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CN108506344A - 一种磁流体滑动轴承 - Google Patents

一种磁流体滑动轴承 Download PDF

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CN108506344A
CN108506344A CN201810312388.7A CN201810312388A CN108506344A CN 108506344 A CN108506344 A CN 108506344A CN 201810312388 A CN201810312388 A CN 201810312388A CN 108506344 A CN108506344 A CN 108506344A
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CN201810312388.7A
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刘旭辉
罗启文
郭甜甜
杨光
蒲美玲
孙璐婵
邱冶
张珈豪
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Shanghai Niu An Electrical And Mechanical Technology Co Ltd
Shanghai Institute of Technology
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Shanghai Niu An Electrical And Mechanical Technology Co Ltd
Shanghai Institute of Technology
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Abstract

一种磁流体滑动轴承，属于轴承领域，包括导磁轴和同轴套设在导磁轴上的密封壳体，密封壳体内还设置有：线圈缸筒，其与导磁轴同轴，并相邻；线圈骨架，其与导磁轴同轴，其外圈固定在线圈缸筒的内侧壁内；线圈骨架上缠绕有一圈激励线圈；短导磁套筒和长导磁缸筒；磁流变液导流孔，其用于向密封壳体内注入磁流体；且线圈缸筒、线圈骨架与导磁轴之间的间隙内也充有磁流体；导磁轴相对于线圈缸筒、线圈骨架转动，激励线圈供电后，产生轴向磁场，磁感线垂直穿过磁流体进入短导磁套筒；通过短导磁套筒后又垂直穿过磁流体进入导磁轴形成一个闭合回路。本发明的磁流体滑动轴承的磁场为不均匀的磁场，从而可以使导磁轴上的不同位置有不同的承受能力。

