CN108331837A - 一种磁流变液静压支承轴承 - Google Patents

一种磁流变液静压支承轴承 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磁流变液静压支承轴承，包括阶梯轴、第一端盖、第一侧轴套、轴套、第二侧轴套、第二端盖、第一外永磁环、第一内永磁环、第二外永磁环、第二内永磁环、第一骨架密封，第二骨架密封、第一O型圈、第二O型圈、第一卡套和第二卡套。本发明与普通静压轴承相比，本发明采用磁流变液作为润滑油液。在轴套及阶梯轴上布置有永磁环，第一外永磁环内侧为N极第一内永磁环外侧为S极，第一外永磁环与第一内永磁环之间形成稳定的磁场，第二外永磁环、第二内永磁环也形成相同的磁场；当磁流变液流经磁场时，液阻变大，油腔压力及承载能力、静刚度均有提升。

Description

一种磁流变液静压支承轴承
所属领域
本发明涉及滑动轴承的设计领域，尤其涉及一种磁流变液静压支承轴承。
背景技术
液体静压轴承在工作时会不断发热，使轴承温度不断升高。油液温度升高会使其黏度逐渐降低，这样会导致支承腔的压力减小，使轴承的负载能力降低。本发明采用磁流变液作为润滑液，当油液流经永磁环产生的磁场时流动阻力增加，利于支承腔支承压力的建立，能够有效的提高轴承的承载能力。
发明内容
根据上述现有技术存在的问题，本发明提供一种高承载力及刚度的一种磁流变液径向支承轴承。
一种磁流变液静压支承轴承，包括阶梯轴、第一端盖、第一侧轴套、轴套、第二侧轴套、第二端盖、第一外永磁环、第一内永磁环、第二外永磁环、第二内永磁环、第一骨架密封，第二骨架密封、第一O型圈、第二O型圈、第一卡套和第二卡套；
第一端盖为回转体，在第一端盖的回转体端面均匀加工有四个安装通孔；第二端盖结构与第一端盖结构对称相同；
轴套为回转体，在轴套的回转体上沿轴向均匀加工有四个安装通孔与第一、二端盖上的四个安装通孔相对应；沿轴套的回转体圆周均匀加工有四个径向进油孔；在轴套的回转体内圆周上每个径向进油孔处设有静压支承腔；在轴套的回转体左右两侧分别设有第一、二外永磁环槽；
第一侧轴套为回转体，在第一侧轴套的回转体端面均匀加工有四个安装通孔，与轴套上的四个安装通孔和第一、二端盖上的四个安装通孔相对应；在第一侧轴套内侧端面上设有O型圈槽，在第一侧轴套外侧设有骨架密封槽，沿第一侧轴套的回转体圆周均匀加工有两个径向出油孔；第二侧轴套结构与第一侧轴套结构对称相同；
阶梯轴加工有五个轴颈，分别为第一轴段、第二轴段、第三轴段、第四轴段和第五轴段；其中第二轴段和第四轴段在轴颈上均加工有螺纹；第一、二卡套内圈上分别加工有螺纹，与阶梯轴上第二段轴颈和第四段轴颈的轴颈螺纹配合；
轴套套装在阶梯轴的第二～四轴段处，阶梯轴的第三轴段与轴套之间有30μm的间隙；第一内永磁环安装在阶梯轴上的第二轴段的轴颈上，第一内永磁环外侧通过第一卡套固定；第一外永磁环套在第一内永磁环的外侧嵌装在轴套的第一外永磁环槽内；第一外永磁环与第一内永磁环之间有50μm的间隙；第一外永磁环采用径向磁化，外侧为S极，内侧为N极；第一内永磁环采用径向磁化，外侧为S极，内侧为N极；第二内永磁环安装在阶梯轴上的第四轴段的轴颈上，第二内永磁环外侧通过第二卡套固定；第二外永磁环套在第二内永磁环的外侧嵌装在轴套的第二外永磁