RU214414U1

RU214414U1 - Non-contact bearing on a passive magnetic suspension of increased reliability

Info

Publication number: RU214414U1
Application number: RU2022116072U
Authority: RU
Inventors: Александр Александрович Скрипник; Альберт Викторович Королев; Андрей Альбертович Королев; Ольга Алексеевна Черкасова
Filing date: 2022-06-14
Publication date: 2022-10-26

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению и касается бесконтактного подшипника на пассивном магнитном подвесе.The utility model relates to mechanical engineering and concerns a non-contact bearing on a passive magnetic suspension.

Задачей полезной модели является повышение надежности и долговечности бесконтактного подшипника на пассивном магнитном подвесе. Технический результат от использования полезной модели заключается в уменьшении вероятности разрушения слоя магнитного материала рабочих колец подшипника.The objective of the utility model is to increase the reliability and durability of a non-contact bearing on a passive magnetic suspension. The technical result of using the utility model is to reduce the probability of destruction of the layer of magnetic material of the bearing working rings.

Бесконтактный подшипник на пассивном магнитном подвесе содержит наружное и внутренние кольца, изготовленные из немагнитного материала с возможностью свободного вращения относительно друг друга, на рабочей поверхности каждого из которых находится слой магнитного материала так, что оба из этих слоев ориентированы друг к другу одноименными полюсами, а поверхности магнитного материала имеют антифрикционное покрытие на основе эластомеров, а внутренняя поверхность наружного кольца и наружная поверхность внутреннего кольца имеют в поперечном сечении форму эллипсов, причем большие полуоси эллипсов взаимно перпендикулярны, а большая полуось эллипса внутренней поверхности наружного кольца и малая полуось эллипса наружной поверхности внутреннего кольца параллельны оси вращения, согласно заявляемому техническому решению установочные консоли выполнены с поперечным сечением, обладающим большой величиной момента сопротивления к изгибающему моменту, а на всех участках прохождения установочных консолей через воздушный зазор внешней части торцевых поверхностей наружного кольца с его наружной и внутренней стороны симметрично размещены слои магнитного материала, внешние стороны которого имеют одинаковую намагниченность, что и внешние части торцевых поверхностей наружного кольца в воздушном зазоре. 7 ил.

A non-contact bearing on a passive magnetic suspension contains outer and inner rings made of non-magnetic material with the possibility of free rotation relative to each other, on the working surface of each of which there is a layer of magnetic material so that both of these layers are oriented towards each other with the same poles, and the surfaces of the magnetic material have an anti-friction coating based on elastomers, and the inner surface of the outer ring and the outer surface of the inner ring are elliptical in cross section, and the major semiaxes of the ellipses are mutually perpendicular, and the major semiaxis of the ellipse of the inner surface of the outer ring and the minor semiaxis of the ellipse of the outer surface of the inner ring are parallel axis of rotation, according to the claimed technical solution, the mounting consoles are made with a cross section that has a large value of the moment of resistance to the bending moment, and in all sections of the passage of the mounting consoles through the air gap of the outer part of the end surfaces of the outer ring from its outer and inner sides, layers of magnetic material are symmetrically placed, the outer sides of which have the same magnetization as the outer parts of the end surfaces of the outer ring in the air gap. 7 ill.

Description

Предлагаемая конструкция подшипника относится к машиностроению, касается бесконтактного подшипника на пассивном магнитном подвесе, который может быть использован в электродвигателях, в приборах точной механики, на различных подвижных объектах и в другой технике взамен подшипника качения в случаях, когда требуется обеспечить высокую скорость вращения, пониженный момент трения, отсутствие износа, высокую долговечность.The proposed bearing design relates to mechanical engineering, concerns a non-contact bearing on a passive magnetic suspension, which can be used in electric motors, in precision mechanics devices, on various moving objects and in other equipment instead of a rolling bearing in cases where it is required to provide high rotation speed, reduced torque friction, no wear, high durability.

Известен магнитный кольцевой подшипник (RU 70605 U1, кл. H02K 7/09, опубл. 27.01.2008 г.), содержащий корпус, вал вращения, статор и ротор, расположенные с рабочим воздушным зазором относительно друг друга, причем статор вставлен жестко в корпус, а его ротор жестко соединен с валом вращения, проходящим через торцевые отверстия в корпусе, снабженные вспомогательными подшипниками, статор и ротор подшипника выполнены в виде кольцевых постоянных магнитов с осевой намагниченностью, причем магнит ротора размещен концентрично внутри магнита статора, с их разноименными магнитными полюсами навстречу друг другу, с равномерным воздушным зазором, в котором размещен вспомогательный радиальный подшипник скольжения, причем на торцевых поверхностях магнита ротора и внутренних торцевых поверхностях корпуса и в торцевых отверстиях корпуса размещены дополнительные подшипники скольжения.A magnetic annular bearing is known (RU 70605 U1, class H02K 7/09, publ. 01/27/2008), containing a housing, a rotation shaft, a stator and a rotor located with a working air gap relative to each other, and the stator is inserted rigidly into the housing , and its rotor is rigidly connected to the rotation shaft passing through the end holes in the housing, equipped with auxiliary bearings, the bearing stator and rotor are made in the form of ring permanent magnets with axial magnetization, and the rotor magnet is placed concentrically inside the stator magnet, with their opposite magnetic poles towards each other, with a uniform air gap, in which an auxiliary radial plain bearing is located, moreover, additional plain bearings are placed on the end surfaces of the rotor magnet and the inner end surfaces of the housing and in the end openings of the housing.

Недостатком известного подшипника является то, что он имеет в своей конструкции подшипники трения, что обязательно скажется на продолжительности срока эксплуатации подшипника. Кроме этого, при изготовлении и применении таких магнитных подшипников на повышенные скорости вращения требуется высокая точность изготовления магнитных колец, что технологически затруднительно.The disadvantage of the known bearing is that it has friction bearings in its design, which will necessarily affect the life of the bearing. In addition, in the manufacture and use of such magnetic bearings for high rotation speeds, high precision in the manufacture of magnetic rings is required, which is technologically difficult.

