CN102392851A - 可控磁流润滑推力轴承 - Google Patents
可控磁流润滑推力轴承 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102392851A CN102392851A CN2011103419140A CN201110341914A CN102392851A CN 102392851 A CN102392851 A CN 102392851A CN 2011103419140 A CN2011103419140 A CN 2011103419140A CN 201110341914 A CN201110341914 A CN 201110341914A CN 102392851 A CN102392851 A CN 102392851A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bearing
- magnetic current
- thrust bearing
- seal cover
- lubricating thrust
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
本发明可控磁流润滑推力轴承主要由摩擦盘（3）、轴承密封套（4）、电磁组（6）、多孔支撑盘（7）、轴承底座（8）和内支撑环（9）组成，其中：摩擦盘浮动于磁流润滑液（5）上方，并与主轴（1）活动相连；轴承密封套与轴承底座螺纹连接密封，并与内支撑环一起实现对多孔支撑盘的固定；磁流润滑液充满轴承底座的内腔中；若干对电磁组（6）径向分布于轴承密封套的外部，并且由压板（2）固定在轴承密封套上。本发明实现了轴承摩擦副间的润滑液自循环补偿，提高了界间摩擦性能的稳定性，提高了轴承的承载能力及其载荷适应性，延长了轴承的单次维护时长，特别适合于需要长期连续作业、重载荷及难以实现加油维护的工况环境的工况。
Description
技术领域
本发明涉及轴承，特别是一种可控磁流润滑推力轴承。
背景技术
目前，有的润滑轴承采用浸油法或油液外输入法，润滑油在摩擦过程中难以实现内循环，且油膜承载能力取决于润滑油的粘度及润滑液中的极压添加剂，因而限制了轴承的寿命和承载能力。
为了实现内循环的油补偿润滑，申请人曾基于摩擦热引起的润滑脂膨胀原理，申请了名为“自补偿润滑滑动轴承”（专利号：200410013171.4）的发明专利：其主要工作原理是采用多孔耐磨烧结套，并在其外表面开设储油槽，储油槽内填充有高温润滑脂，使用时的摩擦热使润滑脂稀释后通过多孔耐磨烧结套中的微孔润滑摩擦界面，降低了摩擦系数，提高了PV值，实现了轴承润滑的自补偿功能；但该发明仅解决了以润滑脂为主要介质的润滑自补偿问题，而很难改变润滑脂的润滑特性，且不能基于摩擦副的载荷波动对润滑膜进行适应性调节。
磁流体作为一种新型的功能材料，在工程中的应用主要是磁流阻尼及密封领域。在轴承发明的应用仍然局限于永磁材料设计，如专利号为200710088083的“磁流体轴承及其制造方法”的发明专利，就是利用永磁材料，设计出轴承腔和密封盖间隙内注入磁流体的磁流体轴承结构，使轴承具有润滑性和密封性能；但永磁体的磁场是不可调节的，也不能基于摩擦副的载荷波动对润滑膜进行适应性调节。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种可控磁流润滑推力轴承，以便克服现有技术存在的缺陷。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：主要由摩擦盘、轴承密封套、电磁组、多孔支撑盘、轴承底座和内支撑环组成。其中：摩擦盘浮动于磁流润滑液上方，并与主轴活动相连。轴承密封套与轴承底座螺纹连接密封，并与内支撑环一起实现对多孔支撑盘的固定。磁流润滑液充满轴承底座的内腔中。若干对电磁组径向分布于轴承密封套的外部，并且由压板固定在轴承密封套上。
所述的摩擦盘具有二段式回转体，其外径尺寸与轴承密封套内径为间隙配合，且通过磁流润滑液与外界密封；其上盘面与主轴轴线垂直；其下盘面上具有倒锥形盲孔。
所述轴承密封套具有三段式台阶孔结构的平行回转体，其中：上台阶孔底部端面与内孔表面垂直且精加工；下台阶孔表面车有配合螺纹；外圆面上加工有电磁组的径向分布安装槽。
所述若干对电磁组径向固定于轴承密封套外部，且同极性；每对电磁组的输入电源为脉动直流电且幅度与频率可调；同一直径方向上的电磁组串联；沿圆周方向不同电磁组对的输入电流存在相位差。