Description

一种磁流体滑动轴承
技术领域
本发明涉及轴承领域，具体涉及一种用于机械传动中的阻尼可控的磁流体滑动轴承。
背景技术
在实际使用中，有时轴承的不同部分所需承载的力是不同的，但是现有技术中轴承各部分的承载能力是相同的，这就使得轴承的某一部分由于长期超负荷承载而损坏，进而缩短了整个轴承的寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁流体滑动轴承，以解决现有技术中轴承的某一部分由于长期超负荷承载而损坏，进而缩短了整个轴承的寿命的问题；同时还解决了磁流体滑动轴承的密封问题。
本发明的技术方案如下：一种磁流体滑动轴承，其特征在于：包括一导磁轴和同轴套设在导磁轴上的密封壳体，所述密封壳体内还设置有：线圈缸筒，其与所述导磁轴同轴，并与所述导磁轴相邻；线圈骨架，其与所述导磁轴同轴，所述线圈骨架外圈固定在所述线圈缸筒的内侧壁内；所述线圈骨架上缠绕有激励线圈，使得所述激励线圈绕所述导磁轴一圈设置；短导磁套筒和长导磁缸筒，所述短导磁套筒与所述线圈缸筒的一侧面相邻，所述线圈缸筒的另一侧面以及外圈与所述长导磁缸筒相邻，所述短导磁套筒与所述导磁轴相连；磁流变液导流孔，其为开在长导磁缸筒上的阶梯孔，靠近所述导磁轴的一侧直径小，其用于向密封壳体内注入磁流体；且所述线圈缸筒、所述线圈骨架与所述导磁轴之间的间隙内也充有磁流体；所述导磁轴相对于所述线圈缸筒、线圈骨架转动，所述激励线圈供电后，产生轴向磁场，磁感线垂直穿过磁流体进入短导磁套筒；通过短导磁套筒后又垂直穿过磁流体进入导磁轴形成一个闭合回路。
所述密封壳体两侧外端面设置有轴承端盖，所述轴承端盖与所述密封壳体通过螺栓可拆卸连接。
所述密封壳体内还设置有密封结构，所述密封结构包括两个FB型唇型密封圈，所述两个FB型唇型密封圈均同轴套设在导磁轴上，其内侧面与所述导磁轴相邻；一个FB型唇型密封圈设置在一个所述轴承端盖和所述短导磁套筒之间，其外侧面与所述长导磁缸筒相邻，另一个FB型唇型密封圈设置在另一个所述轴承端盖与所述长导磁缸筒之间。
所述FB型唇型密封圈的制作材料为聚四氟乙烯。
所述FB型唇型密封圈与所述短导磁套筒之间设置密封圈垫片。
所述密封壳体内还设置有导线孔，所述导线孔穿过密封壳体，开在所述长导磁缸筒上，并呈L型走线，其在所述长导磁缸筒的垂直位置与所述线圈骨架相对应，所述导线孔用于实现所述激励线圈与外部电源的连接。
所述线圈缸筒与所述短导磁套筒，通过螺纹连接。
所述导磁轴的外圈设置有电涡流式传感器。
所述磁流体滑动轴承与所述滑动轴承座连接。
所述磁流体滑动轴承的磁路为内磁式磁路。
与现有技术对比，本发明的有益效果如下：
第一，本发明的一种磁流体滑动轴承,采用了磁流变液来代替传统的润滑油，通过施加外加磁场来对其润滑膜进行有效地主动控制，通过改变外加磁场的大小来调节阻尼大小。当所述轴承载荷变化较大时，调节电流的大小，使线圈产生磁场的大小随之改变，进而改变磁流变液的粘性，粘性变大抵消载荷所带来的冲击，从而实现阻尼可控滑动轴承的研制。
第二，密封的设计，本发明设计了一种阶梯型结构，用于可控阻尼磁流体滑动轴承的密封，改变密封泄漏的方向，使其从纵向变为径向，同时选用唇型密封作为流体密封的补充。
第三，本发明的提出了一种新型的用于磁流体滑动轴承的内磁式磁路，该磁路的走向容易被引导，进而可以完全发挥磁路的性能。
第四，本发明的磁流体滑动轴承的磁场不均匀，从而可以使导磁轴上的不同位置有不同的承受能力。
附图说明
图1为一种磁流体滑动轴承的整体结构示意图。
图2为一种磁流体滑动轴承的磁路设计图。
其中：1-滑动轴承座、2-轴承端盖、3-FB唇型密封圈、4-密封圈垫片、5-短导磁套筒、6-线圈垫片、7-导线孔、8-线圈骨架、9-磁流变液导流孔、10-长导磁缸筒、11-导磁轴。
具体实施方式
参照图1，本发明提供了一种磁流体滑动轴承,包括轴承端盖2和密封壳体，密封壳体内含有磁流变液导流孔9、线圈缸筒、线圈骨架8、导线孔7、FB型唇型密封圈3、密封圈垫片4、导磁轴11、短导磁套筒5、激励线圈、长导磁缸筒10、标准螺栓等。
线圈缸筒，其与所述导磁轴11同轴，并与所述导磁轴11相邻；线圈骨架8，其与所述导磁轴11同轴，所述线圈骨架8外圈固定在所述线圈缸筒的内侧壁内；所述线圈骨架8上缠绕有激励线圈，使得所述激励线圈绕所述导磁轴11一圈设置。
短导磁套筒5和长导磁缸筒10，所述短导磁套筒5与所述线圈缸筒的一侧面相邻，所述线圈缸筒的另一侧面以及外圈与所述长导磁缸筒10相邻，所述短导磁套筒5与所述导磁轴11相连。
在长导磁缸筒10上开有磁流变液导流孔9。其为阶梯孔，靠近所述导磁轴11的一侧直径小，其用于向密封壳体内注入磁流体；且所述线圈缸筒、所述线圈骨架8与所述导磁轴11之间的间隙内也充有磁流体。
线圈骨架8一侧为短导磁套筒5，其上外螺纹与壳体上短导磁套筒5螺纹孔旋入配合；在整个工作过程中，滑动轴承座1固定，内部其他零件除导磁轴11外全部固定。导磁轴11相对于线圈骨架8及其他部件转动，导磁轴的转速由AC伺服电机控制。
长导磁缸筒10上设置有导线孔7，具体的导线孔7依次穿过壳体，呈L型走线。线圈骨架8上缠满铜线线圈，缠绕完成的导线通过导线孔7穿出，导线露出部分用绝缘胶体覆盖，导线的另一端与可移动式调节式电源连接，通过电源给激励线圈供电，电压的大小和电流的大小都可以直观的反映出来，方便记录与调节。