Известен подшипник на магнитной подвеске (RU 2314443 С1, кл. F16C 32/04, F16C 39/06, опубл. 10.01.2008 г.), который включает кольцевые коаксиальные постоянные магниты, наружный из которых выполнен неподвижным, а внутренний установлен на оси, и обращены они друг к другу неэкранированными поверхностями. Подшипник снабжен дополнительным кольцевым постоянным магнитом, установленным на оси и обращенным неэкранированным полюсом к одноименному неэкранированному торцевому полюсу неподвижного кольцевого магнита. Магниты выполнены с осевым намагничиванием и отношение массы каждого из постоянных магнитов, установленных на оси, к массе неподвижного постоянного магнита составляет 1:4 и размещены с воздушным зазором между рабочими поверхностями 0,1-0,5 мм.Known magnetic suspension bearing (RU 2314443 C1, class F16C 32/04, F16C 39/06, publ. 01/10/2008), which includes annular coaxial permanent magnets, the outer of which is made stationary, and the inner is mounted on the axis, and they face each other with unshielded surfaces. The bearing is equipped with an additional annular permanent magnet mounted on the axle and with its unshielded pole facing the same unshielded end pole of the fixed ring magnet. The magnets are made with axial magnetization and the ratio of the mass of each of the permanent magnets mounted on the axis to the mass of the fixed permanent magnet is 1:4 and placed with an air gap between the working surfaces of 0.1-0.5 mm.

Недостатком известного подшипника является то, что он выполнен в корпусе устройства, для которого предназначен, является его составной частью, из-за чего возникает сложность использования подшипника на магнитной подвеске в других устройствах и узлах, необходимость в дополнительной его нагрузке, сложность его ремонта или замены. Конструктивное выполнение наружного неподвижного магнита и дополнительного кольцевого магнита не обеспечивает стабильного уравнивания сил отталкивания, что ведет к снижению надежности, срока эксплуатации и эффективности работы при нестабильных осевых нагрузках.The disadvantage of the known bearing is that it is made in the body of the device for which it is intended, is its integral part, which makes it difficult to use the magnetic suspension bearing in other devices and assemblies, the need for additional load, the complexity of its repair or replacement. . The design of the outer fixed magnet and the additional ring magnet does not provide a stable equalization of the repulsive forces, which leads to a decrease in reliability, service life and performance under unstable axial loads.

Известен подшипник вала на постоянных магнитах (US 5321329 А1, кл. F16C 39/06; F16C 33/02; H02K 7/09, опубл. 14.06.1994 г.), который содержит вал, на концах которого установлены подшипники вала на постоянных магнитах, каждый из которых содержит втулку вала и втулку фланца, представляющих собой два кольцевых постоянных магнита с конусообразными поверхностями, установленных на валу одинаковыми полюсами друг к другу с зазором, образованным силами отталкивания. Между валом и втулкой вала установлена изолирующая втулка с магнитонепроницаемыми щитами на концах.A shaft bearing with permanent magnets is known (US 5321329 A1, class F16C 39/06; F16C 33/02; H02K 7/09, publ. 06/14/1994), which contains a shaft, at the ends of which shaft bearings are mounted on permanent magnets , each of which contains a shaft sleeve and a flange sleeve, which are two annular permanent magnets with conical surfaces mounted on the shaft with the same poles to each other with a gap formed by repulsive forces. An insulating sleeve with magnetically impervious shields at the ends is installed between the shaft and the shaft sleeve.

Недостатком этого устройства являются, во-первых, сложность конструкции, сложность использования в других устройствах и узлах, сложность ремонта и замены из-за необходимости парного использования подшипников вала на постоянных магнитах для обеспечения уравнивания сил отталкивания в осевом направлении, из-за необходимости индивидуального изготовления корпуса и ваш под подшипник; во-вторых, из-за постоянной нагрузки на вал возможно его разбалансировка.The disadvantage of this device is, firstly, the complexity of the design, the complexity of use in other devices and assemblies, the complexity of repair and replacement due to the need for paired use of permanent magnet shaft bearings to ensure equalization of repulsive forces in the axial direction, due to the need for individual manufacturing housing and your under bearing; secondly, due to the constant load on the shaft, it is possible to unbalance it.

Известен магнитный подшипник авторов (полезная модель RU №170274), содержащий наружное и внутренние кольца, изготовленные из немагнитного материала с возможностью свободного вращения относительно друг друга, на рабочей поверхности каждого из которых находится слой магнитного материала так, что оба из этих слоев ориентированные друг к другу одноименными полюсами. Наружное рабочее кольцо выполнено сборным, внутреннее рабочее кольцо выполнено монолитным, а наружное кольцо выполнено из двух одинаковых половинок, поперечное сечение рабочей части торов выполнено в виде эквидистантных эллипсов, большая ось которых расположена перпендикулярно действию внешней максимальной нагрузки на подшипник, свободные части рабочих колец образуют лабиринтное соединение, зазоры в котором установлены меньше зазоров между рабочими поверхностями наружного и внутреннего рабочих колец.Known magnetic bearing of the authors (utility model RU No. 170274), containing the outer and inner rings made of non-magnetic material with the possibility of free rotation relative to each other, on the working surface of each of which there is a layer of magnetic material so that both of these layers are oriented to each other. another with the same poles. The outer working ring is prefabricated, the inner working ring is made monolithic, and the outer ring is made of two identical halves, the cross section of the working part of the tori is made in the form of equidistant ellipses, the major axis of which is located perpendicular to the action of the external maximum load on the bearing, the free parts of the working rings form a labyrinth connection, the gaps in which are less than the gaps between the working surfaces of the outer and inner working rings.

Недостатком такой конструкции подшипника является недостаточная надежность и долговечность подшипника при экстремальных условиях эксплуатации, например, при ударных нагрузках, вызывающих случайный контакт магнитных слоев и их разрушения, разрушение магнитных слоев под действием вибраций и наличия твердых частиц загрязнений в зазоре между ними.The disadvantage of this bearing design is the insufficient reliability and durability of the bearing under extreme operating conditions, for example, under shock loads that cause accidental contact of the magnetic layers and their destruction, the destruction of the magnetic layers under the influence of vibrations and the presence of solid particles of contaminants in the gap between them.

Известен магнитный подшипник авторов (полезная модель RU №185370), содержащий наружное и внутренние кольца, изготовленные из немагнитного материала с возможностью свободного вращения относительно друг друга, на рабочей поверхности каждого из которых находится слой магнитного материала так, что оба из этих слоев ориентированы друг к другу одноименными полюсами, причем поверхности магнитного материала имеют антифрикционное покрытие на основе эластомеров.Known magnetic bearing of the authors (utility model RU No. 185370), containing the outer and inner rings made of non-magnetic material with the possibility of free rotation relative to each other, on the working surface of each of which there is a layer of magnetic material so that both of these layers are oriented towards each other. each other with the same poles, and the surfaces of the magnetic material have an anti-friction coating based on elastomers.

