CS235163B1

CS235163B1 - Hydrostatic bearing

Info

Publication number: CS235163B1
Application number: CS836208A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Galba
Original assignee: Vladimir Galba
Priority date: 1983-08-26
Filing date: 1983-08-26
Publication date: 1985-05-15
Also published as: CS620883A1

Abstract

Vynález, sa týká. hydrostatického ložiska arieši usporiadanie jeho.chládiaěich kanáloy najma v použití .pre ložisko čelného rozvodu axiálneho hydrostatického prevodníka. Hydrostatické lóžiskoplestovéhoprevodníkapozostáva. z yentiloyej došky a ložiskové), došky. Ventilová , doska nepohyblivá spojená so žádným vekom prevodníka je opatřená meďzikruhovými tlakovými kanálmi a v centrálnej časti prívodnýjn otvorom- chladiaceho.média. Ložisková doska upevněná na bloku valcov je opatřená medzikruhovou tesniacou plochou a obvodovým kanálom, ktorý je: spolu s tesniacou plochou privrátený k vnútornej čelnej ploché ventilovej došky. Podstata, riešenia. je v tom, že prívodný otvor chladiaceho média vo ventilovej, doske, je napojený na . vnútornú skupinu axiálnych otvorov ložiskovej došky ústiacich do radiálnych kanálov upravených· na jednej zo stykových ploch bloku valcov a ložiskové) došky. Radiálně kanály sú spojené s obvodovým kanálom v miestach slepých vybraní usporiadaných na trocej ploché pomocné) časti ložiskovej došky, medzi priebežnými vybraniami.The invention relates to hydrostatic bearing solves the arrangement of its cooling channels, especially in use for the bearing of the front distribution of the axial hydrostatic converter. The hydrostatic bearing of the mesh converter remains. from yentiloyej thatch and bearing), thatch. The valve, a non-moving plate connected to any converter lid, is equipped with inter-circular pressure channels and in the central part an inlet opening for the cooling medium. The bearing plate fixed on the cylinder block is equipped with an inter-ring sealing surface and a peripheral channel, which is: together with the sealing surface brought back to the inner front flat valve plate. The essence, the solutions. is that the supply opening of the cooling medium in the valve plate is connected to . an internal group of axial holes of the bearing mat opening into radial channels arranged on one of the contact surfaces of the cylinder block and the bearing mat. Radially, the channels are connected to the peripheral channel in the places of blind recesses arranged on the third flat auxiliary part of the bearing mat, between the continuous recesses.

