CN108412894A - 一种新型磁流体轴承及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型磁流体轴承，包括由内到外依次设置的轴承内圈、永磁体保持架、滚动体及轴承外圈；轴承内圈设于轴承外圈内，永磁体保持架设于轴承内圈的外壁上，滚动体设于永磁体保持架上，磁流体轴承的两侧还设有轴承密封盖，轴承密封盖的上端与轴承外圈的内壁连接，下端与轴承内圈的外壁连接，且轴承密封盖、轴承外圈的内壁及轴承内圈的外壁之间形成密闭空腔，空腔内注入有磁流体。此外，本发明还提供了一种新型磁流体轴承的制造方法。本发明实现了磁流体滚动摩擦无干摩擦，且摩擦力极小，润滑效果好、密封性能强，因此在转动中无冲击、平稳、无声或有极小的声音，特别适用于高转速及有粉尘的环境。

Description

一种新型磁流体轴承及其制造方法
技术领域
本发明属于轴承技术领域，具体涉及一种新型磁流体轴承及其制造方法。
背景技术
磁流体又称磁性液体、铁磁流体或磁液，是一种新型的功能材料，它既具有液体的流动性，又具有固体磁性材料的磁性，是由直径为纳米量级的磁性固体颗粒、基载液以及界面活性剂三者混合而成的一种稳定的胶状液体。该流体在静态时无磁性吸引力，当外加磁场作用时，才表现出磁性，正因如此，它才在实际中有着广泛的应用，在理论上具有很高的学术价值。
磁性固体颗粒通常跟界面活性剂和基载液混合，界面活性剂和基载液能使磁性固体颗粒之间保持一定距离以克服范德华力和磁相互作用力，从而使磁流体具有良好的滑动性。由于磁流体的这种性质，所以可用它作为润滑剂用于滑动轴承，如公告号为CN2607467Y的中国专利公开了一种“磁流体润滑滑动轴承”，因磁流体在磁场的作用下在轴承内套与轴之间形成“O”形圈，使得轴承内套与轴之间不会出现干摩擦，而且在强磁铁的磁场作用下，磁流体也不会产生泄漏，不会使外界污物进入到轴承间隙，因此相比普通轴承其性能更好、使用寿命更长。但是，该轴承具有一些结构上的缺陷，如轴承内套外圈用的n环形永磁体是由n-1个环形隔圈相组合形成的，磁流体并没有在轴与轴承内套之间均匀分布，而是形成了相间隔的“O”形圈，这在一定程度上会影响轴承的性能，因此，很有必要开发出一种新的磁流体轴承，以克服上述缺陷。
发明内容
本发明提供了一种新型磁流体轴承，解决了现有技术中轴承内套外圈用的n环形永磁体由n-1个环形隔圈相组合形成，磁流体不能在轴与轴承内套之间均匀分布，从而在一定程度上影响轴承性能的问题。
本发明的第一个目的是提供一种新型磁流体轴承，包括由内到外依次设置的轴承内圈、永磁体保持架、滚动体以及轴承外圈；所述轴承内圈设于所述轴承外圈内，所述永磁体保持架设于所述轴承内圈的外壁上，所述滚动体设置于所述永磁体保持架上，所述磁流体轴承的两侧还设有轴承密封盖，所述轴承密封盖的上端与所述轴承外圈的内壁连接，下端与所述轴承内圈的外壁连接，且所述轴承密封盖、所述轴承外圈的内壁以及所述轴承内圈的外壁之间形成密闭空腔，所述空腔内注入有磁流体。
优选的，所述轴承外圈上径向开设有磁流体注入孔道。
本发明的第二个目的是提供一种新型磁流体轴承的制造方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，轴承内圈与轴承外圈的表面处理
步骤1.1，将原始轴承内圈与原始轴承外圈浸泡到去氧化液中，然后于20-40℃下超声处理5-10min，处理完毕分别得到去氧化处理轴承内圈和去氧化处理轴承外圈；
其中，所述去氧化液为浓度为10％的氢氟酸溶液和浓度为10％的硝酸溶液按照1：1的体积比混合而成；
步骤1.2，将步骤1.1中去氧化处理轴承内圈和去氧化处理轴承外圈置于氢气炉中，并在550-600℃下保温20-30h，保温完毕分别得到氢化处理轴承内圈和氢化处理轴承外圈；
步骤1.3，将步骤1.2中氢化处理轴承内圈和氢化处理轴承外圈在搪锡专用锡锅中浸2-3s后冷却至室温，然后用水清洗，洗净后分别得到搪锡处理轴承内圈和搪锡处理轴承外圈；