Недостатком такой конструкции подшипника является недостаточная надежность и долговечность подшипника при эксплуатации, вызванная переменными и нестабильными значениями величин магнитной индукции магнитных колец при взаимном вращении и, следовательно, переменными значениями сил магнитного взаимодействия - отталкивания - вызывающих случайный контакт магнитных слоев и их разрушение, приводящее к образованию твердых частиц загрязнений в зазоре между ними и последующему выходу подшипника из строя.The disadvantage of this design of the bearing is the lack of reliability and durability of the bearing during operation, caused by variable and unstable values of the magnetic induction of the magnetic rings during mutual rotation and, consequently, variable values of the forces of magnetic interaction - repulsion - causing random contact of the magnetic layers and their destruction, leading to the formation solid particles of contaminants in the gap between them and the subsequent failure of the bearing.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой полезной модели является подшипник на пассивном магнитном подвесе авторов (полезная модель RU №209689 - прототип), содержащий наружное и внутренние кольца, изготовленные из немагнитного материала с возможностью свободного вращения относительно друг друга, на рабочей поверхности каждого из которых находится слой магнитного материала так, что оба из этих слоев ориентированы друг к другу одноименными полюсами, а поверхности магнитного материала имеют антифрикционное покрытие на основе эластомеров, а внутренняя поверхность наружного кольца и наружная поверхность внутреннего кольца имеют в поперечном сечении форму эллипсов, причем большие полуоси эллипсов взаимно перпендикулярны, при этом большая полуось эллипса внутренней поверхности наружного кольца и малая полуось эллипса наружной поверхности внутреннего кольца параллельны оси вращения, а на осях симметрии немагнитных установочных консолей на их участках, находящихся в воздушном зазоре и проходящих через внешнюю часть торцевых поверхностей наружного опорного кольца, симметрично выполнены микроотверстия для замыкания магнитных силовых линий.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed utility model is a bearing on a passive magnetic suspension of the authors (utility model RU No. 209689 - prototype), containing an outer and inner rings made of non-magnetic material with the possibility of free rotation relative to each other, on the working surface each of which there is a layer of magnetic material so that both of these layers are oriented towards each other with the same poles, and the surfaces of the magnetic material have an anti-friction coating based on elastomers, and the inner surface of the outer ring and the outer surface of the inner ring are ellipses in cross section, and the major semiaxes of the ellipses are mutually perpendicular, while the major semiaxis of the ellipse of the inner surface of the outer ring and the minor semiaxis of the ellipse of the outer surface of the inner ring are parallel to the axis of rotation, and on the axes of symmetry of the non-magnetic mounting consoles in their sections, n located in the air gap and passing through the outer part of the end surfaces of the outer support ring, micro-holes are symmetrically made to close the magnetic field lines.

Недостатком такой конструкции подшипника является недостаточная надежность и долговечность подшипника при эксплуатации, особенно при знакопеременных нагрузках, вибрациях и ударах - из-за уменьшения прочности установочной консоли через которую передается вращение на наружное опорное кольцо, приводящей к ее изгибам; обусловленная наличием микроотверстий на осях симметрии немагнитных установочных консолей на их участках, находящихся в воздушном зазоре и проходящих через внешнюю часть торцевых поверхностей наружного опорного кольца.The disadvantage of this bearing design is the insufficient reliability and durability of the bearing during operation, especially under alternating loads, vibrations and shocks - due to a decrease in the strength of the mounting console through which rotation is transmitted to the outer support ring, leading to its bending; due to the presence of micro-holes on the axes of symmetry of non-magnetic mounting consoles in their sections located in the air gap and passing through the outer part of the end surfaces of the outer support ring.

Отмеченный недостаток способен вызвать случайный контакт магнитных слоев и их разрушение, приводящее к образованию твердых частиц загрязнений в зазоре между ними и последующему выходу подшипника из строя.The noted drawback can cause accidental contact of the magnetic layers and their destruction, leading to the formation of solid particles of contaminants in the gap between them and the subsequent failure of the bearing.

В задачу полезной модели положено повышении надежности и долговечности подшипника на пассивном магнитном подвесе.The task of the utility model is to increase the reliability and durability of a bearing on a passive magnetic suspension.

Технический результат от использования полезной модели заключается в уменьшении вероятности разрушения слоя магнитного материала рабочих колец подшипника в процессе эксплуатации, особенно при знакопеременных нагрузках, вибрациях и ударах.The technical result of using the utility model is to reduce the probability of destruction of the layer of magnetic material of the bearing working rings during operation, especially under alternating loads, vibrations and shocks.

Указанная задача решается тем, что в бесконтактном магнитном подшипнике, содержащем наружное и внутренние кольца, изготовленные из немагнитного материала с возможностью свободного вращения относительно друг друга, на рабочей поверхности каждого из которых находится слой магнитного материала так, что оба из этих слоев ориентированные друг к другу одноименными полюсами, поверхности магнитного материала имеют антифрикционное покрытие на основе эластомеров, а внутренняя поверхность наружного кольца и наружная поверхность внутреннего кольца имеют в поперечном сечении форму эллипсов, причем большие полуоси эллипсов взаимно перпендикулярны, большая полуось эллипса внутренней поверхности наружного кольца и малая полуось эллипса наружной поверхности внутреннего кольца параллельны оси вращения, установочная консоль выполнена с поперечным сечением, обладающим большой величиной момента сопротивления к изгибающему моменту, а на всех участках прохождения установочных консолей через воздушный зазор внешней части торцевых поверхностей наружного кольца с их наружной и внутренней стороны симметрично размещены слои магнитного материала, внешние стороны которого имеют одинаковую намагниченность, что и внешние части торцевых поверхностей наружного кольца в воздушном зазоре.This problem is solved by the fact that in a non-contact magnetic bearing containing outer and inner rings made of non-magnetic material with the possibility of free rotation relative to each other, on the working surface of each of which there is a layer of magnetic material so that both of these layers are oriented to each other poles of the same name, the surfaces of the magnetic material have an anti-friction coating based on elastomers, and the inner surface of the outer ring and the outer surface of the inner ring are in the form of ellipses in cross section, and the major semiaxes of the ellipses are mutually perpendicular, the major semiaxis of the ellipse of the inner surface of the outer ring and the minor semiaxis of the ellipse of the outer surface of the inner ring are parallel to the axis of rotation, the mounting bracket is made with a cross section that has a large value of the moment of resistance to the bending moment, and in all sections of the passage of the mounting brackets through the air gap in On the outer part of the end surfaces of the outer ring, from their outer and inner sides, layers of magnetic material are symmetrically placed, the outer sides of which have the same magnetization as the outer parts of the end surfaces of the outer ring in the air gap.