Description

2 3 5 1 6 3 42 3 5 1 6 3 4

Vynález sa týká hydrostatického ložiskaa rieši usporiadanie jeho chladiacich ka-nálov, najma v použití pře ložisko^ čelnéhorozvodu axiálneho hydrostatického prevod-níka. U známých převedení axiálnych hydrosta-tických prevodníkov je chladenie hydrosta-tického ložiska převedené tak, že sa chla-diaca kvapalina privádza do nízkotlakej vet-vy hlavného obvodu, čím sa zároveň znižu-je teplota kvapaliny, ktorá uniká tesniaci-mi medzerami do priestoru skriné, a to budpriamo, cez odpadně kanály, alebo cez po-mocné hydrodynamické ložisko čelného roz-vodu. V niektorých dalších známých pre-vedeniach sa chladiaca kvapalina privádzado priestoru skrine a ložiska tak, aby sazabezpečil čo najváčší odvod tepla z hlavné-ho obvodu prevodníka. Pracovná kvapalinaunikajúca tesniacou medzerou hydrostatic-kého ložiska expanduje z pracovnéhoi tlakupostupné až na tlak skrine, pričom sa otep-luje tak, že na každých 10 MPa tlakovéhospádu sa oteplí přibližné o 5,5 °C. Ako pra-covná kvapalina sa najčastejšie používajúoleje, ktorých viskozita stupa so stúpajúcimtlakom a klesá so stúpajúcpu teplotou. Dal-ším zdrojom oteplenia únikovej kvapalinyje trenie v tesniacej medzere. V důsledkuuvedených závislostí, podlá doteťaz "známe jzákonitosti s narastajúcim tlakom a otáč-kami je rozloženie tlaku v tesniacéj medze-re také, že vyvažovacia hydrostatická šila,ktorá je integrálom tlaku v celej plochéhydrostatického ložiska nie je proporcionái-na prítlačnej sile, ale je závislá od fyzikál-nych vlastností pracovnej kvapaliny, pri-čom so zvyšujúcim sa tlakom a otáčania na-rastá deficit vyvažovacej sily voči prítlač-nej, čo znižuje spofahlivosť hydrostatickéholožiska. U známých převedení sa tento ne-dostatok čiastočne znižuje tak, že sa po-užívajú také pracovně kvapaliny, ktorýchviskozita sa s teplotou mění čo najmenej.Výroba týchto kvapalín je pre široké priě-myselné použitie v súčasnosti vefmi náklad-ná v relácii k dosiahnutému účinku.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to a hydrostatic bearing and solves the arrangement of its cooling conduits, especially in the case of a bearing of the frontal outlet of an axial hydrostatic transmission. In the known transformations of the axial hydrostatic transducers, cooling of the hydrostatic bearing is converted so that the coolant is fed to the low-pressure branch of the main circuit, thereby simultaneously lowering the temperature of the liquid which escapes through the sealing gaps into the housing. , either directly, through the waste channels, or through the auxiliary hydrodynamic bearing of the frontal solution. In some other known conduits, the coolant is supplied to the housing space and the bearing so as to ensure the greatest possible heat dissipation from the main circuit of the converter. The working fluid leakage gap of the hydrostatic bearing expands from the pressurized pressurized to the housing pressure while warming by about 5.5 ° C for every 10 MPa pressure drop. The working fluid most commonly used is oil whose viscosity grade with increasing pressure and decreasing as the temperature rises. Another source of warming of the escape liquid is friction in the seal gap. As a consequence of the above dependencies, according to the known known nature of increasing pressure and rotation, the pressure distribution in the sealant is such that the balancing hydrostatic sieve, which is the integral of the pressure across the flat hydrostatic bearing, is not proportional to the pressing force but is dependent from the physical properties of the working fluid, while increasing the pressure and rotation deficits, the deficiency of the balancing force increases against the pressure, which reduces the hydrostatic bearing's ductility. also the working fluids whose viscosity varies as little as possible with the temperature. The production of these fluids is, for the sake of wide-ranging use, very expensive in relation to the effect achieved.