步骤1.4，将步骤1.3中搪锡处理轴承内圈和搪锡处理轴承外圈装入离心浇铸机中，然后使用熔融的陶瓷合金进行离心浇铸，离心浇铸完毕后冷却至室温，分别得到涂覆有陶瓷合金层的轴承内圈和涂覆有陶瓷合金层的轴承外圈；
步骤2，永磁体保持架的制备
步骤2.1，按质量百分比称取以下原料：Ni：55-60％、Co：5-10％、Ag：0.2-0.5％、Ti：0.5-1.0％、Mo：0.3-0.5％、La：0.1-0.2％，Fe余量；
步骤2.2，将步骤2.1中称取的各物料放入球磨机中，设置球料比为2∶1，混合12h后压制成形，得到密度为5g/cm3坯料；将坯料置于真空碳管炉中，于1000-1200℃下烧结2h后开始浇铸、成型，即制得所述永磁体保持架；
步骤3，轴承的组装
将步骤1.4中得到的涂覆有陶瓷合金层的轴承内圈、涂覆有陶瓷合金层的轴承外圈、步骤2.2得到的永磁体保持架、滚动体以及轴承密封盖按常规工艺装配，然后通过磁流体注入孔道往空腔内注入磁流体，即得到所述磁流体轴承。
优选的，所述轴承内圈、所述轴承外圈以及所述滚动体均由高碳铬轴承钢制备而成。
优选的，所述步骤1.1中超声处理功率为1.5kW/m3，频率为300kHz。
优选的，所述步骤1.3中锡锅内温度为260-280℃。
优选的，所述陶瓷合金由以下重量份数的组分组成：氮化钛25份、铝粉20份、二氧化硅10份、氮化硅10份、氮化硼4份、五氧化二铌2份、氧化石墨烯1份、氧化铯0.5份、氧化钇1份、磷钼酚醛树脂粉末1份、陶瓷合金耦合剂0.5份。
优选的，所述磁流体为水基四氧化三铁或油基四氧化三铁。
优选的，所述磁流体中的四氧化三铁的平均粒径小于5nm，含量为10-15％。
本发明首先对轴承内圈和轴承外圈表面进行处理，处理完毕后涂覆上一层陶瓷合金，陶瓷合金主要作为轴承的减摩层使用，该陶瓷合金材料具备丰富的微空隙结构，能够在滚动面之间形成微小间隙，成为贮油空间和润滑油通道，有利于减小摩擦。此外，陶瓷合金还能够提高轴承内圈和轴承外圈的力学性能，使其应用范围更广泛，同时陶瓷合金是非磁性的，涂覆在轴承内圈和轴承外圈表面可以避免轴承内圈和轴承外圈材料中含有的微量磁性金属对磁流体的影响。
本发明在制备永磁体保持架时添加有大量的镍，镍具有面心立方晶格，有良好的化学稳定性、较高的硬度和强度。镍和钴在1345℃以下能形成α相或α+β相固溶体，镍和银在960℃以下能形成α相或α+β相固溶体，镍和钴、镍和银形成的固溶体具有优异的物理机械性能，耐酸，耐热，耐高温，能够使永磁体保持架适用于各种条件下的使用。此外，本发明制备出的永磁体保持架较传统的磁性材料具有更高的剩磁和更低的矫顽力，具备迅速充磁、退磁的特性，满足磁流体轴承长期运行的需要。
本发明的保持架为永磁体，磁流体设置于轴承密封盖、轴承外圈内壁以及轴承内圈外壁之间形成的密闭空腔内，在永磁体的作用下，磁流体形成均匀分布于密闭空腔中的环柱状润滑层，环柱状的润滑层比相间隔的“O”形圈的润滑效果和密封效果更好，所以本发明性能更好，寿命更长；由于本发明在永磁体的外还固定安装有非磁性的轴承外套，轴承外套对于永磁体起到屏蔽作用，可使永磁体的磁性得到很大的增强，所以能使磁流体的润滑性能、密封性能及承载能力得到很大提高。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明实现了磁流体滚动摩擦无干摩擦，且摩擦力极小，润滑效果好、密封性能强，因此在转动中无冲击、平稳、无声或有极小的声音，特别适用于高转速及有粉尘的环境。
附图说明
图1是本发明新型磁流体轴承的主视图；
图2是本发明新型磁流体轴承的纵向剖视图。
附图标记说明：1-轴承内圈，2-永磁体保持架，3-滚动体，4-轴承外圈，5-轴承密封盖，6-磁流体注入孔道。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
下面各实施例中未注明具体条件的试验方法，均按照本领域的常规方法和条件进行，所用的材料若无特殊说明均为市售。
实施例1