Так как внутренняя поверхность наружного кольца и наружная поверхность внутреннего кольца имеют в поперечном сечении форму эллипсов, причем большие полуоси эллипсов взаимно перпендикулярны, большая полуось эллипса внутренней поверхности наружного кольца и малая полуось эллипса наружной поверхности внутреннего кольца параллельны оси вращения, а установочные консоли выполнены с поперечным сечением, обладающим большой величиной момента сопротивления к изгибающему моменту и на всех участках прохождения установочных консолей через воздушный зазор внешней части торцевых поверхностей наружного кольца с их наружной и внутренней стороны симметрично размещены слои магнитного материала, внешние стороны которого имеют одинаковую намагниченность, что и внешние части торцевых поверхностей наружного кольца в воздушном зазоре, то это обеспечивает устойчивое замыкание магнитных силовых линий в воздушном зазоре. Поэтому при эксплуатации бесконтактного магнитного подшипника величины магнитной индукции магнитных колец при взаимном вращении и, следовательно, силы магнитного взаимодействия - отталкивания - будут постоянными при допустимой осевой и радиальной нагрузке, что исключит случайный контакт магнитных слоев и их разрушение из-за образования твердых частиц загрязнений в зазоре между ними и последующему выходу подшипника из строя, что повышает надежность и долговечность бесконтактного магнитного подшипника, решая тем самым задачу полезной модели.Since the inner surface of the outer ring and the outer surface of the inner ring have a cross-sectional shape of ellipses, and the major semi-axes of the ellipses are mutually perpendicular, the major semi-axis of the ellipse of the inner surface of the outer ring and the minor semi-axis of the ellipse of the outer surface of the inner ring are parallel to the axis of rotation, and the mounting consoles are made with a transverse section with a large value of the moment of resistance to the bending moment and in all sections of the passage of the mounting consoles through the air gap of the outer part of the end surfaces of the outer ring from their outer and inner sides, layers of magnetic material are symmetrically placed, the outer sides of which have the same magnetization as the outer parts of the end surfaces. surfaces of the outer ring in the air gap, this ensures a stable closure of the magnetic field lines in the air gap. Therefore, when operating a non-contact magnetic bearing, the magnitude of the magnetic induction of the magnetic rings during mutual rotation and, consequently, the forces of magnetic interaction - repulsion - will be constant with an allowable axial and radial load, which will exclude accidental contact of the magnetic layers and their destruction due to the formation of solid particles of contaminants in the gap between them and the subsequent failure of the bearing, which increases the reliability and durability of the non-contact magnetic bearing, thereby solving the problem of the utility model.

Сущность полезной модели поясняется рисунками. На фиг. 1 показан общий вид конструкции бесконтактного магнитного подшипника. На фиг. 1 и 2 используются следующие обозначения: 1 - внутреннее опорное кольцо; 2 - наружное опорное кольцо; 3 - внутреннее рабочее кольцо; 4 - наружное рабочее кольцо; 5 - слои из магнитного материала; 6 - антифрикционное покрытие; 7 - немагнитные установочные консоли (например, 6…12, расположенных равномерно и симметрично по оси вращения); 8 - магнитный слой внутреннего рабочего кольца 3; 9 - слои магнитного материала, находящиеся в немагнитной установочной консоли 7 в воздушном зазоре.The essence of the utility model is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a general view of the construction of a non-contact magnetic bearing. In FIG. 1 and 2, the following designations are used: 1 - inner support ring; 2 - outer support ring; 3 - inner working ring; 4 - outer working ring; 5 - layers of magnetic material; 6 - anti-friction coating; 7 - non-magnetic installation consoles (for example, 6 ... 12, located evenly and symmetrically along the axis of rotation); 8 - magnetic layer of the inner working ring 3; 9 - layers of magnetic material located in the non-magnetic installation console 7 in the air gap.

На фиг. 2 показан участок немагнитной консоли 7, находящийся в воздушном зазоре и проходящий через внешнюю часть торцевых поверхностей наружного опорного кольца 2. На всем участке прохождения установочной консоли через воздушный зазор внешней части торцевых поверхностей наружного кольца с его наружной и внутренней стороны симметрично размещены слои магнитного материала 9, внешние стороны которого имеют одинаковую намагниченность, что и внешние части торцевых поверхностей наружного кольца в воздушном зазоре, - для устойчивого замыкания магнитных силовых линий. На фиг. 3 показан разрез по линии А-А фиг. 2 с участком немагнитной консоли 7, находящийся в воздушном зазоре и проходящий через внешнюю часть торцевых поверхностей наружного опорного кольца 2; на фиг. 4. показан разрез по линии В-В фиг. 2 с участком немагнитной консоли 7.In FIG. 2 shows a section of non-magnetic console 7 located in the air gap and passing through the outer part of the end surfaces of the outer support ring 2. On the entire section of the passage of the mounting console through the air gap of the outer part of the end surfaces of the outer ring, layers of magnetic material 9 are symmetrically placed on its outer and inner sides. , the outer sides of which have the same magnetization as the outer parts of the end surfaces of the outer ring in the air gap, for stable closing of magnetic field lines. In FIG. 3 shows a section along line A-A of FIG. 2 with a section of non-magnetic console 7 located in the air gap and passing through the outer part of the end surfaces of the outer support ring 2; in fig. 4. shows a section along the line B-B of FIG. 2 with a section of non-magnetic console 7.

Подшипник содержит наружное 1 и внутреннее 2 опорные кольца, а также жестко связанные с ними рабочие наружное 4 и внутреннее 3 кольца, изготовленные из немагнитного материала с возможностью свободного вращения относительно друг друга. Рабочее внутренне кольцо 3 размещено в полости наружного рабочего кольца 4. Профили магнитного слоя 8 внутреннего рабочего кольца 3 и наружного рабочего кольца 4 выполнены в виде эквидистантных эллипсов, причем большие полуоси эллипсов взаимно перпендикулярны и ориентированы соответственно малой полуосью внутреннего кольца 3 и большей полуосью наружного кольца 4 в направлении, параллельном оси вращения подшипника. Наружное рабочее кольцо 4 выполнено из двух одинаковых половинок. Обе половинки наружного рабочего кольца 4 установлены в опорном наружном кольце 2 с гарантированным натягом. Магнитный слой 8 внутреннего рабочего кольца 3 выполнен из двух половинок и размещен на внешней части установочных консолей 7, изготовленных из немагнитного материала, которые закреплены на внешней части внутреннего рабочего кольца 3. Внутреннее рабочее кольцо 3 и наружное рабочее кольцо 4 на своих рабочих поверхностях снабжены слоями магнитного материала 5. Слои 5 обращены друг к другу одноименными полюсами. Поверхности магнитного материала 5 имеют антифрикционное покрытие 6 на основе эластомеров.The bearing contains outer 1 and inner 2 support rings, as well as working outer 4 and inner 3 rings rigidly connected to them, made of non-magnetic material with the possibility of free rotation relative to each other. The working inner ring 3 is placed in the cavity of the outer working ring 4. The profiles of the magnetic layer 8 of the inner working ring 3 and the outer working ring 4 are made in the form of equidistant ellipses, and the major semiaxes of the ellipses are mutually perpendicular and oriented, respectively, with the minor semiaxis of the inner ring 3 and the major semiaxis of the outer ring 4 in a direction parallel to the axis of rotation of the bearing. The outer working ring 4 is made of two identical halves. Both halves of the outer working ring 4 are installed in the support outer ring 2 with a guaranteed tightness. The magnetic layer 8 of the inner working ring 3 is made of two halves and is placed on the outer part of the mounting brackets 7, made of non-magnetic material, which are fixed on the outer part of the inner working ring 3. The inner working ring 3 and the outer working ring 4 are provided with layers on their working surfaces magnetic material 5. Layers 5 face each other with the same poles. The surfaces of the magnetic material 5 have an anti-friction coating 6 based on elastomers.

