State of art & literature review on hydrostatic bearing for precision application

The focus of this thesis is study of state of art and modelling of hydrostatic bearings, specifically on studying the relation between pressure, film thickness, and load; and pressure, film thickness and flow rate. A simple hydrostatic bearing is composed of three elements: the bearing pad - containing a recess area surrounded by a land or sill area; the-runner or slide- the moving element; the fluid source usually a pump and reservoir. The lubricant is supplied from an external source. The load capacity and direct stiffness of hydrostatic bearings do not depend on fluid viscosity, thus making them ideal rotor support elements in process fluid pumps. Applications involves areas requiring efficiency, less mechanical complexity with precision and heavy load sustainability with reliability like high-precision milling machines, gyroscopes, large arena movable seating areas, telescope bearings. Future applications may include cryogenic fluid turbo-pumps of rocket engines etc.

Questa tesi è incentrata sullo studio dello stato dell'arte e sulla modellazione di cuscinetti idrostatici, in particolare sullo studio della relazione tra pressione, spessore del film fluido e carico; e tre pressione, spessore del film fluido e portata. Nella sua forma più semplificata, un cuscinetto idrostatico è composto da tre elementi: il cuscinetto vero e proprio – caratterizzato da una superficie composta da un'area di recesso (o tasca) circondata da un'area di piana; la superficie di scorrimento – ovvero l'elemento in movimento relativo rispetto al cuscinetto considerato come fisso; il sistema di alimentazione del fluido lubrificante, che è solitamente costituito da una pompa e da un serbatoio. Il lubrificante viene fornito da una sorgente esterna. La capacità di carico e la rigidezza diretta dei cuscinetti idrostatici non dipendono dalla viscosità del fluido, rendendoli quindi elementi di supporto ideali per rotori di pompe per fluidi di processo. Le applicazioni di questo tipo di cuscinetti coinvolgono aree che richiedono efficienza, bassa complessità meccanica con elevate precisione, capacità di carico ed affidabilità. Esempi tipici sono macchine utensili ad alta precisione, giroscopi, grandi strutture civili mobili (ad esempio arene per spettacoli), cuscinetti di sostentamento e posizionamento di telescopici. Le applicazioni future possono includere turbo-pompe a fluido criogenico di motori a razzo, ecc.