环槽内；第二外永磁环与第二内永磁环之间有50μm的间隙；第二外永磁环采用径向磁化，外侧为S极，内侧为N极；第二内永磁环采用径向磁化，外侧为S极，内侧为N极；第一骨架密封嵌装在第一侧轴套的骨架密封槽内，第一O型圈嵌装在第一侧轴套的O型圈槽内；第二骨架密封嵌装在第二侧轴套的骨架密封槽内，第二O型圈嵌装在第二侧轴套的O型圈槽内；第一侧轴套和第二侧轴套分别装在轴套两侧，在第一侧轴套和第二侧轴套的外侧分别装有第一端盖和第二端盖，并通过四个长螺栓穿过四个安装通孔连接固定。第一、二侧轴套起到固定轴套和第一、二外永磁环以及第一、二内永磁环的作用。两个O型密封圈分别安装在第一、二侧轴套的O型圈槽内，防止油液径向泄漏。第一、二骨架密封分别安装在第一、二侧轴套的骨架密封槽内，防止油液轴向泄漏。
由于采用上述技术方案，本发明提供的一种磁流变液静压支承轴承，与现有技术相比具有这样的有益效果：
本发明与普通静压轴承相比，本发明采用磁流变液作为润滑油液。在轴套及阶梯轴上布置有永磁环，第一外永磁环内侧为N极第一内永磁环外侧为S极，第一外永磁环与第一内永磁环之间形成稳定的磁场，第二外永磁环、第二内永磁环也形成相同的磁场；当磁流变液流经磁场时，黏度增加，液阻变大，油腔压力及承载能力、静刚度均有提升。
附图说明
图1是磁流变液静压支承轴承总体示意图；
图2是磁流变液静压支承轴承剖视图；
图3是轴套主视图；
图4是轴套侧视图；
图5是轴套俯视图；
图6是轴套轴测图；
图7是第一侧轴套主视图；
图8是第一侧轴套侧视图；
图9是第一侧轴套俯视图；
图10是第一侧轴套轴测图；
图11是第一端盖主视图；
图12是第一端盖侧视图；
图13是阶梯轴示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
本发明一种磁流变液静压支承轴承的实施例：如图1～2所示，包括阶梯轴1、第一端盖2、第二端盖6、第一侧轴套3、第二侧轴套5、轴套4、第一骨架密封21和第二骨架密封13，还包括：
第一外永磁环17和第二外永磁环16，第一外永磁环17和第二外永磁环16的外径均为84mm，内径均为68mm，厚度均为10mm；
第一内永磁环19和第二内永磁环14，第一内永磁环19和第二内永磁环14的外径均为68mm，内径均为52mm，厚度均为10mm；
第一O型圈18和第二O型圈15，第一O型圈18和第二O型圈15的直径均为44.65mm，截面积均为2.54mm2；
第一卡套20和第二卡套12，第一卡套20和第二卡套12的外径均为60mm，内径均为52mm，厚度均为5mm；
如图11～12所示，第一端盖2为回转体，其外径为128mm，内径为60mm，厚度为5mm；在第一端盖2的回转体端面均匀加工有四个安装通孔31，每个安装通孔31的直径均为13mm；第二端盖6的结构尺寸与第一端盖2的结构尺寸对称相同；
如图3～6所示，轴套4为回转体，其外径为128mm，内径为68mm，长度为65mm；在轴套4的回转体上沿轴向均匀加工有四个安装通孔22与第一、二端盖2和6上的四个安装通孔相对应，安装通孔22的直径为13mm；沿轴套4的回转体圆周均匀加工有四个径向进油孔23，其直径为8mm；在轴套4的回转体内圆周上每个径向进油孔23处设有静压支承腔25，其内缘投影矩形长为45mm，宽为35mm，厚度为0.75mm；在轴套4的回转体左右两侧分别设有第一、二外永磁环槽24和26，两个外永磁环槽24和26的直径均为84mm，深度均为10mm；