Между поверхностями антифрикционных покрытий 6 выполнен зазор λ. Свободные части рабочих колец 3 и 4 образуют лабиринтное соединение с максимальным зазором δ. Величина зазоров в лабиринтном соединении δ гарантированно меньше величины зазора λ.A gap λ is made between the surfaces of the antifriction coatings 6. The free parts of the working rings 3 and 4 form a labyrinth connection with a maximum gap δ. The value of the gaps in the labyrinth connection δ is guaranteed to be less than the value of the gap λ.

На участках немагнитных консолей 7, находящихся в воздушном зазоре и проходящей через внешнюю часть торцевых поверхностей наружного опорного кольца 2, с их наружной и внутренней стороны симметрично размещены слои магнитного материала, внешние стороны которого имеют одинаковую намагниченность, что и внешние части торцевых поверхностей наружного кольца в воздушном зазоре.On the sections of non-magnetic consoles 7 located in the air gap and passing through the outer part of the end surfaces of the outer support ring 2, layers of magnetic material are symmetrically placed on their outer and inner sides, the outer sides of which have the same magnetization as the outer parts of the end surfaces of the outer ring in air gap.

Подшипник работает следующим образом. На опорные кольца подшипника 1 и 2 подают нагрузку, одному из этих колец придают вращение. Так как слои из магнитного материала 5 рабочих колец 3 и 4 расположены друг к другу одноименными полюсами, то это обеспечивает бесконтактное магнитного взаимодействия рабочих колец и исключает потери энергии вращения на трение. Так как величина зазора δ в лабиринтном уплотнении меньше величины зазора λ между рабочими поверхностями, то это предотвращает соприкосновение рабочих поверхностей при небольших динамических нагрузках на подшипник и вибраций.The bearing works as follows. A load is applied to the bearing rings 1 and 2, one of these rings is given rotation. Since the layers of magnetic material 5 of the working rings 3 and 4 are located to each other with the same poles, this ensures non-contact magnetic interaction of the working rings and eliminates the loss of rotational energy due to friction. Since the value of the gap δ in the labyrinth seal is less than the value of the gap λ between the working surfaces, this prevents the working surfaces from coming into contact with small dynamic loads on the bearing and vibrations.

Наличие на поверхности рабочих колец 3 и 4 антифрикционного покрытия 6 из эластомера предотвращает возможность разрушения слоя из магнитного материала 5. Так как антифрикционные покрытия представляют собой дисперсии твердых смазочных материалов, равномерно распределенных в смеси растворителей и связующих веществ, то помимо снижения трения при случайном контакте рабочих поверхностей рабочих колец 3 и 4, они упрочняют поверхностный слой магнитного материала 6, гасят вибрации и тем самым предотвращают разрушение магнитного материала от вибрационной нагрузки. Это повышает надежность и долговечность работы подшипника.The presence on the surface of the working rings 3 and 4 of the anti-friction coating 6 made of elastomer prevents the possibility of destruction of the layer of magnetic material 5. Since anti-friction coatings are dispersions of solid lubricants uniformly distributed in a mixture of solvents and binders, in addition to reducing friction during accidental surfaces of the working rings 3 and 4, they strengthen the surface layer of the magnetic material 6, dampen vibrations and thereby prevent the destruction of the magnetic material from the vibration load. This increases the reliability and durability of the bearing.

В качестве антифрикционных покрытий на основе антифрикционных эластомеров могут быть использованы, например, антифрикционные покрытия Molykote - Molykote 3400А; Molykote 3402С Leadfree; Molykote 7400; Molykote D-10-GBL и др. [см., например, сайт - http://atf.ru].Antifriction coatings based on antifriction elastomers can be used, for example, antifriction coatings Molykote - Molykote 3400A; Molykote 3402C Leadfree; Molykote 7400; Molykote D-10-GBL and others [see, for example, the site - http://atf.ru].

Поскольку внутренняя поверхность наружного кольца 4 и магнитный слой 8 наружной поверхности внутреннего кольца 3 имеют в поперечном сечении форму эллипсов, причем большие полуоси эллипсов взаимно перпендикулярны, а большая полуось эллипса внутренней поверхности наружного кольца и малая полуось эллипса наружной поверхности внутреннего кольца параллельны оси вращения, а установочные консоли 7 выполнены с поперечным сечением, обладающим большой величиной момента сопротивления к изгибу и на всех участках прохождения установочных консолей 7 через воздушный зазор внешней части торцевых поверхностей наружного опорного кольца 2 с их наружной и внутренней стороны симметрично размещены слои магнитного материала, внешние стороны которого имеют одинаковую намагниченность, что и внешние части торцевых поверхностей наружного кольца в воздушном зазоре, обеспечивающие устойчивое замыкание магнитных силовых линий, то при эксплуатации бесконтактного магнитного подшипника величины магнитной индукции магнитных колец при взаимном вращении и, следовательно, силы магнитного взаимодействия (отталкивания) будут постоянными при допустимой осевой и радиальной нагрузке, что исключит случайный контакт магнитных слоев и их разрушение из-за образования твердых частиц загрязнений в зазоре между ними и последующему выходу подшипника из строя.Since the inner surface of the outer ring 4 and the magnetic layer 8 of the outer surface of the inner ring 3 have the shape of ellipses in cross section, and the major semiaxes of the ellipses are mutually perpendicular, and the major semiaxis of the ellipse of the inner surface of the outer ring and the minor semiaxis of the ellipse of the outer surface of the inner ring are parallel to the axis of rotation, and the mounting consoles 7 are made with a cross section having a large value of the moment of resistance to bending and in all areas of the passage of the mounting consoles 7 through the air gap of the outer part of the end surfaces of the outer support ring 2 from their outer and inner sides, layers of magnetic material are symmetrically placed, the outer sides of which have the same magnetization as the outer parts of the end surfaces of the outer ring in the air gap, which ensure a stable closure of the magnetic field lines, then during the operation of a non-contact magnetic bearing, the magnitude of the magnetic induction of the magnetic solid rings during mutual rotation and, consequently, the forces of magnetic interaction (repulsion) will be constant with an allowable axial and radial load, which will exclude accidental contact of the magnetic layers and their destruction due to the formation of solid particles of contaminants in the gap between them and the subsequent failure of the bearing .

