CN108180222A - 磁流体滑动轴承 - Google Patents

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郭甜甜
杨光
张珈豪
蒲美玲
涂田刚
廖华栋
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Abstract

本发明提供了一种磁流体滑动轴承，包括：锥形轴承内套、轴承外套、第一旋转轴唇形密封圈、第二旋转轴唇形密封圈以及线圈，所述锥形轴承内套内嵌在所述轴承外套内部，所述锥形轴承内套的内环面与转轴固定，所述锥形轴承内套的外环面与所述轴承外套的内环面之间构成环形密闭空间，所述环形密闭空间中充盈有磁流体；所述第一旋转轴唇形密封圈、第二旋转轴唇形密封圈分别密封轴承外套与锥形轴承内套匹配连接的两个端面；所述线圈缠绕在所述轴承外套外环面上的多个环形凹槽内。本发明中的磁流体滑动轴承能够获得更大的承载力，且可同时承受轴向力和径向力，并在轴向上具有一定的止推作用。

Description

磁流体滑动轴承
技术领域
本发明涉及轴承技术领域，具体地，涉及磁流体滑动轴承，特别是一种阻尼可控的智能磁流体滑动轴承，能够有效控制轴径向和轴向跳动。
背景技术
高速高精度旋转滑动轴承广泛地应用于机床、燃气轮机、飞机发动机、医疗器械等各种旋转机械装置中，在电力、航空航天、机械加工、医疗等国民经济领域中起着非常重要的作用。轴承作为我国重点发展的战略性基础产业之一，虽已具备了一定的技术积累，但与世界轴承工业强国相比还存在较大的差距。滑动轴承本身的旋转精度和稳定性不高，因此很难适应旋转机械高精度的发展要求。
磁流体具有磁性材料和流体的双重特性，又称磁性液体、铁磁流体或磁液，是20世纪40年代被发现60年代获得应用的一种新型的液态磁性材料，是将纳米尺度的磁性固体颗粒，经表面处理后均匀地分散在液体介质中而形成的稳定的固液相混的二相胶体溶液。它由磁性颗粒、表面活性剂和基载液三部分组成。磁性颗粒使磁流体具有了和磁性材料相类似的特性，同时又具有流动性。而且具有通过磁场控制其流变性、热物理性和光学性能的能力。此外，磁流体在无外加磁场时，宏观上不表现磁性，呈现自由流动的液态；有外加磁场作用时，其表现为超顺磁性，可以在毫秒级的时间内转变为半固体状态，这种变化逆顺可调且连续。基于这种特性，将其用在滑动轴承方面的研究也成为一个热点。
磁流体滑动轴承，就是以加入了磁性固体颗粒的载液(即磁流体)代替传统润滑油进行润滑的滑动轴承。在载液实现与普通润滑油相同的润滑效果的同时，磁流体油膜的粘度在有外加磁场作用下增大，与轴承径向对应的阻尼随之增大。
目前存在的磁流体轴承，大多采用柱体结构，只能够承受径向力，不能承受轴向力，导致使用范围受到限制。本发明采用激励线圈提供磁场，故而可根据具体需要通过控制输入电流的大小来控制阻尼进而达到所求的减振效果。且其采用锥形结构，可有效控制径向和轴向跳动，因而具有更加广泛的适用范围。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种磁流体滑动轴承。
根据本发明提供的磁流体滑动轴承，包括：锥形轴承内套、轴承外套、第一旋转轴唇形密封圈、第二旋转轴唇形密封圈以及线圈，所述锥形轴承内套内嵌在所述轴承外套内部，所述锥形轴承内套的内环面与转轴固定，所述锥形轴承内套的外环面与所述轴承外套的内环面之间构成环形密闭空间，所述环形密闭空间中充盈有磁流体；所述第一旋转轴唇形密封圈、第二旋转轴唇形密封圈分别密封轴承外套与锥形轴承内套匹配连接的两个端面；所述线圈缠绕在所述轴承外套外环面上的多个环形凹槽内。
可选地，所述述轴承外套外环面上的多个环形凹槽的底面与所述锥形轴承内套的外环面平行，且多个所述环形凹槽的底面与所述锥形轴承内套的外环面的距离均相等。
可选地，所述轴承外套的外环面上还预设有用于引出线圈的缝隙，所述线圈的引线两端沿着所述缝隙与外部电源的两端相连。
可选地，还包括：套筒和端盖，所述轴承外套安装在所述套筒内，所述端盖通过螺钉与套筒的开口端匹配连接，以使所述轴承外套完全封装在套筒内部。
可选地，所述套筒和所述轴承外套上还设置有相应的加工孔，所述加工孔用于加注磁流体。
可选地，所述加工孔正下方的环形密闭空间区域设置有油沟，磁流体通过所述油沟均匀进入到环形密闭空间的各个区域。
可选地，所述锥形轴承内套的内径较大的一侧端面上还设置有一个凸台，所述凸台与轴承外套的内环面相匹配。
可选地，所述第一旋转轴唇形密封圈、第二旋转轴唇形密封圈的材质为氢化腈橡胶。