Uvedené nevýhody odstraňuje hydrosta-tické ložisko piestového prevodníka pozo-stávajúce z ventilovej došky a ložiskovejdošky, kde ventilová doska nepohyblivo spo-jená so žádným vekom prevodníka je opat-řená medzikruhovými tlakovými kanálmi av centrálnej. časti prívodným otvorom chla-diaceho média a ložisková doska upravenána bloku valcov je opatřená medzikruhovoutesniacou plochou a obvodovým kanálom,ktorý je spolu s tesniacou plochou privráte-ný k vnútornej čelnej ploché ventilovej doš-ky podlá vynálezu, ktorého podstata spočí-vá v tom, že prívodný otvor chladiaceho mé-dia vo ventilovej doeke je napojený na vnú-tornú skupinu axiálnych otvorov ložiskovejdošky ústiacich do radiálnych kanálov upra-vených na jednej zo stykových plóch blokuvalcov a ložiskovej došky, ktoré sú přepo-jené s vonkajšou skupinou axiálnych otvo- rov spojených s obvodným kanálom v inies-tach slepých vybraní usporiadaných na tre-cej ploché pomocnej časti ložiskovej doš-ky medzi priebežnými vybraniami. Vnútor-,ná skupina axiálních otvorov zasahuje as-poň časťou svojich obrysov do vnútornejčasti medzikruhovej tesniacej plochy. Ústiaaspoň jednej skupiny axiálnych otvorov domedzikruhovej tesniacej plochy sú opatře-né zahlbením. Výhodou prevedenia hydrostatického lo-žiska podlá vynálezu je, že umožňuje vytvo-renie takého tepelného spádu v tesniacejmedzere, ktorý umožní regulovat velkosthydrostatickej vyvažovacej sily v závislos-ti na pracovnom tlaku a otáčkách tak, žesa zlikviduje jej nežiadúci deficit, čím sazvýši spolehlivost činnosti hydrostatickéholožska a j pri použití běžných hydraulickýcholejov. Súčasne sa znížia nároky na dimen-zovanie pomocného ložiska, čo vedie k zní-ženiu třecích strát. Tieto výhody sa preja-via najma pri vysokom pracovnom tlaku avysokých otáčkách. Příklad prevedenia hydrostatického lo-žiska podlá vynálezu je znázorněný na při-pojených výkresoch, kde na obr. 1 je zná-zorněná časť pozdlžneho řezu axiálnym hyd-rostatickým prevodníkom obsahujúca axiál-ně hydrostatické ložisko, na obr 2 pohfadna klznú plochu ložiskovej došky, na obr.4 pohlád na klznú plochu ventilovej doškyspolutvoriacej s ložiskovou doskou axiálněhydrostatické ložisko, na obr. 5 detail A zobr. 1 a na obr. 6 grafická závislost rozlo-ženia tlaku v tesniacej medzere pri různýchtepelných spádoch. U axiálneho hydrostatického prevodníkamá zadné veko 1, a v ňom uložená ventilo-vá doska 2 spoločné tlakové kanály 11 aprívodný otvor 14. V zadnom veku 1 je dá-lej umiestnené zadné ložisko 13, v ktoromjé uložený hriade! 4, na ktorom je upevně-ný blok 3 srovnoběžně umiestnenými pra-covnými valcami 31 ukončenými pohyblivý-mi tlakovými kanálmi 33. V pracovných val-coch 31 sú umiestnené pracovně piesty 32.These disadvantages are eliminated by the hydrostatic bearing of the piston transducer, consisting of a valve flange and bearing housing, where the valve plate immovably connected to any transducer cover is provided with annular pressure channels and centrally. and the bearing plate provided with the cylinder block is provided with an annular surface and a circumferential channel which, together with the sealing surface, is returned to the inner face of the valve plate according to the invention, the principle of which is that the inlet opening of the cooling medium in the valve housing is connected to an inner group of axial bearings of the bearing housing extending into the radial channels arranged on one of the contact surfaces of the block cylinders and the bearing end which are connected to the outer group of axial openings associated with a peripheral channel in the blind recesses arranged on a third flat auxiliary portion of the bearing plate between the continuous recesses. The inner group of axial openings extends at least part of its contours to the inner part of the annular sealing surface. At least one group of axial openings of the round ring sealing surface are provided with a recess. An advantage of the embodiment of the hydrostatic bearing according to the invention is that it allows the formation of a thermal gradient in the sealing limit which allows to regulate the large hydrostatic balancing force in dependence on the working pressure and speed so as to eliminate its undesirable deficit, thereby using conventional hydraulic oil. At the same time, the dimensioning of the auxiliary bearing is reduced, which leads to a reduction in friction losses. These advantages are particularly effective at high working pressures and high speeds. An example of a hydrostatic bearing according to the invention is shown in the accompanying drawings, in which: Fig. 1 shows a longitudinal section through an axial hydrostatic transducer comprising an axially hydrostatic bearing; Fig. 4 shows an axial hydrostatic bearing on the sliding surface of the valve dock, which is formed with the bearing plate; 1 and FIG. 6 a graphical depiction of the pressure distribution in the sealing gap at different thermal gradients. In the axial hydrostatic transducer, the rear cover 1, and the valve plate 2 accommodated therein, common pressure channels 11 and inlet opening 14. In the rear cover 1 there is a further rear bearing 13 in which the shaft is mounted! 4, in which the block 3 is fixed by parallel working cylinders 31 terminated by the movable pressure channels 33. The working cylinders 31 are provided with pistons 32.