Все это повышает надежность и долговечность бесконтактного магнитного подшипника в процессе эксплуатации, решая тем самым задачу полезной модели.All this increases the reliability and durability of the non-contact magnetic bearing during operation, thereby solving the problem of the utility model.

На фиг. 5 приведены результаты математического моделирования величины магнитной индукции В(Н) при выбранном эллиптическом сечении в поперечном направлении внутренней поверхности наружного кольца и наружной поверхности внутреннего кольца, при котором большие полуоси эллипсов взаимно перпендикулярны, большая полуось эллипса внутренней поверхности наружного кольца и малая полуось эллипса наружной поверхности внутреннего кольца параллельны оси вращения, а также с учетом того, что на участках немагнитных консолей 7, находящихся в воздушном зазоре и проходящих через внешнюю часть торцевых поверхностей наружного опорного кольца 2, с его наружной и внутренней стороны симметрично размещены слои магнитного материала, внешние стороны которого имеют одинаковую намагниченность, что и внешние части торцевых поверхностей наружного кольца в воздушном зазоре.In FIG. 5 shows the results of mathematical modeling of the magnitude of the magnetic induction B(H) for a selected elliptical cross section in the transverse direction of the inner surface of the outer ring and the outer surface of the inner ring, in which the major semiaxes of the ellipses are mutually perpendicular, the major semiaxis of the ellipse of the inner surface of the outer ring and the minor semiaxis of the ellipse of the outer surface of the inner ring are parallel to the axis of rotation, and also taking into account the fact that in the areas of non-magnetic consoles 7 located in the air gap and passing through the outer part of the end surfaces of the outer support ring 2, layers of magnetic material are symmetrically placed on its outer and inner sides, the outer sides of which have the same magnetization as the outer parts of the end surfaces of the outer ring in the air gap.

Математическое моделирование проводилось для определения распределения магнитного поля на поверхности постоянных магнитов наружного и внутреннего колец бесконтактного магнитного подшипника и на некотором расстоянии от них. Для аналитического расчета использовались программы Elcut 6.4. Гармонический анализ распределений индукции и обработка результатов моделирования производились в среде Origin 7.0.Mathematical modeling was carried out to determine the distribution of the magnetic field on the surface of the permanent magnets of the outer and inner rings of the non-contact magnetic bearing and at some distance from them. Elcut 6.4 programs were used for analytical calculation. Harmonic analysis of induction distributions and processing of simulation results were carried out in the Origin 7.0 environment.

Укажем, что механические силы, испытываемые магнетиками в магнитном поле, должны сводиться к силам, испытываемым молекулярными токами. Поэтому плотность пондеромоторных сил, то есть сил, действующих на единицу объема магнетика, будет равна сумме сил, действующих на отдельные молекулы, находящиеся в единице объема.We point out that the mechanical forces experienced by magnets in a magnetic field must be reduced to the forces experienced by molecular currents. Therefore, the density of ponderomotive forces, that is, the forces acting on a unit volume of a magnet, will be equal to the sum of the forces acting on individual molecules located in a unit volume.

При построении аналитических решений для распределения магнитных полей вводились следующие допущения: задача решалась как осесимметричная модель, величина магнитного момента радиально намагниченных магнитов считалось постоянной.When constructing analytical solutions for the distribution of magnetic fields, the following assumptions were introduced: the problem was solved as an axisymmetric model, the value of the magnetic moment of radially magnetized magnets was considered constant.

В качестве объекта исследования были рассмотрены два кольцевых (трубчатых) магнита, с эллиптическим осевым сечением с радиальной намагниченностью вдоль оси г и осью симметрией z (фиг. 6).Two annular (tubular) magnets were considered as the object of study, with an elliptical axial section with radial magnetization along the z axis and a symmetry axis z (Fig. 6).

Исследуемый образец изготовлен из нелинейного материала NdFeB, следовательно, необходимо ввести не менее 5 точек из кривой В(Н) материала NdFeB НмБ 380/100 для получения хорошего результата распределения поля в материале. Для этого воспользуемся данными стандарта ГОСТ Р 52956-2008. Поскольку программа Elcut интерполируют между выбранными точками кривой В(Н), применяя кубические сплайны, то введение меньшего количества точек приведет к линейности кривой В(Н), так как на кривой имеются области с резкими изменениями ее формы.The test sample is made of non-linear NdFeB material, therefore, it is necessary to enter at least 5 points from the B(H) curve of the NdFeB NmB 380/100 material to obtain a good result of the field distribution in the material. To do this, we use the data of the GOST R 52956-2008 standard. Since the Elcut program interpolates between the selected points of the B(H) curve using cubic splines, the introduction of fewer points will lead to the linearity of the B(H) curve, since there are areas on the curve with sharp changes in its shape.

Наиболее распространенными границами магнитных полей являются границы, к которым магнитный поток параллелен (то есть условие Дирихле), и границы, к которым поток перпендикулярен (условия Неймана); поэтому при расчетах принималось, что векторный магнитный потенциал постоянен и равен нулю.The most common boundaries of magnetic fields are those to which the magnetic flux is parallel (i.e., the Dirichlet condition) and those to which the flux is perpendicular (Neumann conditions); therefore, it was assumed in the calculations that the vector magnetic potential is constant and equal to zero.

Распределение во всей области исследования магнитного поля В (T) представлено на фиг. 7. Результаты расчета магнитной индукции В в геометрическом центре эллиптического сечения магнитов и на нескольких расстояниях от него представлены на фиг. 5.The distribution over the entire study area of the magnetic field B(T) is shown in Fig. 7. The results of calculating the magnetic induction B in the geometric center of the elliptical section of the magnets and at several distances from it are shown in Fig. 5.

По мере удаления от поверхности магнитных колец 3 и 4 магнитная индукция падает и изменяется форма кривой. Исходя из формы кривых, можно выявить наиболее однородные участки, что позволит говорить о равномерности распределения поля в заданной области над поверхностью магнитных колец 3 и 4.As you move away from the surface of the magnetic rings 3 and 4, the magnetic induction falls and the shape of the curve changes. Based on the shape of the curves, it is possible to identify the most homogeneous areas, which will allow us to speak about the uniformity of the field distribution in a given area above the surface of magnetic rings 3 and 4.

Моделирование является логическим продолжением работ авторов [полезная модель RU №185370 и др.] по созданию подшипника на пассивном магнитном подвесе, с целью получения оптимальной конфигурации, а также повышения точности и надежности исполнения.Modeling is a logical continuation of the work of the authors [useful model RU No. 185370, etc.] on the creation of a bearing on a passive magnetic suspension, in order to obtain the optimal configuration, as well as improve the accuracy and reliability of execution.

