МАГНИТОЖИДКОСТНЫЙ ПОДШИПНИК Российский патент 2025 года по МПК F16C33/32 F16C33/38 F16C33/82 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано в опорных узлах валов механизмов и машин.

Известен магнитожидкостный подшипник качения, который содержит наружное и внутреннее кольца с дорожками качения, профиль которых обеспечивает их двухточечный начальный контакт с шарами, и сепаратор. Центральные участки дорожек качения имеют пазы, в которых расположены кольцевые постоянные магниты, которые повернуты один к другому разноименными полюсами, а также магнитожидкостная смазка, удерживаемая постоянными магнитами (см. АС СССР №1657788, МПК F16C 33/66, опубл. 23.06.1991 г.).

Недостатком данного подшипника является то, что он не позволяет осуществить регулировку силы магнитного поля, действующего на магнитную жидкость, из-за чего смазка с продуктами изнашивания может неравномерно притягиваться к магнитам, создавая вредное, дополнительное и не регулируемое сопротивление.

Известен подшипниковый аппарат с электрореологической жидкой смазкой, принятый в качестве прототипа, содержащий внутреннее и наружное кольца, размещенные между ними в дорожках качения ряд электрически непроводящих тел качения в виде шариков, расположенных между указанным внутренним кольцом и внешним кольцом. Причем указанные элементы качения обеспечивают контакт качения с указанной, обращенной наружу поверхностью дорожки качения и указанной, обращенной внутрь, поверхностью дорожки качения. При этом элементы качения вращаются по окружной траектории вокруг геометрической оси вращения, а указанные внутреннее и внешнее кольца образуют герметичную камеру. В качестве смазки используется электрореологическая жидкость, частично заполняющая указанную камеру. При этом каждый вращающийся указанный элемент качения контактирует с некоторым количеством указанной электрореологической жидкости и несет некоторое количество указанной электрореологической жидкости. Устройство снабжено источником питания и средством регулировки напряжения питания (см. патент US №7736063, МПК F16C 33/66, опубл. 2010 г.).

Недостатком известного подшипникового аппарата с электрореологической жидкой смазкой является сложность конструкции, в которой используются пара кольцевых электродов, расположенных параллельно и напротив друг друга. Другим недостатком является небезопасность электропроводящих внутреннего и внешнего колец, что в случае неисправности может вывести из строя агрегат в котором установлен подшипниковый аппарат в случае износа изолирующей прокладки и соответственно утечки электроэнергии.

Технической задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции, а также возможность регулирования воздействия магнитного поля на магнитную жидкость и создание тем самым дополнительного тормозного усилия.

Решение поставленной технической задачи становиться возможным благодаря тому, что магнитожидкостный подшипник, содержащий внутреннее и внешнее кольца с дорожками качения, образующие рабочую полость, в которой размещены сепаратор с установленными в нем шариками качения и введена в качестве смазки магнитная жидкость с возможностью воздействия на нее электромагнитного поля от блока источника электропитания с регулировкой силы тока и напряжения, согласно изобретению подшипник дополнительно снабжен заглушками, токопроводящим кольцом и соленоидами, при этом рабочая полость подшипника с внешних сторон закрыта упомянутыми заглушками с установкой в одной из них между внутренним и внешним кольцами токопроводящего кольца, которое с одной стороны подключено к блоку источника электропитания и регулировки силы тока и напряжения через скользящие электрические контакты, а с другой стороны через соответствующие подпружиненные и закрепленные в сепараторе электрические контакты - с обмоткой каждого из соленоидов, причем упомянутые заглушки выполнены из токонепроводящего материала, а упомянутые соленоиды установлены в сепараторе и выполнены каждый в виде гильзы с обмоткой, внутри которой размещен подпружиненный Т-образный тормозной стержень с фрикционной накладкой на его Т-образном конце с возможностью контакта последнего с дорожкой качения внешнего кольца подшипника под действием электромагнитного поля и последующего возвращения Т-образного тормозного стержня в исходное положение при отсутствии электромагнитного поля.