所述多孔支撑盘为具有均布小直径通孔的平行回转体，中心开有大直径通孔。
所述轴承底座为具有腔体结构的平行回转体，其中：内腔呈台阶孔结构，底平面与侧表面垂直且精加工；内腔底面上加工有放置内撑环的台阶孔；外圆面上车有与轴承密封套相配合的螺纹。
所述的内支撑环具有二段式结构的平行回转体，其上部开有十字贯通槽。
所述磁流润滑液可市场采购或自主制备，其基本技术要求为：添加磁性粒子为铁氧体粒子，粒子直径≤100nm，添加质量比为4-10%之间；安定性要满足静置72小时无明显分层与沉降。
本发明提供的可控磁流润滑推力轴承，其工作原理是：利用磁流润滑液在外加磁场作用下的循环流动，实现润滑体对摩擦界面的补偿，改善轴承的润滑特性；与此同时，该轴承可通过控制外加磁场强度来改变磁流润滑液粘度，以提高轴承的润滑性能与承载能力。
本发明利用外磁场宏观磁极与磁流润滑液中微粒磁极间的互耦性，使磁流润滑液在外磁场作用下实现有序运动、粘度调节及循环功能；以改善推力轴承润滑特性，提高其承载能力及寿命周期。因此，本发明与现有技术相比具有以下的主要优点：
1. 实现了轴承摩擦副间的润滑液自循环补偿，提高了界间摩擦性能的稳定性，特别适合于需要长期连续作业的工况。
2. 可以通过外磁场控制磁流润滑液的粘度，提高了轴承的承载能力及其载荷适应性。
3. 可以事先储存一定量的磁流润滑液于轴承座中，并进行自循环补充，延长了轴承的单次维护时长。
4. 如果轴承失效，只需更换多孔轴承块，极大地降低了其维修成本及维护难度。
5. 特别适合于需要长期连续作业、重载荷及难以实现加油维护的工况环境。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1.主轴； 2.压板； 3. 摩擦盘； 4. 轴承密封套； 5.磁流润滑液； 6.电磁组； 7. 多孔支撑盘； 8. 轴承底座； 9.内支撑环。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但并不局限于下面所述内容。
本发明提供的可控磁流润滑推力轴承，其结构如图1所示，主要由摩擦盘3、轴承密封套4、电磁组6、多孔支撑盘7、轴承底座8和内支撑环9组成，其中：摩擦盘3浮动于磁流润滑液5上方，并与主轴1活动相连。轴承密封套4与轴承底座8螺纹连接密封，并与内支撑环9一起实现对多孔支撑盘7的固定。磁流润滑液5充满轴承底座8的内腔中。若干对电磁组6径向分布于轴承密封套4的外部，并且由压板2固定在轴承密封套4上。
所述的压板2通过螺栓将电磁组6固定在轴承密封套4的外部上。
所述的摩擦盘3是二段式回转体，其外径尺寸与轴承密封套4内径为间隙配合，且通过磁流润滑液5与外界密封；其上表面与主轴1垂直，其下表面上具有倒锥形盲孔，该孔用于产生外载荷引起磁流润滑膜在径向与膜厚方向上的梯度分布，并实现润滑膜蠕动循环的流体动力学条件。
所述的轴承密封套4是具有上台阶孔、下台阶孔和外圆面的三段式台阶孔结构的平行回转体，其尺寸可基于摩擦盘3尺寸与多孔支撑盘7尺寸要求自由设计；上台阶孔底部端面与内孔表面垂直且精加工；下台阶孔表面车有与轴承底座8相配合的螺纹；外圆面上加工有电磁组6的径向分布安装槽。
所述的磁流润滑液5，可市场采购或自主制备，其基本技术要求为：添加磁性粒子为铁氧体粒子，粒子直径≤100nm，添加质量比为6-10%之间；安定性要满足静置72小时无明显分层与沉降。
若干对电磁组6径向固定于轴承密封套4外部，且同极性；每对电磁组的输入电源为脉动直流电且幅度与频率可调；同一直径方向上的电磁组串联；沿圆周方向不同电磁组对的输入电流存在相位差。
所述多孔支撑盘7是具有均布小直径通孔和中心开有大直径通孔的平行回转体，其小直径通孔分布规律与尺寸可基于承载要求自由设计；其小直径通孔中心线与回转体两表面垂直。该多孔支撑盘表面精加工。
所述的轴承底座8是具有腔体结构的平行回转体，其尺寸可基于多孔支撑盘7与轴承密封套4的尺寸要求自由设计；其内腔呈台阶孔结构，底平面与侧表面垂直且精加工；内腔底面上加工有放置内撑环9的台阶孔；外圆面上车有与轴承密封套4相配合的螺纹。
所述的内支撑环9是具有二段式结构的平行回转体，其尺寸可基于轴承底座8、轴承密封套4和多孔支撑盘7的尺寸要求自由设计；其环体上部开有十字贯通槽。