Геометрические параметры слоев магнитного материала NdFeB НмБ 380/100, симметрично размещенных на всех участках прохождения установочных консолей через воздушный зазор внешней части торцевых поверхностей наружного кольца с его наружной и внутренней стороны, причем внешние стороны которого имеют одинаковую намагниченность, что и внешние части торцевых поверхностей наружного кольца в воздушном зазоре; определяются его магнитными характеристиками, обеспечивающими устойчивое замыкание магнитных силовых линий в воздушном зазоре (с учетом сохранения величины необходимой жесткости установочной консоли); так, например, по результатам компьютерного моделирования при использовании феррита мо-пермаллой 50Н толщина магнитных слоев составила примерно 20% вертикального размера установочной консоли; при использовании магнитного материала на основе NdFeB НмБ 380/100 толщина магнитных слоев составила примерно 5-10% вертикального размера установочной консоли и т.д.Geometrical parameters of the NdFeB NmB 380/100 magnetic material layers symmetrically placed in all areas of the installation consoles passing through the air gap of the outer part of the end surfaces of the outer ring from its outer and inner sides, and the outer sides of which have the same magnetization as the outer parts of the end surfaces of the outer rings in the air gap; are determined by its magnetic characteristics, which ensure a stable closure of magnetic field lines in the air gap (taking into account the preservation of the required rigidity of the installation console); for example, according to the results of computer simulation, when using ferrite mo-permalloy 50N, the thickness of the magnetic layers was approximately 20% of the vertical size of the mounting console; when using a magnetic material based on NdFeB NmB 380/100, the thickness of the magnetic layers was approximately 5-10% of the vertical size of the installation console, etc.

Указанные геометрические параметры слоев магнитного материала по результатам математического регулирования обеспечивают устойчивое замыкание магнитных силовых линий. Результат математического моделирования (фиг. 5) показал равномерность и симметричность величин магнитной индукции и, как следствие из этого - постоянство сил магнитного взаимодействия (отталкивания) в осевом и радиальном направлении для вращающихся колец; что позволяет сделать вывод о правомерности использования предложенного данного типа конструкции для удовлетворения требований по надежности и долговечности бесконтактного магнитного подшипника.According to the results of mathematical regulation, the specified geometric parameters of the layers of magnetic material provide a stable closure of magnetic field lines. The result of mathematical modeling (Fig. 5) showed the uniformity and symmetry of the values of magnetic induction and, as a consequence of this, the constancy of the forces of magnetic interaction (repulsion) in the axial and radial directions for rotating rings; which allows us to conclude that it is reasonable to use the proposed type of design to meet the requirements for reliability and durability of a non-contact magnetic bearing.

Пример. Требуется заменить стандартный радиальный шариковый подшипник на магнитный подшипник. Размеры подшипника: внутренний диаметр d=40 мм, наружный диаметр D=110 мм, высота Н=27 мм. Поэтому внутренне опорное кольцо 1 подшипника берем с внутренним диаметром d=40 мм, высотой Н=27 мм и толщиной стенки 3 мм. Наружное опорное кольцо 2 берем с наружным диаметром D=110 мм, высотой Н=27 мм и толщиной стенки 3 мм. Высоту наружного рабочего кольца берем равной 25 мм, оставляя по 1 мм с двух сторон для размещения запорных шайб 6. Наружный диаметр равен внутреннему диаметру наружного опорного кольца, равному 104 мм. Внутренний диаметр наружного рабочего кольца 4 равен внутреннему диаметру подшипника d=40 мм. Внутренний диаметр наружного рабочего кольца 4 равен 38 мм. Внутри наружного рабочего кольца 4 размещаем полость вращения, профиль которой представляет собой эллипс. Центр эллипса находится на окружности диаметром 34,5 мм.Example. It is required to replace the standard deep groove ball bearing with a magnetic bearing. Bearing dimensions: inner diameter d=40 mm, outer diameter D=110 mm, height H=27 mm. Therefore, we take the inner support ring 1 of the bearing with an inner diameter d = 40 mm, a height H = 27 mm and a wall thickness of 3 mm. We take the outer support ring 2 with an outer diameter D = 110 mm, a height H = 27 mm and a wall thickness of 3 mm. We take the height of the outer working ring equal to 25 mm, leaving 1 mm each on both sides to accommodate lock washers 6. The outer diameter is equal to the inner diameter of the outer support ring, equal to 104 mm. The inner diameter of the outer working ring 4 is equal to the inner diameter of the bearing d=40 mm. The inner diameter of the outer working ring 4 is 38 mm. Inside the outer working ring 4 we place a cavity of rotation, the profile of which is an ellipse. The center of the ellipse is on a circle with a diameter of 34.5 mm.

Параметры рабочих поверхностей колец 3 и 4 принимали равными: малую полуось эллипса рабочей поверхности наружного рабочего кольца 4 принимали равной 4 мм, малую полуось рабочей поверхности внутреннего рабочего кольца 3 принимали равной 2,5 мм, большую полуось эллипса профиля рабочей поверхности наружного рабочего кольца 4 принимали равной 5 мм, большую полуось рабочей части профиля внутреннего рабочего кольца 3 приняли равной 3,5 мм. Величина зазора в лабиринтном уплотнении составляла λ=1,5 мм. Наружное рабочее кольцо 4 выполнили в виде соединения из двух равных частей, каждую из которых высотой по 12,5 мм устанавливали с натягом в наружном опорном кольце 2. Внутреннее рабочее кольцо 3 выполнено из двух половинок и размещено на внешних частях установочных консолей 7, имеющих прямоугольное сечение размерами 1×1 мм, изготовленных из немагнитного материала - например, сплава алюминия, которые закреплены на внешней части внутреннего рабочего кольца 3.The parameters of the working surfaces of rings 3 and 4 were taken equal: the minor semiaxis of the ellipse of the working surface of the outer working ring 4 was taken equal to 4 mm, the minor semiaxis of the working surface of the inner working ring 3 was taken equal to 2.5 mm, the major semiaxis of the ellipse of the profile of the working surface of the outer working ring 4 was taken equal to 5 mm, the major semi-axis of the working part of the profile of the inner working ring 3 was taken equal to 3.5 mm. The gap in the labyrinth seal was λ=1.5 mm. The outer working ring 4 was made in the form of a connection of two equal parts, each of which was installed with an interference fit in the outer support ring 2 with a height of 12.5 mm. section with dimensions of 1 × 1 mm, made of non-magnetic material - for example, aluminum alloy, which are fixed on the outer part of the inner working ring 3.