Na čelnej ploché bloku 3 je uložená lo-žisková doska 5 opatřená medzikruhovoutesniacou plochou 51 a obvodovým kanálom6. V ložiskovej doske 5 je dálej realizovanávnútorná skupina axiálnych otvorov 53, kto-ré vyúsfujú do prvých zahlbení 58 a von-kajšia skupina axiálnych otvorov 55, ktorévyúsťujú do druhých zahlbení 57. Prvé adruhé zahlbenia 56, 57 sú vytvořené tak,aby aspoň časťou svojich obrysov zasaho-vali do medzikruhovej tesniacej plochy 51,pričom druhé zahlbenia 57 sú umiestnenéoproti slepým vybraniam 71 vytvořených vpravidelných rozostupoch na trecej plochépomocnej časti 7 ložiskovej došky 5. Na tre-cej .ploché pomocnej časti 7 gú obdobnévytvořené tiež priebežné vybrania 72 a odmedzikruhovej tesniacej plochy 51 je po-mocná časť 7 oddělená obvodovým kaná- 2 3 S 1 6 3 6 5 lom 6. Vnútorná skupina axiálnych otvorov33 je s vonkajšou skupinou axiálnych otvo-rov 55 přepojená pomocou radiálných kaná-lov 54, vytvořených na jednej zo· stykovýchploch bloku 3 valcov a ložiskovej došky 5,pričom vonkajšia skupina axiálnych otvo-rov 55 je spojená s . obvodovým kanálom 6.A bearing plate 5 provided with an annular surface 51 and a peripheral channel 6 is disposed on the face plate 3. Further, a plurality of axial openings 53 are provided in the bearing plate 5, which extend into the first recesses 58 and the outer group of axial openings 55 which extend into the second recesses 57. The first and second recesses 56, 57 are formed to at least part of their contours they engage in the annular sealing surface 51, the second recesses 57 being disposed opposite the blind recesses 71 formed in the regular spacings on the frictional flat part 7 of the bearing flange 5. Similarly, a continuous recess 72 and a circumferential sealing surface 51 are formed on the third flat auxiliary part 7. the auxiliary part 7 is separated by a circumferential channel 3 S 6 6 6 5 6 6. The inner group of axial openings 33 is connected to the outer group of axial openings 55 by means of radial channels 54 formed on one of the contact surfaces of the block 3 of cylinders and bearing end 5, the outer group of axial openings 55 being sp ojená s. circumferential channel 6.

Počas prevádzky axiálneho hydrostatic-kého prevodníka sa chladiaca kvapalina pri-vádza prívodným otvorom 14 cez zadné lo-žisko· 13 k medzikruhovej tesniacej ploché51 a odtia! cez vnútornú' skupinu axiálnychotvorov 53 a radiálně kanály 54 k vonkaj-šej skupině axiálnych otvorov 55. Ďalej chla-diaca kvapalina prúdi cez vonkajšiu skupi-nu axiálnych otvorov 55 do obvodového ka-nála B a odtiaí okolo slepých vybraní 71cez priebežné vybrania 72 do odpadu. Také-to uspoř iadanie chladiaceho kanála potomumožňuje využit pre zlepšenie činnosti hyd-rostatického ložiska doposial' neznámu zá-konitost medzi jednotlivými parametrami vtesniacej medzere hydrostatického ložiskapočas posobenia tlakového spádu rovnajú-cemu sa rozdielu tlaku na vstupe a výstu-pe z tesniacej medzery a pri použití pracov-nej kvapaliny, ktorej viskozita stúpa s ras-túcim tlakom a klesá s rastúcou teplotou,napr. podl'a vztahu: μ\ — s—a. (Pi—P2} + β (Τι—t2)kde je: μι — viskozita pracovnej kvapaliny na vstu-pe do tesniacej médzery μ·> — viskozita pracovnej kvapaliny na vý-stupe z tesniacej medzery e — 2,71828 pt — tlak na vstupe do tesniacej medzeryp2 — tlak na výstupe z tesniacej medzeryTx — teplota na vstupe do tesniacej medzeryT2 — teplota na výstupe z tesniacej medzerya — piezokoeficient viskozity pracovnej kva- paliny fi — termokoeficient viskozity pracovnej kva-paliny.During operation of the axial hydrostatic transducer, the coolant is fed through the inlet opening 14 through the rear bearing 13 to the annular sealing flat 51 and drained! through the inner group of axial openings 53 and radially channels 54 to the outer group of axial openings 55. Further, the cooling liquid flows through the outer group of axial openings 55 into the peripheral channel B and from there around the blind recesses 71cez through recess 72 into the waste . This arrangement of the cooling channel then makes it possible to exploit the unknown capacity between the individual parameters of the hydrostatic bearing gap during operation of the pressure gradient equal to the pressure difference at the inlet and outlet of the sealing gap and to use in the application of the hydrostatic bearing. a working fluid whose viscosity increases with increasing pressure and decreases with increasing temperature, e.g. according to the formula: μ - s — a. (Pi — P2} + β (Τι — t2) where: μι - the working fluid viscosity at the inlet of the sealant medium μ ·> - the working fluid viscosity at the exit of the sealant gap e - 2,71828 pt - pressure at entry into the sealing gap2 - pressure at the outlet of the sealing gapTx - temperature at the inlet to the sealing gapT2 - temperature at the outlet from the sealing gap - piezo coefficient of viscosity of the working fluid fi - thermo coefficient of viscosity of the working fluid.

