СПОСОБ СНИЖЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ В ПОДШИПНИКАХ СКОЛЬЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2007 года по МПК F16C17/00 F16C32/04 F16C39/06 

Изобретение относится к способу и устройству для снижения коэффициента трения в подшипниках скольжения, применяемых в станках по обработке материалов, в транспортных средствах передачи сырья и продукции, например, к складу, и может быть использовано в промышленности строительных материалов, в химической, в сельскохозяйственной и в других.

Известны способ качения металлических шариков или роликов по металлу и устройство для его осуществления - подшипник качения с коэффициентом трения в пределах 0,01-0,002 [1].

Недостатками известных способа качения и устройства подшипника качения являются сложность изготовления их и монтажа, применение смазочных материалов и дорогостоимость.

Наиболее близким к известному являются также способ скольжения, включающий жидкостное трение, при котором смазка полностью отделяет вращающуюся цапфу от неподвижной опоры и трение происходит только между слоями смазочного материала, и устройство для его осуществления - подшипник скольжения, содержащий корпус, втулку, вкладыш и карманы маслопроводящие для жидкой смазки гладких вкладышей. Коэффициент трения достигается в пределах 0,001-0,008 [1].

Недостатками способа скольжения и устройства подшипника скольжения являются применение дорогостоящего смазочного материала, требуемые высокие скорости вращения и температурный режим, соответствующий строго определенной консистенции масла. Уменьшение скорости скольжения или увеличение температуры подшипника способствует нарушению режима жидкостного трения.

Цель изобретения - расширение ассортимента подшипников скольжения, снижение энергозатрат и стоимости за счет исключения дорогостоящего смазочного материала, повышение работоспособности транспортных средств и станков по обработке материалов.

Цель достигается тем, что по способу снижения коэффициента трения в подшипниках скольжения, включающему скольжение при вращательном движении, скольжение осуществляют между отдаленными слоями воздуха путем организация сжатых магнитных полей размещенных постоянных магнитов, установленных одноименными полюсами напротив на расстояния воздушного зазора 0,1l÷0,6l, одновременно обеспечивающих фиксированное расположение подвижной части подшипника скольжения за счет наличия сил магнитного отталкивания, где l - расстояние начала нулевого реагирования постоянных магнитов, а устройство для снижения коэффициента трения в подшипниках скольжения, содержащее неподвижный корпус с основанием и крепежными отверстиями, включает неподвижный корпус с выполненной внутренней резьбой на его торцах для завинчивания крышек, размещенные на внутренней поверхности неподвижного корпуса постоянные магниты и снаружи его - основание с крепежными отверстиями, выполненную по центру резервуара неподвижного корпуса подвижную ось, размещенные на поверхности подвижной оси постоянные магниты и на ее торце - сплошной постоянный магнит, торцевую крышку к неподвижному корпусу с наружной резьбой на ее реборде и с постоянным сплошным магнитом на ее внутренней поверхности по центру, торцевую крышку к неподвижному корпусу с наружной резьбой на ее реборде, с кольцевым постоянным магнитом на ее внутренней поверхности и с круглым отверстием по ее центру для выведения через него свободного конца подвижной оси, стабилизирующую крышку к основанию, постоянные магниты производственного изготовления, не содержащие внешнего источника намагничивающей силы.

Снижение коэффициента терния достигается в условиях воздушной среды сжатых магнитных полей, содержащихся в подшипнике скольжения между одноименными полюсами постоянных магнитов, исключающих взаимодействие притяжения, которое нашло применение в некоторых тормозных устройствах.

На фиг.1 представлен вид спереди устройства для снижения коэффициента трения в подшипниках скольжения; на фиг.2 - разрез В-B на фиг.1; на фиг.3 - разрез Г-Г на фиг.2; на фиг.4 - вид по стрелке А на фиг.2.

Устройство содержит неподвижный корпус 1, размещенные на внутренней поверхности неподвижного корпуса постоянные магниты 2, снаружи неподвижного корпуса основание 3 и к нему стабилизирующую крышку 11, подвижную ось 4, размещенные на поверхности подвижной оси постоянные магниты 5 и на торце ее сплошной постоянный магнит 6, торцевую крышку 7 к неподвижному корпусу и размещенные по центру на внутренней поверхности крышки сплошной постоянный магнит 8, торцевую крышку 9 к неподвижному корпусу с круглым отверстием по ее центру и размещенный на внутренней поверхности крышки кольцевой постоянный магнит 10.