Установочные консоли выполнены с поперечным сечением, обладающим большой величиной момента сопротивления к изгибающему моменту, в данном случае - двутавра, имеющего высоту 3,0 мм, ширину полки 1,0 мм, толщину стенки 0,6 мм (для МП 50Н) и 0,05-0,1 мм (для NdFeB НмБ 380/100).Mounting consoles are made with a cross section with a large value of the moment of resistance to the bending moment, in this case, an I-beam, having a height of 3.0 mm, a shelf width of 1.0 mm, a wall thickness of 0.6 mm (for MP 50N) and 0. 05-0.1 mm (for NdFeB NmB 380/100).

На оси симметрии немагнитных установочных консолей 7 на их участках, находящихся в воздушном зазоре и проходящих через внешнюю часть торцевых поверхностей наружного опорного кольца 2, с его наружной и внутренней стороны симметрично размещены слои магнитного материала NdFeB НмБ 380/100, внешние стороны которого имеют одинаковую намагниченность, что и внешние части торцевых поверхностей наружного кольца в воздушном зазоре, для устойчивого замыкания магнитных силовых линий.On the axis of symmetry of the non-magnetic mounting consoles 7 in their sections located in the air gap and passing through the outer part of the end surfaces of the outer support ring 2, layers of magnetic material NdFeB NmB 380/100 are symmetrically placed on its outer and inner sides, the outer sides of which have the same magnetization , as the outer parts of the end surfaces of the outer ring in the air gap, for a stable closure of the magnetic field lines.

Для повышения надежности и долговечности подшипника при экстремальных условиях эксплуатации, например, при ударных нагрузках, чтобы минимизировать возможные последствия разрушения поверхностей магнитных торов при их случайном контакте, на внутреннюю поверхность наружного тора рабочего кольца 4 и на наружную поверхность рабочей поверхности тора внутреннего рабочего кольца 3 нанесли антифрикционные покрытия Molykote 3400 толщиной 15-20 (мкм).To improve the reliability and durability of the bearing under extreme operating conditions, for example, under shock loads, in order to minimize the possible consequences of destruction of the surfaces of magnetic tori in case of their accidental contact, on the inner surface of the outer torus of the working ring 4 and on the outer surface of the working surface of the torus of the inner working ring 3, anti-friction coatings Molykote 3400 with a thickness of 15-20 (µm).

Подшипник наружным кольцом 1 устанавливали на вибрационный стол, который создавал осевые колебания амплитудой 1,2 (мм) с частотой 50 (Гц), на внутреннее кольцо подшипника налагали нагрузку 0,3-0,5 (кг) и придавали ему вращение с частотой 1200-1500 (об/мин).The bearing with the outer ring 1 was installed on a vibrating table, which created axial oscillations with an amplitude of 1.2 (mm) with a frequency of 50 (Hz), a load of 0.3-0.5 (kg) was applied to the inner ring of the bearing and rotation was given to it with a frequency of 1200 -1500 (rpm).

Исследовании показали, что вероятность выхода подшипника из строя по причине разрушения слоя магнитного материала рабочих колец при наличии на поверхности слоя магнитного материала антифрикционного покрытия, а также выполнения внутренней поверхности наружного кольца 4 и наружной поверхности внутреннего кольца 3 в поперечном сечении в форме эллипсов, причем большие полуоси эллипсов взаимно перпендикулярны, большая полуось эллипса внутренней поверхности наружного кольца и малая полуось эллипса наружной поверхности внутреннего кольца параллельны оси вращения, а также при выполнении на осях симметрии немагнитных установочных консолей на их участках, находящихся в воздушном зазоре и проходящих через внешнюю часть торцевых поверхностей наружного опорного кольца 2, с его наружной и внутренней стороны симметрично размещенных слоев магнитного материала NdFeB НмБ 380/100, внешние стороны которого имеют одинаковую намагниченность, что и внешние части торцевых поверхностей наружного кольца в воздушном зазоре, для устойчивого замыкания магнитных силовых линий; то при эксплуатации бесконтактного магнитного подшипника величины магнитной индукции магнитных колец при взаимном вращении и, следовательно, силы магнитного взаимодействия - отталкивания - будут постоянными при допустимой осевой и радиальной нагрузке, что исключает случайный контакт магнитных слоев и их разрушение из-за образования твердых частиц загрязнений в зазоре между ними и последующему выходу подшипника из строя, уменьшается в среднем на 25-30% по сравнению с подшипниками, не имеющими указанных отличий. Тем самым решается задача повышения надежности и долговечности бесконтактного магнитного подшипника.The study showed that the probability of failure of the bearing due to the destruction of the layer of magnetic material of the working rings in the presence of an anti-friction coating on the surface of the layer of magnetic material, as well as the execution of the inner surface of the outer ring 4 and the outer surface of the inner ring 3 in cross section in the form of ellipses, and large the semi-axes of the ellipses are mutually perpendicular, the major semi-axis of the ellipse of the inner surface of the outer ring and the minor semi-axis of the ellipse of the outer surface of the inner ring are parallel to the axis of rotation, and also when non-magnetic mounting consoles are made on the symmetry axes in their sections located in the air gap and passing through the outer part of the end surfaces of the outer support ring 2, with its outer and inner sides symmetrically placed layers of magnetic material NdFeB NmB 380/100, the outer sides of which have the same magnetization as the outer parts of the end surfaces of the outer ring in the air shnom gap, for stable closure of magnetic field lines; then during the operation of a non-contact magnetic bearing, the values of the magnetic induction of the magnetic rings during mutual rotation and, consequently, the forces of magnetic interaction - repulsion - will be constant with an allowable axial and radial load, which eliminates accidental contact of the magnetic layers and their destruction due to the formation of solid particles of contaminants in the gap between them and the subsequent failure of the bearing is reduced by an average of 25-30% compared to bearings that do not have these differences. Thus, the problem of increasing the reliability and durability of a non-contact magnetic bearing is solved.

Claims

Non-contact bearing on a passive magnetic suspension, containing outer and inner rings made of non-magnetic material with the possibility of free rotation relative to each other, on the working surface of each of which there is a layer of magnetic material so that both of these layers are oriented towards each other with the same poles, and the surfaces of the magnetic material have an anti-friction coating based on elastomers, and the inner surface of the outer ring and the outer surface of the inner ring are in the form of ellipses in cross section, and the major semiaxes of the ellipses are mutually perpendicular, while the major semiaxis of the ellipse of the inner surface of the outer ring and the minor semiaxis of the ellipse of the outer surface of the inner rings are parallel to the axis of rotation, characterized in that the mounting consoles are made with a cross section that has a large value of the moment of resistance to the bending moment, and in all sections of the passage of the mounting consoles through the air stuffy gap of the outer part of the end surfaces of the outer ring from their outer and inner sides, layers of magnetic material are symmetrically placed, the outer sides of which have the same magnetization as the outer parts of the end surfaces of the outer ring in the air gap.