Благодаря использованию, в качестве источника электромагнитного поля соленоида с тормозным Т-образным стержнем упрощается конструкция магнитожидкостного подшипника, а также за счет использования блока источника электропитания и регулировки силы тока и напряжения появляется возможность регулирования воздействия электромагнитного поля на магнитную жидкость и создание тем самым дополнительного тормозного усилия.

Изобретение поясняется чертежами где на фиг. 1 представлен общий вид магнитожидкостного подшипника в продольном разрезе; на фиг. 2 приведен поперечный разрез магнитожидкостного подшипника; на фиг. 3 изображен механизм тормозного элемента в нерабочем (обесточенном) состоянии; на фиг. 4 изображен механизм тормозного элемента в рабочем (активном) состоянии. На фиг. 3 и 4 приняты следующие обозначения: «А» -расстояние межу центром Т-образного тормозного стержня и высотой гильзы соленоида; «Б» - расстояние между фрикционной накладкой Т-образного тормозного стержня и внешним кольцом подшипника.

Магнитожидкостный подшипник содержит соответствующие внутреннее и внешнее кольца 1 и 2 с дорожками качения (на чертеже не показаны), образующие рабочую полость 3, в которой размещены сепаратор 4 с установленными в нем шариками 5 качения (см. фиг. 1 и 2). Также в рабочую полость 3 введена в качестве смазки магнитная жидкость 6 с возможностью воздействия на нее электромагнитного поля. Рабочая полость 3 с введенной в нее магнитной жидкостью 6 с внешних сторон закрыта заглушками 7 и 8, расположенными между внутренним и внешним кольцами 1 и 2 и выполненными из токонепроводящего материла. Причем в заглушке 7 установлено токопроводящее кольцо 9, которое с одной стороны подключено к блоку 10 источника электропитания и регулировки силы тока и напряжения через скользящие электрические контакты в виде электрощеток 11, а с другой стороны подключено с помощью электрощеток 12, соединенных через провод 13 - с обмоткой каждого из соленоидов 14, которыми дополнительно снабжен подшипник. Причем каждая электрощетка 12 закреплена на сепараторе 4 и подпружинена с постоянным усилием к токопроводящему кольцу 9 посредством пружины 15 (см. фиг. 2). Упомянутые соленоиды 14 установлены в сепараторе 4 и выполнены каждый в виде гильзы 16 с обмоткой 17 с изоляцией, внутри которой размещен Т-образный тормозной стержень 18, изготовленный, например, из магнитопроводящего материала (см. фиг. 3 и 4). Причем на Т-образном тормозном стержне 18 установлена фрикционная накладка 19 для возможности создания трения при прижатии последнего к внешнему кольцу 2 подшипника за счет электромагнитного поля. Возвращение Т-образного тормозного стержня 18 в исходное положение осуществляется за счет прекращения подачи электрического тока, а также посредством пружины 20, установленной между Т-образным стержнем 18 и гильзой 16 соленоида 14.

Магнитожидкостный подшипник работает следующим образом.