一种新型磁流体轴承，具体如图1-2所示，包括由内到外依次设置的轴承内圈1、永磁体保持架2、滚动体3以及轴承外圈4；轴承内圈1设于轴承外圈4内，永磁体保持架2设于轴承内圈1的外壁上，滚动体3设置于永磁体保持架2上，磁流体轴承的两侧还设有轴承密封盖5，轴承密封盖5的上端与轴承外圈4的内壁连接，下端与轴承内圈1的外壁连接，且轴承密封盖5、轴承外圈4的内壁以及轴承内圈1的外壁之间形成密闭空腔，空腔内注入有磁流体。
保持架2为永磁体，磁流体设置于密闭空腔内，在永磁体的作用下，磁流体形成均匀分布于密闭空腔中的环柱状润滑层，润滑性能好。
轴承外圈4上还径向开设有磁流体注入孔道6，能够随时对密闭空腔内的磁流体进行补充，使用方便。
实施例2
一种新型磁流体轴承的制造方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，轴承内圈1与轴承外圈4的表面处理
步骤1.1，将原始轴承内圈与原始轴承外圈浸泡到去氧化液中，然后于20℃下超声处理10min，其中，超声处理功率为1.5kW/m3，频率为300kHz；处理完毕分别得到去氧化处理轴承内圈和去氧化处理轴承外圈；
其中，去氧化液为浓度为10％的氢氟酸溶液和浓度为10％的硝酸溶液按照1：1的体积比混合而成；
步骤1.2，将步骤1.1中去氧化处理轴承内圈和去氧化处理轴承外圈置于氢气炉中，并在600℃下保温20h，保温完毕分别得到氢化处理轴承内圈和氢化处理轴承外圈；
步骤1.3，将步骤1.2中氢化处理轴承内圈和氢化处理轴承外圈在温度为260-280℃的搪锡专用锡锅中浸2-3s后冷却至室温，然后用水清洗，洗净后分别得到搪锡处理轴承内圈和搪锡处理轴承外圈；
步骤1.4，将步骤1.3中搪锡处理轴承内圈和搪锡处理轴承外圈装入离心浇铸机中，然后使用熔融的陶瓷合金进行离心浇铸，离心浇铸完毕后冷却至室温，分别得到涂覆有陶瓷合金层的轴承内圈1和涂覆有陶瓷合金层的轴承外圈4；
其中，陶瓷合金由以下重量份数的组分组成：氮化钛25份、铝粉20份、二氧化硅10份、氮化硅10份、氮化硼4份、五氧化二铌2份、氧化石墨烯1份、氧化铯0.5份、氧化钇1份、磷钼酚醛树脂粉末1份、陶瓷合金耦合剂0.5份；
步骤2，永磁体保持架2的制备
步骤2.1，按质量百分比称取以下原料：Ni：55％，Co：10％，Ag：0.5％，Ti：0.5％，Mo：0.3％，La：0.2％，Fe余量；
步骤2.2，将步骤2.1中称取的各物料放入球磨机中，设置球料比为2∶1，混合12h后压制成形，得到密度为5g/cm3坯料；将坯料置于真空碳管炉中，于1000℃下烧结2h后开始浇铸、成型，即制得永磁体保持架2；
步骤3，轴承的组装
将步骤1.4得到的涂覆有陶瓷合金层的轴承内圈1、涂覆有陶瓷合金层的轴承外圈4、步骤2.2得到的永磁体保持架2、滚动体3以及轴承密封盖5按常规工艺装配，然后通过磁流体注入孔道6往空腔内注入磁流体，即得到磁流体轴承。
实施例3
一种新型磁流体轴承的制造方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，轴承内圈1与轴承外圈4的表面处理
步骤1.1，将原始轴承内圈与原始轴承外圈浸泡到去氧化液中，然后于30℃下超声处理8min，其中，超声处理功率为1.5kW/m3，频率为300kHz；处理完毕分别得到去氧化处理轴承内圈和去氧化处理轴承外圈；
其中，去氧化液为浓度为10％的氢氟酸溶液和浓度为10％的硝酸溶液按照1：1的体积比混合而成；
步骤1.2，将步骤1.1中去氧化处理轴承内圈和去氧化处理轴承外圈置于氢气炉中，并在580℃下保温25h，保温完毕分别得到氢化处理轴承内圈和氢化处理轴承外圈；
步骤1.3，将步骤1.2中氢化处理轴承内圈和氢化处理轴承外圈在温度为260-280℃的搪锡专用锡锅中浸2-3s后冷却至室温，然后用水清洗，洗净后分别得到搪锡处理轴承内圈和搪锡处理轴承外圈；
