JP2021110457A - 歯車ポンプにおける磁気転がり軸受及びその寿命計算方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記磁化内輪は、リング状とされ、前記磁化内輪における軸と接触する内側面の磁極が前記磁化内輪における転がり部と接触する外側面の磁極と反対であり、
前記の磁化外輪は、第一磁化部材、第二磁化部材、第一未磁化部材、及び、第二未磁化部材を含み、前記第一磁化部材と第二磁化部材とが対向して設置され、前記第一未磁化部材と第二未磁化部材とが対向して設置され、第一磁化部材、第一未磁化部材、第二磁化部材及び第二未磁化部材がそれぞれの首尾で接続され、リング状とされる前記磁化外輪が形成され、前記第一磁化部材と第二磁化部材との二つの端部に、それぞれ凸部が設置され、前記第一未磁化部材と第二未磁化部材との二つの端部に、それぞれ、前記凸部と対応している凹部が設置され、前記第一磁化部材、第二磁化部材、第一未磁化部材及び第二未磁化部材の端部の外側に、それぞれ、凸台が設置され、前記凸台に穴が設置され、前記第一磁化部材、第二磁化部材、第一未磁化部材及び第二未磁化部材同士は、凸部と凹部とにより接続され、取り付け部材を介して前記取り付け孔を貫通して固定され、
前記第一磁化部材と第二磁化部材とは、それらの磁極が反対であり、つまり、前記第一磁化部材の内輪の磁極と前記磁化内輪の外側面の磁極が反対であり、前記第二磁化部材の内輪の磁極と前記磁化内輪の外側面の磁極が同じであり、
取り付けられる際に、磁化外輪の第一磁化部材、第二磁化部材、第一未磁化部材、及び、第二未磁化部材における三つの部材が組み立て取り付けられ、完全でない外輪が構成されてから、軸受内輪と完全でない外輪との間に、転がり部とホルダーとが設置され、転がり部と取り付けホルダーが取り付けられた後、外輪における残りの一つの部材が磁化して取り付けられ、
軸受が歯車ポンプに取り付けられる際に、前記第一磁化部材が歯車ポンプにおける高圧の作動油に取り付けられ、前記第二磁化部材が歯車ポンプにおける低圧の作動油に取り付けられることから、磁化内輪の外側と磁化外輪の第一磁化部材との引力、及び、磁化内輪と磁化外輪の第二磁化部材との斥力が軸受転がり部に掛かることで、外部に噛み合う歯車ポンプにおける高圧の作動油から低圧の作動油への径方向のアンバランス力をある程度減らす、歯車ポンプにおける径方向のバランス力を減らす磁気転がり軸受を提供する。
ただし、μ0が真空中の透磁率であり、κが媒質の体積磁化率であり、dVが粒子の体積要素である、サブステップS11と、
力学の法則に基づいて、磁気粒子に作用する磁力が、
のように、粒子の位置エネルギーの負勾配値により表示される
サブステップS12と、
粒子の粒度が大きくない場合に、粒子の体積磁化率が、占めている体積の範囲において定数とされると、その占めている体積にHgradHもほぼ定数になることから、磁気粒子の磁力が
ただし、mが粒子の質量であり、単位がKgであり、δが粒子の密度であり、単位がKg/m3であり、χが粒子の比磁化率であり、単位がm3/kgである、サブステップS14と、
各磁気粒子に作用している磁力を積分して、内輪と外輪との間に作用する磁力の大きさを取得する、サブステップS15と、を、含む、軸受における内輪と外輪との間の磁力を計算する、ステップS1と、
S21、外部にて噛み合う歯車ポンプに掛かる径方向のアンバランス力を計算し、ただし、外部にて噛み合う歯車ポンプに掛かる径方向のアンバランス力は、
ただし、F径は、外部にて噛み合う歯車ポンプにおける径方向のアンバランス力であり、その掛けられた径方向力は、主動輪について、F径=F1、従動輪について、F径=F2となり、
ただし、主動輪の軸受における合力と、従動輪の軸受における合力とを計算する式は、
ただし、F1は、主動輪の軸受に作用する合力であり、単位がNであり、
F2は、従動輪軸受に作用する合力であり、単位がNであり、
Δpは、歯車ポンプにおける出口と入口との圧力差であり、単位がPaであり、
bは、歯車ポンプの歯幅であり、単位がmであり、
daは、歯車ポンプにおける歯先円の直径であり、単位がmである、サブステップS21と、
S22、転がり軸受における動等価荷重を計算するサブステップS22であって、
転がり軸受における動等価荷重は、
ただし、P径は、転がり軸受に掛かる径方向力であり、P軸は、転がり軸受に掛かる軸向力である、転がり軸受における動等価荷重を計算するサブステップS22と、
転がり軸受の寿命を計算するサブステップS23であって、
ただし、転がり軸受の寿命を計算する式は、以下の通りであり、
ただし、Lhが転がり軸受の定格寿命であり、単位が時間であり、
nは、転がり軸受が動作する回転速度であり、単位がr/minであり、