本发明由于多孔支撑盘7中开有均布微细通孔，轴承底座8内腔中填充了磁流润滑液5，且摩擦盘3表面设计有倒锥形盲孔结构；使用时在外加电磁组6的磁场作用下，磁流润滑液5携带具有铁磁效应的超微纳米粒子体通过多孔支撑盘7中的微细通孔流向摩擦表面，与此同时，具有倒锥形盲孔的摩擦盘3在旋转过程中产生剪应力及速度梯度加速了磁流润滑液由外环面指向中心孔的流动，使摩擦面得到磁流润滑液5的循环补充；调节外加电磁组6的磁场强度，可改变磁流润滑液5粘度，提高润滑膜的承载能力，以满足重载荷工况要求；合理设计外磁场在界面空间中的分布，可实现磁流润滑5在摩擦表面的流向与流速控制，优化界面的摩擦性能。
本发明特别适合于需要长期连续作业、重载荷及难以实现加油维护的工况环境。
当可控磁流润滑推力轴承工作时，主轴1以ω速度旋转，并在载荷P作用下压向摩擦表面，大粘度磁流润滑液5确保了与外环境的密封；当无外磁场作用时，摩擦表面油膜的承载能力取决于磁流润滑液5基础油的抗压能力，当外磁场作用时，润滑膜除了基础油的抗压能力外，外磁场强度增加了其粘度，从而加强了其抗压能力；摩擦盘3表面的倒锥面在环向剪应力作用下引起磁流润滑膜在多孔支撑盘7上表面半径方向上的梯度变化，进而引起磁流润滑液由外环面指向中心孔的蠕动流动，并经由中心孔与内支撑环9上部的十字槽流向轴承底座8内腔，进而引起轴承底座8中磁流润滑液5从多孔支撑盘7体中均布的微细通孔中流出，实现了磁流润滑膜的实时补充；调节电磁组6的电磁场强度，可以调节多孔支撑盘7表面润滑膜的承载能力（附表1为该现象的典型例）。
表1所列的数据是在以下试验条件下得出的：
摩擦盘外直径：50mm。倒锥盲孔底直径：40mm。倒锥高度：1.5mm。主轴转速：1000 rpm。磁流润滑液（自制）：添加粒子Fe3O4，直径10-100nm，表面修饰剂Tween 60，silicone oil ρc=0.965-0.975 g/cm3。
附表
表1 外控磁流组输入电流对摩擦副承载能力影响的试验结果
Claims (8)
1.一种可控磁流润滑推力轴承，其特征在于主要由摩擦盘（3）、轴承密封套（4）、电磁组（6）、多孔支撑盘（7）、轴承底座（8）和内支撑环（9）组成，其中：摩擦盘（3）浮动于磁流润滑液（5）上方，并与主轴（1）活动相连；轴承密封套（4）与轴承底座（8）螺纹连接密封，并与内支撑环（9）一起实现对多孔支撑盘（7）的固定；磁流润滑液（5）充满轴承底座（8）的内腔中；若干对电磁组（6）径向分布于轴承密封套（4）的外部，并且由压板（2）固定在轴承密封套（4）上。
2.如权利要求1所述的可控磁流润滑推力轴承，其特征在于：摩擦盘（3）具有二段式回转体，其外径尺寸与轴承密封套（4）内径为间隙配合，且通过磁流润滑液（5）与外界密封；其上盘面与主轴（1）轴线垂直；其下盘面上具有倒锥形盲孔。
3.如权利要求1所述的可控磁流润滑推力轴承，其特征在于所述轴承密封套（4）具有三段式台阶孔结构的平行回转体，其中：上台阶孔底部端面与内孔表面垂直且精加工；下台阶孔表面车有配合螺纹；外圆面上加工有电磁组（6）的径向分布安装槽。
4.如权利要求1所述的可控磁流润滑推力轴承，其特征在于所述若干对电磁组（6）径向固定于轴承密封套（4）外部，且同极性；每对电磁组的输入电源为脉动直流电且幅度与频率可调；同一直径方向上的电磁组串联；沿圆周方向不同电磁组对的输入电流存在相位差。
5.如权利要求1所述的可控磁流润滑推力轴承，其特征在于：所述多孔支撑盘（7）为具有均布小直径通孔的平行回转体，中心开有大直径通孔。
6.如权利要求1所述的可控磁流润滑推力轴承，其特征在于：所述轴承底座（8）为具有腔体结构的平行回转体，其中：内腔呈台阶孔结构，底平面与侧表面垂直且精加工；内腔底面上加工有放置内撑环（9）的台阶孔；外圆面上车有与轴承密封套（4）相配合的螺纹。
7.如权利要求1所述的可控磁流润滑推力轴承，其特征在于：内支撑环（9）具有二段式结构的平行回转体，其上部开有十字贯通槽。
8.如权利要求1所述的可控磁流润滑推力轴承，其特征在于所述磁流润滑液（5）的基本技术要求为：添加磁性粒子为铁氧体粒子，粒子直径≤100nm，添加质量比为4-10%之间；静置时无明显分层与沉降。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011103419140A CN102392851A (zh) | 2011-11-03 | 2011-11-03 | 可控磁流润滑推力轴承 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011103419140A CN102392851A (zh) | 2011-11-03 | 2011-11-03 | 可控磁流润滑推力轴承 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102392851A true CN102392851A (zh) | 2012-03-28 |
