решением гидростатические подшипники назвать нельзя. Важным минусом этих опор является необходимость использования системы, состоящей из насоса высокого давления, резервуара с маслом, распределителя и устройств контроля и управления. Кроме этого, такая конструкция подразумевает высокий расход масла. Все эти особенности ведут к удорожанию гидростатических подшипников, поэтому используют их, в основном, там, где другие варианты неэффективны.
Особенности устройства и эксплуатации гидростатических опор
Количество карманов, в которые подается масло, в разных моделях изделий может различаться. Чаще всего производители оснащают такие подшипники 4 углублениями, идущими по всей длине детали. Каждый такой карман снабжен собственным дросселем, через который подается рабочая жидкость. Между карманами протачивают небольшие канавки, позволяющие маслу свободно стекать и не допускать критических скачков давления.
Деталь устроена так, что при давлении 2 МПа, создаваемом насосом, в карманах поддерживается примерно 1,5 МПа. От рабочей жидкости в такой опоре зависит многое, поэтому для разных условий эксплуатации используют различное по своим характеристикам масло. Например, если вал вращается с небольшой или средней скоростью, предпочтение отдают вазелиновому маслу, а если частота высока, то применяют более технологичный велосит.
Гидростатические подшипники, из-за наличия вспомогательных агрегатов и подающих масло магистралей, дороже не только при покупке, но и при монтаже и обслуживании. Тем не менее, спрос на такие опорные узлы стабильно высок, так как иногда только этот тип опор способен обеспечить необходимую точность вращения вала. Основными мировыми потребителями таких деталей является станкостроение и приборостроение.