步骤1.4，将步骤1.3中搪锡处理轴承内圈和搪锡处理轴承外圈装入离心浇铸机中，然后使用熔融的陶瓷合金进行离心浇铸，离心浇铸完毕后冷却至室温，分别得到涂覆有陶瓷合金层的轴承内圈1和涂覆有陶瓷合金层的轴承外圈4；
其中，陶瓷合金由以下重量份数的组分组成：氮化钛25份、铝粉20份、二氧化硅10份、氮化硅10份、氮化硼4份、五氧化二铌2份、氧化石墨烯1份、氧化铯0.5份、氧化钇1份、磷钼酚醛树脂粉末1份、陶瓷合金耦合剂0.5份；
步骤2，永磁体保持架2的制备
步骤2.1，按质量百分比称取以下原料：Ni：60％，Co：5％，Ag：0.2％，Ti：1.0％，Mo：0.5％，La：0.1％，Fe余量；
步骤2.2，将步骤2.1中称取的各物料放入球磨机中，设置球料比为2∶1，混合12h后压制成形，得到密度为5g/cm3坯料；将坯料置于真空碳管炉中，于1100℃下烧结2h后开始浇铸、成型，即制得永磁体保持架2；
步骤3，轴承的组装
将步骤1.4得到的涂覆有陶瓷合金层的轴承内圈1、涂覆有陶瓷合金层的轴承外圈4、步骤2.2得到的永磁体保持架2、滚动体3以及轴承密封盖5按常规工艺装配，然后通过磁流体注入孔道6往空腔内注入磁流体，即得到磁流体轴承。
实施例4
一种新型磁流体轴承的制造方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，轴承内圈1与轴承外圈4的表面处理
步骤1.1，将原始轴承内圈与原始轴承外圈浸泡到去氧化液中，然后于40℃下超声处理5min，其中，超声处理功率为1.5kW/m3，频率为300kHz；处理完毕分别得到去氧化处理轴承内圈和去氧化处理轴承外圈；
其中，去氧化液为浓度为10％的氢氟酸溶液和浓度为10％的硝酸溶液按照1：1的体积比混合而成；
步骤1.2，将步骤1.1中去氧化处理轴承内圈和去氧化处理轴承外圈置于氢气炉中，并在550℃下保温30h，保温完毕分别得到氢化处理轴承内圈和氢化处理轴承外圈；
步骤1.3，将步骤1.2中氢化处理轴承内圈和氢化处理轴承外圈在温度为260-280℃的搪锡专用锡锅中浸2-3s后冷却至室温，然后用水清洗，洗净后分别得到搪锡处理轴承内圈和搪锡处理轴承外圈；
步骤1.4，将步骤1.3中搪锡处理轴承内圈和搪锡处理轴承外圈装入离心浇铸机中，然后使用熔融的陶瓷合金进行离心浇铸，离心浇铸完毕后冷却至室温，分别得到涂覆有陶瓷合金层的轴承内圈1和涂覆有陶瓷合金层的轴承外圈4；
其中，陶瓷合金由以下重量份数的组分组成：氮化钛25份、铝粉20份、二氧化硅10份、氮化硅10份、氮化硼4份、五氧化二铌2份、氧化石墨烯1份、氧化铯0.5份、氧化钇1份、磷钼酚醛树脂粉末1份、陶瓷合金耦合剂0.5份；
步骤2，永磁体保持架2的制备
步骤2.1，按质量百分比称取以下原料：Ni：58％，Co：8％，Ag：0.3％，Ti：0.8％，Mo：0.4％，La：0.2％，Fe余量；
步骤2.2，将步骤2.1中称取的各物料放入球磨机中，设置球料比为2∶1，混合12h后压制成形，得到密度为5g/cm3坯料；将坯料置于真空碳管炉中，于1200℃下烧结2h后开始浇铸、成型，即制得永磁体保持架2；
步骤3，轴承的组装
将步骤1.4得到的涂覆有陶瓷合金层的轴承内圈1、涂覆有陶瓷合金层的轴承外圈4、步骤2.2得到的永磁体保持架2、滚动体3以及轴承密封盖5按常规工艺装配，然后通过磁流体注入孔道6往空腔内注入磁流体，即得到磁流体轴承。
需要说明的是，轴承内圈1、轴承外圈4、滚动体3均由高碳铬轴承钢制备而成；磁流体为水基四氧化三铁或油基四氧化三铁，且磁流体中的四氧化三铁的平均粒径小于5nm，含量为10-15％。
实施例2-4均制备出了性能良好的磁流体轴承，对实施例2-4的步骤1中表面处理过的轴承外圈和轴承内圈的性能进行测试，以说明实施例2-4的效果，具体实验结果见表1。
表1轴承外圈和轴承内圈表面处理后的性能测试结果
从表1中可以看出，实施例2-4的步骤1中表面处理过的轴承外圈和轴承内圈表面具备很好的力学性能以及摩擦性能，且能够满足多种条件下对轴承的性能要求。
