Магнитожидкостный подшипник Советский патент 1981 года по МПК F16C33/00 

1

Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно к устройствам подшипников, смазываемых магнитной жидкостью.

Известны магнитожидкостные подшипники, где в качестве смазывающей жидкости используют магнитную жидкость, которая удерживается в зазоре неоднородным магнитным полем, что тем самым позволяет уменьшить расход жидкости ГП.

Недостаток этого подшипника в том, что конструкция его сложна.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является магнитожидкостный подшипник, в корпусе которого установлен кольцевой постоянный магнит, образующий вместе с валом полость, заполненную магнитг ной жидкостью.

При вращении вала градиентные магнитные силы, создаваемые постоянным кольцевым магнитом, намагниченным в осевом направлении, удерживают

магнитную жидкость в указанной полости и тем самым препятствуют ее вытеканию 2.

Однако известное устройство не обеспечивает достаточной жесткости подшипника при радиальных смещениях вала. Радиальные смещения последнего могут приводить к разрыву смазочного слоя магнитной жидкости и повышенному износу внутренней поверхности кольце10вого постоянного магнита и внешней поверхности вращающегося вала, что в конечном счете снижает надежность и долговечность работы магнитожидкостного подшипника.

IS

Цель изобретения - повышение надежности и срока службы магнитожидкостного подшипника путем увеличения жесткости подшипника при радиальных смещениях вала.

20

Указанная цель достигаетс я тем, что кольцевой постоянный магнит выполнен составным из отдельных кольце- вых постЬянных магнитов, намагниченных в радиальном направлении, и направление намагниченности сосед1шх кольцевых постоянных магнитов противоположно , На фиг. 1 представлен продольный разрез магнитожидкостного подшипника с магнитным корпусом и немагнитным валом; на фиг„ 2 - то ,же, с немагнит ным корпусом и магнитным валом; на фиг, 3 - подшипник с немагнитными, корпусом и валом; на фиг. 4 - то же, второй вариант. В неподвижном корпусе 1 магнитожидкостного подшипника установлены кольцевые постоянные магниты 2, намагниченные в радиальном направлении, причем направление намагниченности соседних кольцевых постоянных магнитов 2 противоположно. Соседние магниты 2 могут быть разделены немаг нитными прокладками 3. Закрепление кольцевых постоянных магнитов 2, раз деленных немагнитными прокладками 3, производят, посредством стопорной гай ки А. Полость 5, образованная между внутренними поверхностями кольцевых постоянных магнитов 2 и немагнитных прокладок 3 и наружной поверхности вала 6, заполняют магнитной жидкость 7. Радиально направленный магнитный потокJвыходящий из внутренней. внеш ней поверхностей отдельного кольцево го постоянного магнита 2, искривляется и замыкается через соседние маг ниты, так как направление их намагниченности противоположно. Магнитные потоки, выходящие из внешних поверхностей кольцевых постоянных магнитов 2, легко замыкаются через магнитньш корпус 1, обеспечивая тем самым максимальную величину магнитно го поля на внутренних поверхностях кольцевых постоянных, магнитов 2, кон тактирующих с магнитной жидкостью 7, что необходимо для увеличения жесткости подшипника. Направление магнит ных потоков в магнитожидкостном подшипнике показано на фиг. 1 штриховыми линиями. Для уменьшения краевого эффекта ширина торцовых кольцевых постоянных магнитов 2 должна быть меньше ширины внутренних. Расположение кольцевых постоянных магнитов 2, которые создают интенсив ное неоднократное магнитное поле, ос ществляют по разному в зависимости от магнитных свойств корпуса 1 подшипника и вала 6, и других конструкторских требований. Так, например. в случае немагнитного корпуса 1 и магнитного вала 6 (фиг. 2), кольцевые постоянные магниты 2 вместе с разделяющими их прокладками 3 закрепляют на валу 6 посредством стопорной гайки А, а полость 5, образованная между внутренней поверхностью немагнитного корпуса 1 магнитожидкостного подшипника и наружными поверхностями кольцевых постоянных магнитов 2, заполняют магнитной жидкостью 7. Магнитный поток, выходяш;ий из внутренних поверхностей кольцевых постоянных магнитов 2, легко замыкают через магнитный вал 6, обеспечивая максимальную величину, поля на внешних поверхностях кольцевых постоянных магнитов,2, контактируюпц1х с магнитной жидкостью 7. Для использования устройства в случае немагнитных корпуса 1 и вала 6 его необходимо дополнить кольцевой вставкой из магнитного материала 8. При ее креплении на валу 6 (фиг. З) вставка 8 облегчает замыкание магнитного потока, выходящего из внутренних поверхностей кольцевых постоянных магнитов 2. При креплении вставки 8 (фиг. 4) внутри немагнитного корпуса 1 она облегчает замыкание потока, выходящего из наружных поверхностей кольцевых постоянных магнитов 2. С целью уменьшения потерь на трение, выгоднее использовать второй вариант (фиг. 4) закрепления магнитной вставки 8. При заданной ширине зазора полости 5 и скорости вращения вала 6 для всех случаев представленных вариантов магнитожидкостного подшипника потери на трение уменьшаются при уменьшении радиуса вала 6. Увеличение жесткости подшипника осуществляют следуюш 1м образом. В неоднородном магнитом поле, создаваемом кольцевыми постоянными магнитами 2, намагниченными в радиальном направлении, на магнитную жидкость 7, заполняющую полость 5, действует объемная магнитная сила, равна/х -МуН, где 4Т1(ГТГн/м - магнитная постоянная; М - намагниченность магнитной жидкости; - градиент напряженности магнитного поля. Объёмная магнитая сила создает в смазочном слое магнитной жидкости 7 неоднородное распределение давления в радиальном направлении. Давление больше там, где больше напряженность поля, т.е. вблизи контактирующей со смазкой 7 поверхности кольцевых постоянных магнитов 2, создающих магнит ное поле. Вследствие того, что в предлагаемой конструкции магнитожидкостного подшипника весь магнитный поток про. ходит через жидкость (а не полорина, как в известной), повысится индукция в жидкости и ее намагниченность. Удельная грузоподъемность на единицу поверхности вала такого подшипника Р«0,2 ВМ где В - индукция магнитов 2; М - намагниченность жид кости на поверхностях магнита 2. С увеличением индукции возрастет удель ная сила, а следовательно, и жесткость магнитного подшипника при радиальных смещениях, что повышает его надежность и срок службы. Формула изобретения Магнитожидкостный подшипник, содержащий корпус, в котором установлен 16 кольцевой постоянный магнит, вал, в промежутке между ваЛом и магнитом размещена магнитная жидкость, о т г личающийся тем, что, с целью повышения жесткости подшипника при радиальных перемещениях, вала, кольцевой постоянный магнит выполнен составшлм из отдельных кольцег вых постоянных магнитов, намагничен- ных в радиальном направлении, и направление намагниченности в соседних магнитах противоположно. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.. Фертман В.Е. Магнитные жидкости - естественная конвекция и теплообмен. Минск, Наука и техника, 1978, с. 57-58. 2. Патент Франции № 2212877, кл. F 16 С 33/00, I97A.

и

фиг. 2

ФисЛ