可选地，所述转动轴采用陶瓷材料，所述锥形轴承内套和轴承外套采用导磁材料。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明提供的磁流体滑动轴承，采用磁流体保证滑动轴承的润滑，通电后，置于磁回路范围内的磁流体在磁场作用下，径向粘度增大，轴承径向振动阻尼增大，磁流体轴承与传统油膜轴承相比减振性能更好。
2、本发明提供的磁流体滑动轴承，采用锥形面作为轴承与轴的工作面，能够获得更大的承载力，且可同时承受轴向力和径向力，并在轴向上具有一定的止推作用。
3、本发明提供的磁流体滑动轴承，在可选方案中采用旋转轴唇形密封进行磁流体的密封，且该旋转轴唇形密封由氢化腈橡胶制成，其密封使用寿命是普通密封的6倍以上，摩擦系数低，散热性与化学耐性更好。
4、本发明提供的磁流体滑动轴承，在可选方案中通过轴承外套外环面上的预留缝隙引入和引出线圈，磁路简单，散热性能更好。
5、本发明提供的磁流体滑动轴承，在可选方案中线圈位于轴承外套外环面上的凹槽内，且所述凹槽的底面与磁流体填充部位平行，较好的保证了磁场的均匀性及各部位磁流体作用的一致性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一实施例提供的磁流体滑动轴承的截面结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的磁流体滑动轴承的侧面结构示意图；
图中：
1-转轴；
2-套筒；
3-线圈；
4-油沟；
5-加工孔；
6-螺钉；
7-端盖；
8-第一旋转轴唇形密封圈；
9-环形密闭空间；
10-锥形轴承内套；
11-轴承外套；
12-第二旋转轴唇形密封圈；
13-缝隙。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
图1为本发明一实施例提供的磁流体滑动轴承的截面结构示意图，图2为本发明一实施例提供的磁流体滑动轴承的侧面结构示意图，结合图1、图2，本发明提供的磁流体滑动轴承，可以包括：锥形轴承内套10、轴承外套11、第一旋转轴唇形密封圈8、第二旋转轴唇形密封圈12以及线圈3，锥形轴承内套10内嵌在轴承外套11内部，锥形轴承内套10的内环面与转轴1固定，锥形轴承内套10的外环面与轴承外套11的内环面之间构成环形密闭空间9，环形密闭空间9中充盈有磁流体；第一旋转轴唇形密封圈8、第二旋转轴唇形密封圈12分别密封轴承外套11与锥形轴承内套10匹配连接的两个端面；线圈3缠绕在轴承外套11外环面上的多个环形凹槽内。
进一步地，在可选方案中，述轴承外套11外环面上的多个环形凹槽的底面与锥形轴承内套10的外环面平行，且多个环形凹槽的底面与锥形轴承内套10的外环面的距离均相等。
本实施例中，线圈3位于轴承外套11外环面上的凹槽内，且所述凹槽的底面与磁流体填充部位平行，较好的保证了磁场的均匀性及各部位磁流体作用的一致性。
本实施例，采用磁流体保证滑动轴承的润滑，通电后，置于磁回路范围内的磁流体在磁场作用下，径向粘度增大，轴承径向振动阻尼增大，磁流体轴承与传统油膜轴承相比减振性能更好。另外，采用锥形面作为轴承与轴的工作面，能够获得更大的承载力，且可同时承受轴向力和径向力，并在轴向上具有一定的止推作用。
进一步地，在可选方案中，轴承外套11的外环面上还预设有用于引出线圈3的缝隙，线圈3的引线两端沿着缝隙与外部电源的两端相连。
本实施例中，通过轴承外套11外环面上的预留缝隙引入和引出线圈3，磁路简单，散热性能更好。
进一步地，在可选方案中，本实施例中的磁流体滑动轴承还可以包括：套筒2和端盖7，轴承外套11安装在套筒2内，端盖7通过螺钉6与套筒2的开口端匹配连接，以使轴承外套11完全封装在套筒2内部。
进一步地，在可选方案中，套筒2和轴承外套11上还设置有相应的加工孔5，加工孔5用于加注磁流体。
进一步地，在可选方案中，加工孔5正下方的环形密闭空间9区域设置有油沟4，磁流体通过油沟4均匀进入到环形密闭空间9的各个区域。
进一步地，在可选方案中，锥形轴承内套10的内径较大的一侧端面上还设置有一个凸台，凸台与轴承外套11的内环面相匹配。
本实施例中，轴承内套10内径较大的一侧端面的凸台具有一定的轴向固定和自密封作用，配以旋转轴密封圈使用，对磁流体的密封起到双重保护作用。
进一步地，在可选方案中，第一旋转轴唇形密封圈8、第二旋转轴唇形密封圈12的材质为氢化腈橡胶。
本实施例中，采用旋转轴唇形密封进行磁流体的密封，且该旋转轴唇形密封由氢化腈橡胶制成，其密封使用寿命是普通密封的6倍以上，摩擦系数低，散热性与化学耐性更好。
进一步地，在可选方案中，转动轴1采用陶瓷材料，锥形轴承内套10和轴承外套11采用导磁材料。从而可以保证磁力线顺利穿过磁流体。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (9)