对实施例2-4的步骤2中制备出的永磁体保持架的性能进行测试，以说明实施例2-4的效果，具体实验结果见表2。
表2永磁体保持架的性能测试结果
从表2中可以看出，实施例2-4的步骤2中制备出的永磁体保持架具备很好的力学性能以及摩擦性能，且其居里温度也较普通磁流体轴承高，居里温度高表明本发明的磁流体轴承的使用温度高，使用寿命长。
将实施例2-4制得的轴承进行性能测试，得到的结果是：本发明的磁流体轴承在2000转/分的情况下，可连续稳定运转80天以上，剩磁可达5000GS以上，矫顽力410KA/m，磁能积37KJ/m3，密度5.1g/cm3，压缩强度142.5MPa。
需要说明的是，本发明权利要求书中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例1-4相同，为了防止赘述，本发明的描述了优选的实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种新型磁流体轴承，其特征在于，包括由内到外依次设置的轴承内圈(1)、永磁体保持架(2)、滚动体(3)以及轴承外圈(4)；所述轴承内圈(1)设于所述轴承外圈(4)内，所述永磁体保持架(2)设于所述轴承内圈(1)的外壁上，所述滚动体(3)设置于所述永磁体保持架(2)上，所述磁流体轴承的两侧还设有轴承密封盖(5)，所述轴承密封盖(5)的上端与所述轴承外圈(4)的内壁连接，下端与所述轴承内圈(1)的外壁连接，且所述轴承密封盖(5)、所述轴承外圈(4)的内壁以及所述轴承内圈(1)的外壁之间形成密闭空腔，所述空腔内注入有磁流体。
2.根据权利要求1所述的新型磁流体轴承，其特征在于，所述轴承外圈(4)上径向开设有磁流体注入孔道(6)。
3.根据权利要求1所述的新型磁流体轴承制造方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1，轴承内圈(1)与轴承外圈(4)的表面处理
步骤1.1，将原始轴承内圈与原始轴承外圈浸泡到去氧化液中，然后于20-40℃下超声处理5-10min，处理完毕分别得到去氧化处理轴承内圈和去氧化处理轴承外圈；
其中，所述去氧化液为浓度为10％的氢氟酸溶液和浓度为10％的硝酸溶液按照1：1的体积比混合而成；
步骤1.2，将步骤1.1中去氧化处理轴承内圈和去氧化处理轴承外圈置于氢气炉中，并在550-600℃下保温20-30h，保温完毕分别得到氢化处理轴承内圈和氢化处理轴承外圈；
步骤1.3，将步骤1.2中氢化处理轴承内圈和氢化处理轴承外圈在搪锡专用锡锅中浸2-3s后冷却至室温，然后用水清洗，洗净后分别得到搪锡处理轴承内圈和搪锡处理轴承外圈；
步骤1.4，将步骤1.3中搪锡处理轴承内圈和搪锡处理轴承外圈装入离心浇铸机中，然后使用熔融的陶瓷合金进行离心浇铸，离心浇铸完毕后冷却至室温，分别得到涂覆有陶瓷合金层的轴承内圈(1)和涂覆有陶瓷合金层的轴承外圈(4)；
步骤2，永磁体保持架(2)的制备
步骤2.1，按质量百分比称取以下原料：Ni：55-60％、Co：5-10％、Ag：0.2-0.5％、Ti：0.5-1.0％、Mo：0.3-0.5％、La：0.1-0.2％，Fe余量；
步骤2.2，将步骤2.1中称取的各物料放入球磨机中，设置球料比为2∶1，混合12h后压制成形，得到密度为5g/cm3坯料；将坯料置于真空碳管炉中，于1000-1200℃下烧结2h后开始浇铸、成型，即制得所述永磁体保持架(2)；
步骤3，轴承的组装
将步骤1.4中得到的涂覆有陶瓷合金层的轴承内圈(1)、涂覆有陶瓷合金层的轴承外圈(4)、步骤2.2得到的永磁体保持架(2)、滚动体(3)以及轴承密封盖(5)按常规工艺装配，然后通过磁流体注入孔道(6)往空腔内注入磁流体，即得到所述磁流体轴承。
4.根据权利要求3所述的新型磁流体轴承的制造方法，其特征在于，所述轴承内圈(1)、所述轴承外圈(4)以及所述滚动体(3)均由高碳铬轴承钢制备而成。
