Магнитный упорный подшипник

 

) МАГНИТНЫЙ УПОРНЫЙ ПОДШИПНИК, содержащий пяту и подпятник, выполненные из постоянных магнитов, обраИенных друг к другу одноименными полюсами, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы при работе в широком интервале температур путем обеспечения возможности циркуляции твердой магнитной смазки в рабочей зоне,подпятник выполнен со сквозным радиальным каналом , внутри которого установлен магнитопровод, на рабочей поверхности пяты выполнены радиальные насечки, пята и подпятник снабжены немагнитными конусообразными экранами, установленными на их боковых поверхностях и обращенными друг к друзту меньшими основаниями., . , 4 16

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) З(51) f 1 6 С 3 9 0 0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

А о

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3542644/25-27 ,(22) 24.01.83. (46) 30.03.84. Бюл. )) 12 (72) Н.Б.Демкин, A.H.Eîëîòîâ, Г.С.Елисеева,Д.В.Орлов и Ю.Б.Кудряков (71) Калининский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 621.822.5(088.8) (56) 1. Патент США е 3918773, кл. F 16 С 39/00, 1975.

2. Патент Франции У 2377552, кл. F 16 С 32/04, 1978 (прототип), (54)(57) МАГНИТНЫЙ УПОРНЫЙ ПОДШИПНИК, содержащий пяту и подпятник, выполненные из постоянных магнитов, обранеценных друг к другу одноименными полюсами, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы при работе в широком интервале температур путем обеспечения возможности циркуляции твердой магнитной смазки в рабочей зоне,подпятник выполнен со сквозным радиальным каналом, внутри которого установлен магнитопровод, на рабочей поверхности пяты выполнены радиальные насечки, пята и подпятник снабжены немагнитными конусообразными экранами, уста" новленными на их боковых поверхностях и обращенными друг к другу меньшими основаниями.

1083003

Изобретение относится к машиностроению и касается конструкций магнитных упорных подшипников, работаю щих в высокотемпературных узлах сухого трения. В высокотемпературных узлах сухого трения обычно используются твердые смазки.

Широкому использованию твердых смазок н машиностроении препятствует главным образом их небольшой срок службы. Основной причиной, этого недостатка является отсутствие методов, обеспечивающих длительную и непрерывную подачу смазки в рабочую эочу подшипника.

Известна подшипниковая опора с 15 магнитожидкой смазкой, состоящая из пяты и подпятника, расположенных без механического контакта, образуя полость для магнитожидкой смазки, которая удерживается магнитным полем постоянных магнитов. В подпятнике установлены электромагниты для вращения магнитной жидкости (1j .

Недостатками известной подшипниковой опоры являются отсутствие само- 25 раэгружения, отсутствие циркуляции магнитной жидкости, а также использование электромагнитов, которые потребляют большое количество энергии и усложняют конструкцию опоры.

Известен магнитный упорный подшипник, содержащий пяту и подпятник, выполненные иэ постоянных магнитов, обращенных друг к другу одноименными полюсами (2) .

Недостатком указанного магнитного упорного подшипника является от сутствие ограничителя, препятствующего соприкосновению пяты и подпятника, небольшая эффективность работы подшипника иэ-эа воздушного зазора, 40 который имеется между пятой и подпятником.

Цель изобретения — увеличение срока службы магнитного упорного подшипника при работе в широком интервале температур путем обеспечения возможности циркуляции твердой магнитной смазки н рабочей зоне магнитного упорного подшипника.

Поставленная цель достигается тем, что н магнитном упорном подшипнике, содержащем пяту и подпятник, выполненные из постоянных магнитов и обращенных друг к другу одноимен- 55 ными полюсами, подпятник выполнен со сквозным радиальным каналом, внутри которого усTàíDв Iåí магнитопровод, на рабочей поверхности пяты выполнены радиальные насечки, пята и подпятник снабжены немагнитными конусообразными экранами, установленными на их боковых поверхностях и обраЩЕННЫМИ ДРУГ К ДРУГУ МЕНЬШИМИ OCHOваниями.

На фиг. 1 изображен предлагаемый магнитный упорный подшипнику на фиг. 2 — разрез по плоскости контакта, вид сверху; на фиг. 3 — то же, вид снизу.