Family
ID=45860215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011103419140A Pending CN102392851A (zh) | 2011-11-03 | 2011-11-03 | 可控磁流润滑推力轴承 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102392851A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110594288A (zh) * | 2019-09-29 | 2019-12-20 | 中国矿业大学 | 一种基于纳米磁性液体的磁控柔性瓦块推力滑动轴承 |
| CN114729668A (zh) * | 2019-10-07 | 2022-07-08 | 比弗罗斯特研发有限公司 | 使用电或磁流体的自愈轴承装置 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5790419A (en) * | 1980-11-21 | 1982-06-05 | Hitachi Seiko Ltd | Static pressure air bearing |
| JPH03163216A (ja) * | 1989-11-20 | 1991-07-15 | Nippon Seiko Kk | 流体軸受装置 |
| JPH07110031A (ja) * | 1993-10-08 | 1995-04-25 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | 流体軸受装置 |
| JPH08189525A (ja) * | 1995-01-10 | 1996-07-23 | Hitachi Ltd | 動圧軸受スピンドルモータ |
| JP2001254727A (ja) * | 2000-03-10 | 2001-09-21 | Koyo Seiko Co Ltd | スラスト動圧軸受 |
| JP2002174206A (ja) * | 2000-12-08 | 2002-06-21 | Nissei Asb Mach Co Ltd | 高圧エアシリンダ及びその制御回路 |
| CN1490919A (zh) * | 2002-09-20 | 2004-04-21 | ������������ʽ���� | 多面镜扫描器 |
-
2011
- 2011-11-03 CN CN2011103419140A patent/CN102392851A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5790419A (en) * | 1980-11-21 | 1982-06-05 | Hitachi Seiko Ltd | Static pressure air bearing |
| JPH03163216A (ja) * | 1989-11-20 | 1991-07-15 | Nippon Seiko Kk | 流体軸受装置 |
| JPH07110031A (ja) * | 1993-10-08 | 1995-04-25 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | 流体軸受装置 |
| JPH08189525A (ja) * | 1995-01-10 | 1996-07-23 | Hitachi Ltd | 動圧軸受スピンドルモータ |
| JP2001254727A (ja) * | 2000-03-10 | 2001-09-21 | Koyo Seiko Co Ltd | スラスト動圧軸受 |
| JP2002174206A (ja) * | 2000-12-08 | 2002-06-21 | Nissei Asb Mach Co Ltd | 高圧エアシリンダ及びその制御回路 |
| CN1490919A (zh) * | 2002-09-20 | 2004-04-21 | ������������ʽ���� | 多面镜扫描器 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110594288A (zh) * | 2019-09-29 | 2019-12-20 | 中国矿业大学 | 一种基于纳米磁性液体的磁控柔性瓦块推力滑动轴承 |