5.根据权利要求3所述的新型磁流体轴承的制造方法，其特征在于，所述步骤1.1中超声处理功率为1.5kW/m3，频率为300kHz。
6.根据权利要求3所述的新型磁流体轴承的制造方法，其特征在于，所述步骤1.3中搪锡专用锡锅内温度为260-280℃。
7.根据权利要求3所述的新型磁流体轴承的制造方法，其特征在于，所述陶瓷合金由以下重量份数的组分组成：氮化钛25份、铝粉20份、二氧化硅10份、氮化硅10份、氮化硼4份、五氧化二铌2份、氧化石墨烯1份、氧化铯0.5份、氧化钇1份、磷钼酚醛树脂粉末1份、陶瓷合金耦合剂0.5份。
8.根据权利要求3所述的新型磁流体轴承的制造方法，其特征在于，所述磁流体为水基四氧化三铁或油基四氧化三铁。
9.根据权利要求8所述的新型磁流体轴承的制造方法，其特征在于，所述磁流体中的四氧化三铁的平均粒径小于5nm，含量为10-15％。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109253167A (zh) * 2018-12-04 2019-01-22 南昌工程学院 一种基于弹流润滑的多孔金属基复合材料轴承
CN110425224A (zh) * 2019-07-19 2019-11-08 南京航空航天大学 磁流体介质的轴承密封圈结构
CN111811708A (zh) * 2020-07-23 2020-10-23 北京理工大学 一种基于磁流体耦合的机械构件超声测试装置和测试方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101265945A (zh) * 2007-03-13 2008-09-17 王平康 磁流体轴承及其制造方法
CN101404195A (zh) * 2006-11-17 2009-04-08 信越化学工业株式会社 用于制备稀土永磁体的方法
CN101630557A (zh) * 2008-07-16 2010-01-20 宁波科宁达工业有限公司 含钆的烧结稀土永磁合金及其制备方法
CN103883622A (zh) * 2014-03-05 2014-06-25 北京交通大学 磁性液体圆柱滚子轴承
KR20140115083A (ko) * 2013-03-20 2014-09-30 주식회사 한일하이테크 베어링의 제조방법
DE102013216441A1 (de) * 2013-08-20 2015-02-26 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Wälzlager und Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagers
CN105829743A (zh) * 2013-12-06 2016-08-03 马勒国际有限公司 轴承元件和用于制造轴承元件的方法
WO2016193288A1 (en) * 2015-06-02 2016-12-08 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Superelastic balls for ball bearings and method of manufacture
EP3153728A1 (en) * 2015-10-08 2017-04-12 Nakanishi Metal Works Co., Ltd. Outer ring guided resin cage, injection molding die, and method for manufacturing outer ring guided resin cage
JP2017082824A (ja) * 2015-10-23 2017-05-18 日本精工株式会社 車輪支持用転がり軸受ユニットの外輪の製造方法