Podstata tejto zákonitosti spočívá v tom,že riadením tepelného spádu, ktorý sa rov-ná rozdielu teplot na vstupe a na výstupetesniacej medzery je možné riadiť rozlože-nie tlaku v tesniacej medzere. S narastajú-coiu kladnou hodnotou tepelného spádu samění rozloženia tlaku v medzere tak, žehodnota integrálu tlaku Rj/R2 pdR narastá.Kde je:This principle is based on the fact that by controlling the thermal gradient, which is equal to the temperature difference at the inlet and at the outlet gap, it is possible to control the pressure distribution in the sealing gap. As the positive value of the thermal gradient of the self-distribution increases, the pressure distribution in the gap so that the pressure integral Rj / R2 pdR increases.

Rj — vnútorný poloměr medzikruhovej tes-niacej plochy 51 R2 — vonkajší poloměr medzikruhovej tes-niacej plochy 51 p — tlak kvapaliny v intervale R|, R2dR— diferenciál poloměru v intervale Rlr r2.Rj - the inner radius of the annular sealing surface 51 R2 - the outer radius of the annular sealing surface 51 p - the pressure of the liquid in the interval R 1, R 2dR - the radius differential in the interval Rlr r2.

Napr. pre μ·2=μι odpovedá priebeh roz-loženia tlaku v medzere krivke B z obr. 6.S narastajúcou zápornou hodnotou tepelné-ho spádu hodnota tohoto integrálu klesá,napr. pre ^2^1 odpovedá priebeh rozlože-nia tlaku v medzere krivke A z obr. 6.Velkost uvedeného integrálu představujehydrostatickú vývažovaciu silu v intervaletesniacej medzery. Počas prevádzky sa chla-diaca kvapalina privádza do priestoru od-padu tesniacej medzery, kde odoberá vznik-lé teplo prestupom z pritahlých ploch atým, že prúdi cez vnútornú a vonkajšiu sku-pinu axiálnych otvoroch 53, 53, ochladzujetiež priamo plochy príslušnej tesniacej me-dzery. Pri dostatočnom množstve chladia-cej kvapaliny je možné vytvořit tepelný spád,pri ktorom je viskozita μ2 chladiacej kva-paliny na výstupe z tesniacej medzery rov-naká alebo váčšia ako viskozita chladia-cej kvapaliny na vstupe do tesniacej medze-ry. Stav, kedy μ{ = μ2 sa dosiahne přibliž-né pri tepelnom spáde v tesniacej medzereE.g. for μ · 2 = μι, the distribution of pressure in the gap B corresponds to the curve B in Fig. 6. With the increasing negative value of the thermal gradient, the value of this integral decreases, e.g. for ^ 2 ^ 1, the pressure distribution pattern in the gap corresponds to curve A in FIG. 6. The magnitude of the integral represents the hydrostatic balancing force in the interval gap. During operation, the coolant is fed to the space of the seal gap, where it draws the heat generated by passing it from the drawn surfaces, such that it flows through the inner and outer groups of the axial openings 53, 53, cooling directly the surfaces of the respective sealant. dzery. With a sufficient amount of coolant, it is possible to create a thermal gradient at which the viscosity of µ2 of the cooling fluid at the outlet of the sealing gap is equal to or greater than that of the coolant at the inlet of the sealant gap. The state where μ {= μ2 is reached approximately at the thermal gradient in the sealing gap