Подсоединение предлагаемого подшипника скольжения к вращающейся части транспортного средства осуществляется традиционными методами.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что искусственно созданные постоянные магниты без содержания внешнего источника намагничивающей силы, во-первых, обладают магнитной энергией и в окружающей их среде, занимающей объемы воздушного пространства, превосходящие объем постоянного магнита, являющегося источником этой магнитной энергии, которая не исчезает и не убывает, во-вторых, эта магнитная энергия способна полностью концентрироваться в значительно меньших объемах, образуемых между односменными полюсами двух постоянных магнитов при их сближении до расстояния воздушного зазора, например, 0.1l-0.6l, и, в-третьих, избыточная концентрация магнитной энергии в значительно меньших объемах воздушного зазора проявляет силы отталкивания в двух образовавшихся сжатых объемах, в результате которых эти воздушные объемы приобретают относительно упругие свойства и поверхностный контакт между ними, обеспечивающий скольжение именно в зоне соприкосновения определившихся воздушных объемов со сжатыми магнитными полями, т.е. скольжение осуществляется между отдаленными слоями воздуха от поверхности постоянных магнитов.

Устройство работает следующим образом.

Собранный подшипник скольжения основанием 3 закрепляется на специально предусмотренной платформе, принадлежащей транспортному средству. Известными традиционными методами подсоединяют свободный наружный конец подвижной оси 4 подшипника скольжения к вращающейся части транспортного средства. У предложенного устройства, находящегося в рабочем состоянии, вращается подвижная ось 4 с установленными (прочно закрепленными) на ней постоянными магнитами 5 и 6. Невращающиеся постоянные магниты 2, 8 и 10, закрепленные соответственно на внутренних поверхностях неподвижных корпуса 1, крышек 7 и 9 сближены одноименными полюсами с постоянными магнитами 5 и 6 до расстояния воздушного зазора, например, 0,1l÷0,6l. Энергия магнитного поля по нормали к рабочей площади постоянного полюса постоянного магнита полностью концентрируется в созданном интервале объема без потерь на рассеяние. Под воздействием сил отталкивания магнитных полей воздушного зазора вращающаяся ось 4 постоянно находится строго в центральной зоне резервуара неподвижного корпуса I подшипника скольжения. При этом скольжение наблюдается между частицами воздуха в зоне соприкосновения воздушных объемов, обозначенных сжатыми магнитными полями между одноименными полюсами постоянных магнитов 5 и 2, 6 и 8, 5 и 10. Это исключает введение смазочных материалов, так как трение между частицами воздуха значительно меньше трения между частицами смазочного материала.

Соосному смещению подвижной оси 4 подшипника скольжения с вращающейся частью транспортного средства противодействуют силы отталкивания организованных сжатых магнитных полей между постоянными магнитами 8 и 6, 10 и 5. Силы отталкивания сжатых магнитных полей воздушных зазоров, играя роль амортизаторов, гасят осевое смещение вращающейся части транспортного средства, подсоединенной к подвижным осям 4 подшипников скольжения

Пример 1. Устройство для осуществления способа снижения коэффициента трения в подшипниках скольжения.

Конструктивные параметры устройства.

Общий диаметр подвижной оси 4 с установленными на ней постоянными магнитами 5 равен, ⊘=25 мм или 25×10^-3 м.

Длина постоянных магнитов 5 равна l=30 мм или 30×10^-3 м.

Суммарная рабочая площадь постоянных магнитов 5 равна S=2355×10^-6 м².

Отличительные параметры по примеру 1.

Расстояние нулевого реагирования постоянного магнита 5 равно l=17×10^-3 м.

Воздушный зазор между одноименными полюсами постоянных магнитов 2 и 5 равен δ_вз=10,2×10^-3 м.

Скольжение между слоями воздуха (частицами воздуха) осуществляется на расстоянии 5,1×10^-3 м. Скорости вращательного движения оси 4 могут быть любые.

В примерах 2 и 3 конструктивные параметры устройства те же, что и в примере 1.

Данные примеров сведены в таблицу.

Использование в промышленности предлагаемого способа снижения коэффициента трения в подшипниках скольжения и устройства для его осуществления позволит расширить их ассортимент, снизить энергозатраты и стоимость за счет исключения дорогостоящего дефицитного смазочного материала, а также повысить работоспособность транспортных средств по передаче сырья и готовой продукции и станков по обработке материалов.