Cは、転がり軸受の基本的な動定格荷重であり、単位がNであり、
Pは、転がり軸受の動等価定格荷重であり、単位がNであり、
εは、軸受の計算係数であり、転がり軸受について、ε=10/3である、転がり軸受の寿命を計算するサブステップS23と、を含む、
転がり軸受の寿命を計算する、ステップS2を含む、歯車ポンプにおける径方向のバランス力を減らす磁気転がり軸受の転がり軸受寿命計算方法を提供する。
1、本発明は、転がり軸受の内輪と外輪を磁化させ、軸受の内輪と外輪に磁性を有さ、磁力により、軸受転がり部に掛かる外部に噛み合う歯車ポンプにおける径方向のアンバランス力をある程度減らし、外力により生じた軸受ローラの過度な摩耗を削減し、軸受の寿命を延ばすことができる。同時には、軸受の外輪を外輪部材という形態で形成すると、軸受の外輪への磁化処理を便宜にすると共に、永久磁石による複合的な転がり軸受の取り付けを容易にすることができる。
ただし、μ0が真空中の透磁率であり、κが媒質の体積磁化率であり、dVが粒子の体積要素である。
ただし、mが粒子の質量であり、単位がKgであり、δが粒子の密度であり、単位がKg/m3であり、χが粒子の比磁化率であり、単位がm3/kgであると定義する。
ただし、F径は、外部に噛み合う歯車ポンプにおける径方向のアンバランス力であり、その掛けられた径方向力は、主動輪について、F径=F1、従動輪について、F径=F2となり、
ただし、主動輪の軸受における合力と、従動輪の軸受における合力とを計算する式は、
ただし、F1は、主動輪の軸受に作用する合力であり、単位がNであり、
F2は、従動輪軸受に作用する合力であり、単位がNであり、
Δpは、歯車ポンプにおける出口と入口との圧力差であり、単位がPaであり、
bは、歯車ポンプの歯幅であり、単位がmであり、
daは、歯車ポンプにおける歯先円の直径であり、単位がmである。
ただし、P径は、転がり軸受に掛かる径方向力であり、P軸は、転がり軸受に掛かる軸向力である、転がり軸受における動等価荷重を計算する。
ただし、Lhが転がり軸受の定格寿命であり、単位が時間であり、
nは、転がり軸受が動作する回転速度であり、単位がr/minであり、
Cは、転がり軸受の基本的な動定格荷重であり、単位がNであり、
Pは、転がり軸受の動等価定格荷重であり、単位がNであり、
εは、軸受の計算係数であり、転がり軸受について、ε=10/3である、転がり軸受の寿命を計算する。
本発明は、軸受の内輪と外輪とに磁気を有するように、転がり軸受における内輪と外輪とを磁化し、磁力により、外部にて噛み合う歯車ポンプの径方向アンバランス力をある程度バランスしたり、抹殺したりすることができる。力を掛かられた場合に、依然として、軸受の転がり部を主な力受け装置とし、磁力を補助手段とすることができるため、外力による軸受ローラへの過度な摩耗を削減し、軸受の寿命を延ばすことができる。同時に、軸受の外輪を外輪部材という形態で形成することで、軸受の外輪への磁化処理を便宜にすると共に、永久磁石による複合的な転がり軸受の取り付けを容易にすることができる。
Claims (4)
- 磁化内輪、磁化外輪、転がり部及びホルダーを含み、前記転がり部が前記磁化内輪の外部に設置され、前記磁化外輪が前記磁化内輪の外側に設置され、前記転がり部が前記ホルダーを介して取り付けられ、
前記磁化内輪は、リング状とされ、前記磁化内輪における軸と接触する内側面の磁極が前記磁化内輪における転がり部と接触する外側面の磁極と反対であり、
前記の磁化外輪は、第一磁化部材、第二磁化部材、第一未磁化部材、及び、第二未磁化部材を含み、前記第一磁化部材と第二磁化部材とが対向して設置され、前記第一未磁化部材と第二未磁化部材とが対向して設置され、第一磁化部材、第一未磁化部材、第二磁化部材及び第二未磁化部材がそれぞれの首尾で接続されて、リング状とされる前記磁化外輪が形成され、前記第一磁化部材と第二磁化部材との二つの端部に、それぞれ凸部が設置され、前記第一未磁化部材と第二未磁化部材との二つの端部に、それぞれ前記凸部と対応している凹部が設置され、前記第一磁化部材、第二磁化部材、第一未磁化部材及び第二未磁化部材の端部の外側に、それぞれ、凸台が設置され、前記凸台に穴が設置され、前記第一磁化部材、第二磁化部材、第一未磁化部材及び第二未磁化部材同士は、凸部と凹部とにより接続され、取り付け部材を介して前記取り付け孔を貫通して固定され、
前記第一磁化部材と第二磁化部材とは、それらの磁極が反対であり、つまり、前記第一磁化部材の内輪の磁極と前記磁化内輪の外側面の磁極が反対であり、前記第二磁化部材の内輪の磁極と前記磁化内輪の外側面の磁極が同じであり、
取り付けられる際に、磁化外輪の第一磁化部材、第二磁化部材、第一未磁化部材、及び、第二未磁化部材における三つの部材が組み立て取り付けられ、完全でない外輪が構成されてから、軸受内輪と完全でない外輪との間に、転がり部とホルダーとが設置され、転がり部と取り付けホルダーが取り付けられた後、外輪における残りの一つの部材が磁化して取り付けられ、