JP2017082945A (ja) * 2015-10-29 2017-05-18 Ntn株式会社 複列円すいころ軸受、軌道輪および複列円すいころ軸受の製造方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101404195A (zh) * 2006-11-17 2009-04-08 信越化学工业株式会社 用于制备稀土永磁体的方法
CN101265945A (zh) * 2007-03-13 2008-09-17 王平康 磁流体轴承及其制造方法
CN101630557A (zh) * 2008-07-16 2010-01-20 宁波科宁达工业有限公司 含钆的烧结稀土永磁合金及其制备方法
KR20140115083A (ko) * 2013-03-20 2014-09-30 주식회사 한일하이테크 베어링의 제조방법
DE102013216441A1 (de) * 2013-08-20 2015-02-26 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Wälzlager und Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagers
CN105829743A (zh) * 2013-12-06 2016-08-03 马勒国际有限公司 轴承元件和用于制造轴承元件的方法
CN103883622A (zh) * 2014-03-05 2014-06-25 北京交通大学 磁性液体圆柱滚子轴承
WO2016193288A1 (en) * 2015-06-02 2016-12-08 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Superelastic balls for ball bearings and method of manufacture
EP3153728A1 (en) * 2015-10-08 2017-04-12 Nakanishi Metal Works Co., Ltd. Outer ring guided resin cage, injection molding die, and method for manufacturing outer ring guided resin cage
JP2017082824A (ja) * 2015-10-23 2017-05-18 日本精工株式会社 車輪支持用転がり軸受ユニットの外輪の製造方法
JP2017082945A (ja) * 2015-10-29 2017-05-18 Ntn株式会社 複列円すいころ軸受、軌道輪および複列円すいころ軸受の製造方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109253167A (zh) * 2018-12-04 2019-01-22 南昌工程学院 一种基于弹流润滑的多孔金属基复合材料轴承
CN109253167B (zh) * 2018-12-04 2020-06-16 南昌工程学院 一种基于弹流润滑的多孔金属基复合材料轴承
CN110425224A (zh) * 2019-07-19 2019-11-08 南京航空航天大学 磁流体介质的轴承密封圈结构
CN111811708A (zh) * 2020-07-23 2020-10-23 北京理工大学 一种基于磁流体耦合的机械构件超声测试装置和测试方法
US11835407B2 (en) 2020-07-23 2023-12-05 Beijing Institute Of Technology Device and method for ultrasonic detecting of mechanical member based on magnetic fluid coupling

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