| CN110594288B (zh) * | 2019-09-29 | 2024-03-08 | 中国矿业大学 | 一种基于纳米磁性液体的磁控柔性瓦块推力滑动轴承 |
| CN114729668A (zh) * | 2019-10-07 | 2022-07-08 | 比弗罗斯特研发有限公司 | 使用电或磁流体的自愈轴承装置 |
| US11976690B2 (en) | 2019-10-07 | 2024-05-07 | Bifröst Research And Development B.V. | Self-healing bearing device using electric or magnetic fluids |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105840657A (zh) | 一种智能可控轴承及控制转子振动的方法 | |
| CN204716758U (zh) | 一种粘度可调节的磁流体润滑油膜轴承 | |
| CN106870562B (zh) | 一种轴径表面织构化的锥形动静压轴承组合件 | |
| CN105351528A (zh) | 一种适用于高转速条件的磁性液体磁力密封装置 | |
| CN104879386A (zh) | 粉末冶金超低噪音长寿命含油轴承 | |
| CN201396194Y (zh) | 增压流道槽自润滑动静压气浮轴承支承的涡轮增压器 | |
| CN101571161A (zh) | 磁性滑动轴承 | |
| CN102392851A (zh) | 可控磁流润滑推力轴承 | |
| CN101696905B (zh) | 推力轴承润滑流量试验装置 | |
| Huang et al. | Research on sealing technology of magnetic fluid in medicinal high-speed grinder gearbox | |
| Horak et al. | The influence of selected factors on axial force and friction torque in a thrust bearing lubricated with magnetorheological fluid | |
| CN101413540A (zh) | 内流道自润滑结构的动压气浮轴承 | |
| CN101550864B (zh) | 增压流道槽自润滑动静压气浮轴承支承的涡轮增压器 | |
| Baskar et al. | Experimental analysis of hydrodynamic journal bearing under different biolubricants | |
| CN204152953U (zh) | 螺旋槽滑动轴承和离心泵 | |
| CN103953641A (zh) | 滑动轴承和离心泵 | |
| CN205388096U (zh) | 动静压轴承和安装有动静压轴承的主轴 | |
| CN113833750B (zh) | 一种挤压磁油膜水润滑智能减振轴承及减振方法 | |
| WO2007022048A2 (en) | Composite-film bearings | |
| CN106958605A (zh) | 一种轻质量轴承座 | |
| Horak et al. | Influence of pad geometry modification on the performance of thrust bearings lubricated with magnetorheological fluid | |
| Kumar et al. | Stability of a rigid rotor in turbulent hybrid porous journal bearings | |
| CN201187529Y (zh) | 磁性滑动轴承 | |
| CN201106631Y (zh) | 内流道自润滑结构的动压气浮轴承 | |
| CN105333003A (zh) | 螺旋槽滑动轴承和离心泵 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120328 |