軸受が歯車ポンプに取り付けられる際に、前記第一磁化部材が歯車ポンプにおける高圧の作動油に取り付けられ、前記第二磁化部材が歯車ポンプにおける低圧の作動油に取り付けられることから、磁化内輪の外側と磁化外輪の第一磁化部材との引力、及び、磁化内輪と磁化外輪の第二磁化部材との斥力が軸受転がり部に掛かることで、外部にて噛み合う歯車ポンプにおける高圧の作動油から低圧の作動油への径方向のアンバランス力をある程度減らす、ことを特徴とする、歯車ポンプにおける径方向のバランス力を減らす磁気転がり軸受。 - 前記取り付け部材は、ボルトとされ、前記取り付け孔は、ボルト孔とされる、ことを特徴とする、請求項1に記載の歯車ポンプにおける径方向のバランス力を減らす磁気転がり軸受。
- 歯車ポンプが稼働していない際には、磁化内輪が真ん中の箇所に位置し、歯車ポンプが稼働している際には、作動油を吸入したり排出したりすることにより生じた圧力差により、径方向にアンバランス力が主軸に作用すると、主軸が偏移し、主軸における転がり軸受の磁化内輪と磁化外輪との距離が変化して、磁化内輪と磁化外輪の下部環面との間の磁気斥力が増加し、増加した磁気斥力により、回転軸における径方向のアンバランス力を、ある程度バランスしたり抹殺したりする、ことを特徴とする、請求項1に記載の歯車ポンプにおける径方向のバランス力を減らす磁気転がり軸受。
- 請求項1に記載の歯車ポンプにおける径方向のバランス力を減らす磁気転がり軸受の転がり軸受寿命計算方法であって、
磁化の際に得られた位置エネルギーにより、磁気粒子に作用する磁力を特定し、ただし、前記位置エネルギーが以下の式により算出され、
ただし、μ0が真空中の透磁率であり、κが媒質の体積磁化率であり、dVが粒子の体積要素である、サブステップS11と、
力学の法則に基づいて、磁気粒子に作用する磁力が、
のように、粒子の位置エネルギーの負勾配値により示される
サブステップS12と、
粒子の粒度が大きくない場合に、粒子の体積磁化率が、占めている体積の範囲において定数とされると、その占めている体積にHgradHもほぼ定数になることから、磁気粒子の磁力が
比磁力という概念により、磁力を計算することに対する鉱物粒において実際に存在している隙間の影響が無くなるように、磁力を計算する式を取得し、
ただし、mが粒子の質量であり、単位がKgであり、δが粒子の密度であり、単位がKg/m3であり、χが粒子の比磁化率であり、単位がm3/kgである、サブステップS14と、
各磁気粒子に作用している磁力を積分して、内輪と外輪との間に作用する磁力の大きさを取得する、サブステップS15と、を、含む、軸受における内輪と外輪との間の磁力を計算する、ステップS1と、
S21、外部に噛み合う歯車ポンプに掛かる径方向のアンバランス力を計算し、ただし、外部に噛み合う歯車ポンプに掛かる径方向のアンバランス力は、
ただし、F径は、外部に噛み合う歯車ポンプにおける径方向のアンバランス力であり、その掛けられた径方向力は、主動輪について、F径=F1、従動輪について、F径=F2となり、
ただし、主動輪の軸受における合力と、従動輪の軸受における合力とを計算する式は、
ただし、F1は、主動輪の軸受に作用する合力であり、単位がNであり、
F2は、従動輪軸受に作用する合力であり、単位がNであり、
Δpは、歯車ポンプにおける出口と入口との圧力差であり、単位がPaであり、
bは、歯車ポンプの歯幅であり、単位がmであり、
daは、歯車ポンプにおける歯先円の直径であり、単位がmである、サブステップS21と、
S22、転がり軸受における動等価荷重を計算するサブステップS22であって、
転がり軸受における動等価荷重は、
ただし、P径は、転がり軸受に掛かる径方向力であり、P軸は、転がり軸受に掛かる軸向力である、転がり軸受における動等価荷重を計算するサブステップS22と、
転がり軸受の寿命を計算するサブステップS23であって、
ただし、転がり軸受の寿命を計算する式は、以下の通りであり、
ただし、Lhが転がり軸受の定格寿命であり、単位が時間であり、
nは、転がり軸受が動作する回転速度であり、単位がr/minであり、
Cは、転がり軸受の基本的な動定格荷重であり、単位がNであり、
Pは、転がり軸受の動等価定格荷重であり、単位がNであり、
εは、軸受の計算係数であり、転がり軸受について、ε=10/3である、転がり軸受の寿命を計算するサブステップS23と、を含む、
転がり軸受の寿命を計算する、ステップS2と、を含む、ことを特徴とする、転がり軸受寿命計算方法。
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