轴承端盖2在两端与长导磁缸筒10(密封壳体)通过螺栓可拆卸连接。
密封结构有长导磁缸筒10与导磁轴11同轴安装的FB型唇形密封圈3、短导磁套筒5、线圈骨架8。这些零件与轴承端盖2组成了一容置流体的密闭空间；
两个FB型唇型密封圈3均同轴套设在导磁轴11上，其内侧面与所述导磁轴11相邻；一个FB型唇型密封圈3设置在一个所述轴承端盖2和所述短导磁套筒5之间，其外侧面与所述长导磁缸筒10相邻，另一个FB型唇型密封圈3设置在另一个所述轴承端盖2与所述长导磁缸筒10之间。所述FB型唇型密封圈的制作材料优选为聚四氟乙烯，也可以为橡胶或者皮革。所述FB型唇型密封圈3与所述短导磁套筒5之间设置密封圈垫片4。一方面，随着短导磁套筒5的旋进，会对右边的线圈骨架8产生压力，从而将其压合在右边的壁上；另一方面，短导磁套筒5的左侧与唇型密封圈3贴合，此FB型唇型密封圈3可以有效的防止磁流变液的泄漏。本实施例的密封结构改了变密封泄漏的方向，使其从纵向变为径向。
所述的磁流体是一种新型的功能材料，它既具有液体的流动性又具有固体磁性材料的磁性。是由直径为纳米量级(10纳米以下)的磁性固体颗粒、基载液(也叫媒介)以及界面活性剂三者混合而成的一种稳定的胶状液体。
所述磁流体滑动轴承与所述滑动轴承座1连接。
所述导磁轴11相对于所述线圈缸筒、线圈骨架8转动，所述激励线圈供电后，产生轴向磁场，磁感线垂直穿过磁流体进入短导磁套筒5；通过短导磁套筒5后又垂直穿过磁流体进入导磁轴11形成一个闭合回路。
在本发明的实例中，磁流体滑动轴承的磁路设计也是一个重要的部分、电磁路是指靠激励线圈通以激励电流而产生一个磁场，产生的磁场把存在线圈中的介质磁化而形成的电磁路。由于磁流体磁饱和强度低，因此本实例采用内磁式磁路。内磁式磁路的一个优点是容易引导磁路的走向，从而使磁路的性能完全发挥出来。将激励线圈固定在轴承座上，轴高速旋转时有利于线圈通电。综合考虑优劣，设计成如图2所示的磁路。
所述导磁轴11两端伸出，通过联轴器与电机主轴相连方便进行下一步的性能测试。
所述导磁轴11上还有两个电涡流式位移传感器，用来测试导磁轴11的振动位移并收集数据。
本发明的磁流体滑动轴承的磁场不均匀，从而可以使导磁轴上的不同位置有不同的承受能力，从而可以避免某一部分长期超负荷承载而造成的轴承损坏。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种磁流体滑动轴承，其特征在于：包括一导磁轴和同轴套设在导磁轴上的密封壳体，所述密封壳体内还设置有：
线圈缸筒，其与所述导磁轴同轴，并与所述导磁轴相邻；
线圈骨架，其与所述导磁轴同轴，所述线圈骨架外圈固定在所述线圈缸筒的内侧壁内；所述线圈骨架上缠绕有激励线圈，所述激励线圈绕所述导磁轴一圈设置；
短导磁套筒和长导磁缸筒，所述短导磁套筒与所述线圈缸筒的一侧面相邻，所述线圈缸筒的另一侧面以及外圈与所述长导磁缸筒相邻，所述短导磁套筒与所述导磁轴相连；
磁流变液导流孔，其为开在长导磁缸筒上的阶梯孔，靠近所述导磁轴的一侧直径小，其用于向密封壳体内注入磁流体；且所述线圈缸筒、所述线圈骨架与所述导磁轴之间的间隙内也充有磁流体；
所述导磁轴相对于所述线圈缸筒、线圈骨架转动，所述激励线圈供电后，产生轴向磁场，磁感线垂直穿过磁流体进入短导磁套筒；通过短导磁套筒后又垂直穿过磁流体进入导磁轴形成一个闭合回路。
2.根据权利要求1所述的磁流体滑动轴承，其特征在于：所述密封壳体两侧外端面设置有轴承端盖，所述轴承端盖与所述密封壳体通过螺栓可拆卸连接。
3.根据权利要求2所述的磁流体滑动轴承，其特征在于：所述密封壳体内还设置有密封结构，所述密封结构包括两个FB型唇型密封圈，所述两个FB型唇型密封圈均同轴套设在导磁轴上，其内侧面与所述导磁轴相邻；一个FB型唇型密封圈设置在一个所述轴承端盖和所述短导磁套筒之间，其外侧面与所述长导磁缸筒相邻，另一个FB型唇型密封圈设置在另一个所述轴承端盖与所述长导磁缸筒之间。
4.根据权利要求3所述的磁流体滑动轴承，其特征在于：所述FB型唇型密封圈的制作材料为聚四氟乙烯。
5.根据权利要求4所述的磁流体滑动轴承，其特征在于：所述FB型唇型密封圈与所述短导磁套筒之间设置密封圈垫片。
6.根据权利要求5所述的磁流体滑动轴承，其特征在于：所述密封壳体内还设置有导线孔，所述导线孔穿过密封壳体，开在所述长导磁缸筒上，并呈L型走线，其在所述长导磁缸筒的垂直位置与所述线圈骨架相对应，所述导线孔用于实现所述激励线圈与外部电源的连接。
7.根据权利要求6所述的磁流体滑动轴承，其特征在于：所述线圈缸筒与所述短导磁套筒，通过螺纹连接。
8.根据权利要求7所述的磁流体滑动轴承，其特征在于：所述导磁轴的外圈设置有电涡流式传感器。
9.根据权利要求8所述的磁流体滑动轴承，其特征在于：所述磁流体滑动轴承与所述滑动轴承座连接。
10.根据权利要求9所述的磁流体滑动轴承，其特征在于：所述磁流体滑动轴承的磁路为内磁式磁路。
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