如图7～10所示，第一侧轴套3为回转体，其外径为128mm，内径为60mm，厚度为24mm；在第一侧轴套3的回转体端面均匀加工有四个安装通孔27，其直径为13mm，与轴套4上的四个安装通孔22和第一、二端盖2和6上的四个安装通孔相对应；在第一侧轴套3内侧端面上设有O型圈槽29，其外径为91.1mm，内径为85.9mm，深度为1.28mm；在第一侧轴套3外侧设有骨架密封槽30，其直径为68mm，深度为8mm；沿第一侧轴套3的回转体圆周均匀加工有两个径向出油孔28，其直径为8mm；第二侧轴套5的结构尺寸与第一侧轴套3的结构尺寸对称相同；
如图13所示，阶梯轴1加工有五个轴颈，分别为第一轴段32、第二轴段33、第三轴段34、第四轴段35和第五轴段36；其中第二轴段33和第四轴段35在轴颈上均加工有螺纹；第一、二卡套20和12内圈上分别加工有螺纹，与阶梯轴1上第二轴段33和第四轴段35的轴颈螺纹配合；第一轴段32和第五轴段36的直径均为50mm，长度均为90mm；第二轴段33和第四轴段35的直径均为52mm，长度均为15mm；第三轴段34的直径为68mm，长度为45mm；
其装配关系如下，如图1～2所示，轴套4套装在阶梯轴1的第二～四轴段33、34和35处，阶梯轴1的第三轴段34与轴套4之间有30μm的间隙；第一内永磁环19安装在阶梯轴1上的第二轴段33的轴颈上，第一内永磁环19外侧通过第一卡套20固定；第一外永磁环17套在第一内永磁环19的外侧嵌装在轴套4的第一外永磁环槽24内；第一外永磁环17与第一内永磁环19之间有50μm的间隙；第一外永磁环17采用径向磁化，外侧为S极，内侧为N极；第一内永磁环19采用径向磁化，外侧为S极，内侧为N极；第二内永磁环14安装在阶梯轴1上的第四轴段35的轴颈上，第二内永磁环14外侧通过第二卡套12固定；第二外永磁环16套在第二内永磁环14的外侧嵌装在轴套4的第二外永磁环槽26内；第二外永磁环16与第二内永磁环14之间有50μm的间隙；第二外永磁环16采用径向磁化，外侧为S极，内侧为N极；第二内永磁环14采用径向磁化，外侧为S极，内侧为N极；第一骨架密封21嵌装在第一侧轴套3的骨架密封槽30内，第一O型圈18嵌装在第一侧轴套3的O型圈槽29内；第二骨架密封13嵌装在第二侧轴套5的骨架密封槽内，第二O型圈15嵌装在第二侧轴套5的O型圈槽内；第一侧轴套3和第二侧轴套5分别装在轴套4两侧，在第一侧轴套3和第二侧轴套5的外侧分别装有第一端盖2和第二端盖6，并通过四个长螺栓11穿过四个安装通孔连接用螺母8紧固；在第一侧轴套3上的上的径向出油孔28的出口处装有油嘴10；在第二侧轴套5上的径向出油孔的出口处装有油嘴7；在轴套4上的径向进油孔23的进口处装有油嘴9。