Предложенный подшипник скольжения обладает исключительной новизной и по существу коэффициентом трения равным нулю.

Сущность предлагаемого способа снижения коэффициента трения в подшипниках скольжения не изменятся, если из устройства для его осуществления убрать основание 3 и стабилизирующую крышку 11. В таком виде неподвижный корпус 1 с постоянными магнитами 2 принимает назначение подвижности (вращательное движение), а подвижная ось 4 с постоянными магнатами 5 и 6 приобретает назначение неподвижности, соединяясь свободным концом с неподвижной посторонней деталью. Следовательно, предложенный подшипник скольжения обладает большими возможностями применения.

Источники информации

1. В.И.Анурьев. Справочник конструктора машиностроителя. Том 2, М.: Машиностроение, 1982 год, стр.61-104 и стр.28-60.

Изобретение относится к способу и устройству для снижения коэффициента трения в подшипниках скольжения, применяемых в станках по обработке материалов, в транспортных средствах передачи сырья и продукции, и может быть использовано в промышленности строительных материалов, в химической, в сельскохозяйственной и в др. Способ заключается в том, что, исключая смазочные материалы, скольжение осуществляют между отдаленными слоями воздуха путем организации сжатых магнитных полей размещенных постоянных магнитов. Магниты устанавливают одноименными полюсами напротив на расстоянии воздушного зазора 0,1l÷0,6l, где l - расстояние начала нулевого реагирования постоянных магнитов, одновременно обеспечивая фиксированное расположение подвижной части подшипника скольжения за счет наличия сил магнитного отталкивания. Также предложено устройство, которое содержит неподвижный корпус (1) с основанием (3) и с выполненной внутренней резьбой на его торцах для завинчивания торцевых крышек (7, 9). Постоянные магниты (2) размещены на внутренней поверхности корпуса (1), а снаружи его - основание (3). Подвижная ось (4) выполнена по центру резервуара корпуса (1). На поверхности оси (4) размещены постоянные магниты (5), а на ее торце - сплошной постоянный магнит (6). Устройство также содержит крышку (7) с наружной резьбой на ее реборде и с постоянным сплошным магнитом (8) на ее внутренней поверхности по центру и стабилизирующую крышку к основанию (3). Кольцевой постоянный магнит (10) размещен на внутренней поверхности крышки (9) с наружной резьбой на ее реборде и с круглым отверстием по ее центру для выведения через него свободного конца оси (4). Технический результат: расширение ассортимента подшипников скольжения, снижение энергозатрат и стоимости за счет исключения дорогостоящего смазочного материала, повышение работоспособности транспортных средств и станков по обработке материалов. 2 н.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

1. Способ снижения коэффициента трения в подшипниках скольжения, включающий скольжение при вращательном движении, отличающийся тем, что скольжение осуществляют между отдаленными слоями воздуха путем организации сжатых магнитных полей размещенных постоянных магнитов, установленных одноименными полюсами напротив на расстоянии воздушного зазора 0,1÷0,6l, одновременно обеспечивающих фиксированное расположение подвижной части подшипника скольжения за счет наличия сил магнитного отталкивания, где l -расстояние начала нулевого реагирования постоянных магнитов.2. Устройство для снижения коэффициента трения в подшипниках скольжения, содержащее неподвижный корпус с основанием и крепежными отверстиями, отличающееся тем, что оно включает неподвижный корпус с выполненной внутренней резьбой на его торцах для завинчивания крышек, размещенные на внутренней поверхности неподвижного корпуса постоянные магниты и снаружи его - основание с крепежными отверстиями, выполненную по центру резервуара неподвижного корпуса подвижную ось, размещенные на поверхности подвижной оси постоянные магниты и на ее торце - сплошной постоянный магнит, торцевую крышку (7) к неподвижному корпусу с наружной резьбой на ее реборде и с постоянным сплошным магнитом на ее внутренней поверхности по центру, торцевую крышку (9) к неподвижному корпусу с наружной резьбой на ее реборде, с кольцевым постоянным магнитом на ее внутренней поверхности и с круглым отверстием по ее центру для выведения через него свободного конца подвижной оси, стабилизирующую крышку к основанию, постоянные магниты производственного изготовления, не содержащие внешнего источника намагничивающей силы.