1.一种磁流体滑动轴承，其特征在于，包括：锥形轴承内套(10)、轴承外套(11)、第一旋转轴唇形密封圈(8)、第二旋转轴唇形密封圈(12)以及线圈(3)，所述锥形轴承内套(10)内嵌在所述轴承外套(11)内部，所述锥形轴承内套(10)的内环面与转轴(1)固定，所述锥形轴承内套(10)的外环面与所述轴承外套(11)的内环面之间构成环形密闭空间(9)，所述环形密闭空间(9)中充盈有磁流体；所述第一旋转轴唇形密封圈(8)、第二旋转轴唇形密封圈(12)分别密封轴承外套(11)与锥形轴承内套(10)匹配连接的两个端面；所述线圈(3)缠绕在所述轴承外套(11)外环面上的多个环形凹槽内。
2.根据权利要求1所述的磁流体滑动轴承，其特征在于，所述述轴承外套(11)外环面上的多个环形凹槽的底面与所述锥形轴承内套(10)的外环面平行，且多个所述环形凹槽的底面与所述锥形轴承内套(10)的外环面的距离均相等。
3.根据权利要求2所述的磁流体滑动轴承，其特征在于，所述轴承外套(11)的外环面上还预设有用于引出线圈(3)的缝隙，所述线圈(3)的引线两端沿着所述缝隙与外部电源的两端相连。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的磁流体滑动轴承，其特征在于，还包括：套筒(2)和端盖(7)，所述轴承外套(11)安装在所述套筒(2)内，所述端盖(7)通过螺钉(6)与套筒(2)的开口端匹配连接，以使所述轴承外套(11)完全封装在套筒(2)内部。
5.根据权利要求4所述的磁流体滑动轴承，其特征在于，所述套筒(2)和所述轴承外套(11)上还设置有相应的加工孔(5)，所述加工孔(5)用于加注磁流体。
6.根据权利要求5所述的磁流体滑动轴承，其特征在于，所述加工孔(5)正下方的环形密闭空间(9)区域设置有油沟(4)，磁流体通过所述油沟(4)均匀进入到环形密闭空间(9)的各个区域。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的磁流体滑动轴承，其特征在于，所述锥形轴承内套(10)的内径较大的一侧端面上还设置有一个凸台，所述凸台与轴承外套(11)的内环面相匹配。
8.根据权利要求1所述的磁流体滑动轴承，其特征在于，所述第一旋转轴唇形密封圈(8)、第二旋转轴唇形密封圈(12)的材质为氢化腈橡胶。
9.根据权利要求1所述的磁流体滑动轴承，其特征在于，所述转动轴1采用陶瓷材料，所述锥形轴承内套(10)和轴承外套(11)采用导磁材料。
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