当轴承工作时，磁流变液由轴套4上的径向进油孔23流入轴承，进入支承腔25形成压力对阶梯轴1起到支承作用。然后磁流变液经过阶梯轴1与轴套4之间的缝隙从支承腔25流出，分别流入第一外永磁环17与第一内永磁环19之间的缝隙和第二外永磁环16与第二内永磁环14之间的缝隙。第一内永磁环19和第二内永磁环14外侧磁极为S极，第一外永磁环17和第二外永磁环16内侧磁极为N极，使第二内永磁环14和第二外永磁环16构成磁通回路，同时也使第一内永磁环19和第一外永磁环17构成磁通回路，这样就在缝隙间形成稳定的磁场。当磁流变液流经充满磁场的缝隙时在磁场的作用下磁流变液的颗粒由杂乱分布变为规则分布，颗粒沿磁场方向链束状排列限制了液体的流动，增加了磁流变液的流动阻力，进而增加了支承腔25内的压力，提高轴承的承载能力。磁流变液从第二内永磁环14与第二外永磁环16之间的缝隙，以及从第一内永磁环19与第一外永磁环17的缝隙流出后，由于没有了磁场的影响磁流变液恢复到以前的状态，流动阻力降低，经过第一侧轴套3的径向出油孔28以及第二侧轴套5的径向出油孔流出轴承。

Claims (1)

1.一种磁流变液静压支承轴承，其特征在于：该轴承包括阶梯轴、第一端盖、第一侧轴套、轴套、第二侧轴套、第二端盖、第一外永磁环、第一内永磁环、第二外永磁环、第二内永磁环、第一骨架密封，第二骨架密封、第一O型圈、第二O型圈、第一卡套和第二卡套；
第一端盖为回转体，在第一端盖的回转体端面均匀加工有四个安装通孔；第二端盖结构与第一端盖结构对称相同；
轴套为回转体，在轴套的回转体上沿轴向均匀加工有四个安装通孔与第一、二端盖上的四个安装通孔相对应；沿轴套的回转体圆周均匀加工有四个径向进油孔；在轴套的回转体内圆周上每个径向进油孔处设有静压支承腔；在轴套的回转体左右两侧分别设有第一、二永磁环槽；
第一侧轴套为回转体，在第一侧轴套的回转体端面均匀加工有四个安装通孔，与轴套上的四个安装通孔和第一、二端盖上的四个安装通孔相对应；在第一侧轴套内侧端面上设有O型圈槽，在第一侧轴套外侧设有骨架密封槽，沿第一侧轴套的回转体圆周均匀加工有两个径向出油孔；第二侧轴套结构与第一侧轴套结构对称相同；
阶梯轴加工有五个轴颈，分别为第一轴段、第二轴段、第三轴段、第四轴段和第五轴段；其中第二轴段和第四轴段在轴颈上均加工有螺纹；第一、二卡套内圈上分别加工有螺纹，与阶梯轴上第二段轴颈和第四段轴颈的轴颈螺纹配合；
轴套套装在阶梯轴的第二～四轴段外，阶梯轴的第三轴段与轴套之间有30μm的间隙；第一内永磁环安装在阶梯轴上的第二轴段的轴颈上，第一内永磁环外侧通过第一卡套固定；第一外永磁环套在第一内永磁环的外侧嵌装在轴套的第一永磁环槽内；第一外永磁环与第一内永磁环之间有50μm的间隙；第一外永磁环采用径向磁化，外侧为S极，内侧为N极；第一内永磁环采用径向磁化，外侧为S极，内侧为N极；第二内永磁环安装在阶梯轴上的第四轴段的轴颈上，第二内永磁环外侧通过第二卡套固定；第二外永磁环套在第二内永磁环的外侧嵌装在轴套的第二永磁环槽内；第二外永磁环与第二内永磁环之间有50μm的间隙；第二外永磁环采用径向磁化，外侧为S极，内侧为N极；第二内永磁环采用径向磁化，外侧为S极，内侧为N极；第一骨架密封嵌装在第一侧轴套的骨架密封槽内，第一O型圈嵌装在第一侧轴套的O型圈槽内；第二骨架密封嵌装在第二侧轴套的骨架密封槽内，第二O型圈嵌装在第二侧轴套的O型圈槽内；第一侧轴套和第二侧轴套分别装在轴套两侧，在第一侧轴套和第二侧轴套的外侧分别装有第一端盖和第二端盖，并通过四个长螺栓穿过四个安装通孔连接固定。
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