При подаче постоянного тока от блока 10 источника электропитания и регулировки силы тока и напряжения электричество через скользящий электрический контакт в виде электрощеток 11 подается на токопроводящее кольцо 9, которое, в свою очередь, установлено в заглушке 7. Блок 10, в свою очередь, включает аккумулятор (например, литий-ионный, на чертеже не показан), используемый в качестве источника электропитания, а также реостат, используемый в качестве устройства регулировки силы тока и напряжения (на чертеже не показан). Далее электричество от токопроводящего кольца 9, передается на электрощетки 12. Электрощетки 12, закрепленные на сепараторе 4 с постоянным усилием пружины 15 для лучшего контакта, прижимаются к токопроводящему кольцу 9. После этого электричество по проводу 13 поступает в обмотки 16 гильз 17 соленоидов 14. Под действием силы электромагнитного поля при подаче на обмотки 16 соленоидов 14 электрического тока создается магнитное поле, которое притягивает Т-образный тормозной стержень 18 в сторону обмотки 16 соленоида 14, стремясь сравнять центры между серединой высоты гильзы 17 обмоткой 16 соленоида 14 и серединой Т-образного стержня 18 (расстояние «А»). При этом сокращается расстояние «Б» между фрикционной накладкой 19 и внешним кольцом 2, создавая трение и, соответственно, торможение. Кроме того, под действием силы электромагнитного поля при подаче на обмотки 16 соленоидов 14 электрического тока магнитная жидкость 6 меняет свои свойства в части вязкости и плотности, что также создает дополнительное сопротивление шариков 5 качения в рабочей полости 3, за счет вязкого трения, обеспечивая торможение внутреннего кольца 1 магнитожидкостного подшипника. Как только блок 10 источника электропитания и регулировки силы тока и напряжения прекращает подачу электричества, магнитное поле, создаваемое обмоткой 16 соленоида 14 исчезает, и пружина 20 возвращает Т-образный стержень 18 в исходное положение. При этом блок 10 источника электропитания и регулировки силы тока и напряжения, позволяет регулировать силу тока, подаваемую на обмотки 16 соленоидов 14, за счет чего обеспечивается регулировка силы торможения внутреннего кольца 1 магнитожидкостного подшипника. Заглушки 7 и 8, интегрированные во внутреннее и внешнее кольца 1 и 2 соответственно, подшипника, не позволяют вытекать магнитной жидкости 6, а так же обеспечивают доступ во внутреннюю часть подшипника для замены магнитной жидкости 6, технического обслуживания и ремонта.

Благодаря использованию упрощенной конструкции магнитожидкостного подшипника появляется возможность установки данного устройства практически в любые электрогидравлические агрегаты, а за счет использования магнитной жидкости, свойства которой можно регулировать за счет электромагнитной системы, появляются дополнительные возможности торможения, и, как следствие, точного позиционирования вала агрегата.

Таким образом, изобретение обеспечивает упрощение конструкции, а также регулирование воздействия магнитного поля на магнитную жидкость и создание дополнительного тормозного усилия.

Изобретение относится к машиностроению. Магнитожидкостный подшипник содержит внутреннее и внешнее кольца с дорожками качения, образующие рабочую полость, в которой размещены сепаратор с установленными в нем шариками качения и введена в качестве смазки магнитная жидкость с возможностью воздействия на нее электромагнитного поля блока источника электропитания с регулировкой силы тока и напряжения. Соленоиды установлены в сепараторе и выполнены каждый в виде гильзы с обмоткой, внутри которой размещен подпружиненный Т-образный тормозной стержень с фрикционной накладкой на его Т-образном конце, с возможностью контакта последнего с дорожкой качения внешнего кольца подшипника под действием электромагнитного поля и последующего возвращения Т-образного тормозного стержня в исходное положение при отсутствии электромагнитного поля. Достигается возможность регулировки воздействия магнитного поля на магнитную жидкость и создание дополнительного тормозного усилия. 4 ил.

Магнитожидкостный подшипник, содержащий внутреннее и внешнее кольца с дорожками качения, образующие рабочую полость, в которой размещены сепаратор с установленными в нем шариками качения и введена в качестве смазки магнитная жидкость с возможностью воздействия на нее электромагнитного поля блока источника электропитания с регулировкой силы тока и напряжения, отличающийся тем, что подшипник дополнительно снабжен заглушками, токопроводящим кольцом и соленоидами, при этом рабочая полость подшипника с внешних сторон закрыта упомянутыми заглушками с установкой в одной из них между внутренним и внешним кольцами токопроводящего кольца, которое с одной стороны подключено к блоку источника электропитания и регулировки силы тока и напряжения через скользящие электрические контакты, а с другой стороны через соответствующие подпружиненные и закрепленные в сепараторе электрические контакты - с обмоткой каждого из соленоидов, причем упомянутые заглушки выполнены из токонепроводящего материала, а упомянутые соленоиды установлены в сепараторе и выполнены каждый в виде гильзы с обмоткой, внутри которой размещен подпружиненный Т-образный тормозной стержень с фрикционной накладкой на его Т-образном конце с возможностью контакта последнего с дорожкой качения внешнего кольца подшипника под действием электромагнитного поля и последующего возвращения Т-образного тормозного стержня в исходное положение при отсутствии электромагнитного поля.