Ti—T2 = —(Pi—p2)Ti — T2 = - (Pi — p2)

Pri takomto vztahu potom existuje propor-cionálna závislost medzi zaťažujúcou silouod tlaku v prvom a druhom tlakovom ka-náli 11, 12 a vyvažujúcou silou v axiálnomhydrostatickom ložisku. Nedochádza tedak nežiadúcemu deficitu vyvažujúcej hydro-statickej sily, ktorý pri doposial' prevádza-nom chladení móže činit 6 až 10 % zaťažu-júcej sily. Táto hodnota deficitu převyšuje2 až 3krát prípustnú hodnotu uvažovanápri návrhu ložiska s použitím elementár-, nych výpočtových metod. Deficitná hydro-statická sila sa musí potom zachytit v po-mocnej časti 7. V případe použitia hydro-statického· ložiska podlá vynálezu sa znížideficitná hydrostatická sila 2 až 3krát, čímisa zvýši spotahlivosť tohoto uzla axiálnehohydrostatického prevodníka. Zníženie defi-citnej hydrostatickej sily súčasne umožňujezmenšit treciu plochu pomocnéj časti 7 . lo-žiskovej došky 5, čím sa znížia trecie stra-ty medzi ložiskovou doskou 5 a ventilovoudoskou 2.In such a relationship, there is then a proportional dependence between the stress loading force in the first and second pressure vessels 11, 12 and the balancing force in the axial hydrostatic bearing. There is no undesirable deficiency of the balancing hydrostatic force which can be 6 to 10% of the loading force in the previous cooling. This deficit value exceeds 2 to 3 times the permissible value considered when designing the bearing using elementary calculation methods. The deficient hydrostatic force must then be retained in the auxiliary part 7. In the case of the hydrostatic bearing according to the invention, the hydrostatic force is reduced to 2 to 3 times, thereby increasing the readiness of this node of the axial hydrostatic converter. At the same time, reducing the defined hydrostatic force allows the friction surface of the auxiliary section 7 to be reduced. the bearing plate 5, thereby reducing friction between the bearing plate 5 and the valve plate 2.

Hydrostatické ložisko podl'a vynálezu sas výhodou móže uplatnit' najma v čelnýchrozvodoch axiálnych hydrostatických pre-vodníkov určených pre uzatvorený obvod.Hodnota tepelného spádu potřebného na do-siahnutie přibližné konštantnej viskozity vtesniacej medzere hydrostatického· ložiskaje pri minerálnych hydraulických olejoch25 až 30 °C pri tlakovom spáde 40 MPa.Advantageously, the hydrostatic bearing according to the invention can be applied especially in the frontal conduits of axial hydrostatic conductors intended for closed circuit. The value of the thermal gradient required to achieve an approximate constant viscosity of the hydrostatic bearing sealing gap in mineral hydraulic oils 25 to 30 ° C under pressure gradient 40 MPa.

Claims

SUBJECT

1. A hydrostatic piston transducer bearing consisting of a valve thatch and a bearing thatch, wherein the valve plate, immovably connected to any converter housing, is provided with annular pressure channels and a cooling coolant inlet in the central part and a bearing plate provided on the cylinder block is provided a sealing surface and a peripheral channel which, together with the sealing surface, face the inner face of the flat valve that is characterized in that the coolant inlet (14) in the valve plate (2) is connected to the inner group of axial orifices (53) (5) opening into radial ducts (54) provided on one of the styles of the cylinder block (3) and the bearing thatch (5), which are connected to an outer group of axial holes (55) connected to the peripheral duct (6) at blind recesses (71) arranged on the friction flat aid a bearing part (7) between the bearing recesses (72).

Hydrostatic bearing according to Claim 1, characterized in that the inner group of axial holes (53) extends at least in part of its contours into the inner part of the annular sealing surface (51J).

Hydrostatic bearing according to claim 1, characterized in that at least one group of axial holes (53, 55J) into the annular sealing surface (51) is provided with a recess (56, 57).