Магнитный упорный подшипник помещен в немагнитный герметичный картер 1 с магнитоактинной твердой смазкой 2 и состоит из пяты 3 и подпятника 4. Пята 3 и подпятник 4 выполнены из постоянных магнитов, обращенных друг к другу одноименными полюсами. Пята установлена на оси 8, которая позволяет ей совершать вращательное, движение. На боковых поверхностях пяты 3 и подпятника 4 установлены конусообразные немагнитные экраны б и 7 соответственно. Подпятник выполнен со скнозным радиальным каналом 8, внутри которого установлен магнитопровод 9. Пята 3 выполнена с радиальными насечками 10.

По оси 5 на пяту 3 действует нагружающая сила И, которая частично компенсируется магнитостатической силой отталкивания, существующей между пятой 3 и подпятником 4 подшипника.

Под действием градиента магнитного поля создаваемого магнитной системой, состоящей иэ пяты 3 и подпятника 4, магнитопровода 9 и при помощи направляющих немагнитных экранов б и 7 магнитоактинная порошкообразная смазка 2 поступает иэ немагнитного картера 1 н сквозной радиальный канал 8 нижнего подпятника 4 и притягивается к радиальным насечкам 10 пяты 3. Радиальные насечки на пяте 3 создают неоднородное магнитное поле на поверхности магнита и поэтому смазка 2 удерживается около них. Благодаря насечкам 10 при вращении пяты 3 смазка 2 увлекается в зону трения, Топография магнитного поля в зоне трения способс=нует удержанию магнитной смазки 2

:около границы перехода от магнита к немагнитному экрану. Смазка 2, которая выносится из зоны трения, попадает н картер 1 и снова через канал 8 поступает н зону трения. Канал 8 выполнен сквозным, чтобы создать градиент магнитного поля, который направлен к поверхности сопряженного магнита, и под действием которого магнитоактивная смазка заносится в зону трения. Немагнитные экраны, выполненные конусообразными, расположены так, что меньшие основания этих конусов обращены друг к другу и расположены н одной плоскости с контактирующими поверхностями опорных элементов. Основное назначение немагнитных экранов — предотвращать налипание смазки, находящейся в карчере на нерабочие поверхности опс>рных элементов, выполненных иэ постоянных

1083002

20 магнитов, и тем самым обеспечивать циркуляцию почти всей смазки через зону трения. Для циркуляции магнитоактивной смазки должен быть удобный выход частиц смазки из зоны трения, что и обеспечивается меньшими основаниями конусообразных немагнитных экранов, расположенных в одной плоскости с зоной трения. Диаметр меньшего основания немагнитного конусообразного экрана должен быть несколько больше диаметра контактирующих опорных элементов, так чтобы около контактирующих поверхностей образовалась площадка из немагнитного материала, искуственно увеличивающая зону трения. Назначение ееудержание магнитоактивной смазки в зоне трения. Объясняется это тем, что на краю магнитов в зоне трения частицы магнитоактивной смазки обладают минимумом потенциальной энергии.

В предлагаемом узле большая часть внешней нормальной нагрузки N компен сируется силами магнитостатического отталкивания между сопряженными магнитами. Компенсация части нормальной нагрузки приводит к уменьшению механических напряжений в зоне контакта, к снижению трения, изнашиванию, а значит и к увеличению срока службы.

Например, для опоры, выполненной из сплава типа БшСо - саморазгружающая сила может достигать 5-10 кг/см

Сила трения в зоне контакта для немагнитного узла трения по определению равна где F — сила трения; коэффициент трения;

N — нагрузка.

В предлагаемом узле трения, сила трения, дейстьующая в зоне контакта, будет равна

Г (N — р), где F - сила трения при разгрузке;

N — нагрузка, Р— разгружающая сила.

Из этой формулы следует, что при

Р = Н, т.е, при разгрузке, равной нагрузке, сила трения F =О, а значит износ будет равен О. Важной характеристикой опор трения является величина потерь энергии на трение. Сравним потери энергии в известной и предлагаемой опорах.

При одинаковой внешней нормальной нагрузке И на опоры и одинаковых размерах зоны трения потери на трение в основном будут определяться коэффициентом трения f. При ..гидростатической смазке, как в известной опоре, коэффициент трения составляет 0,001-0,005.

В предлагаемой опоре необходимо учитывать эффективный коэффициент трения, так как опора саморазгружается магнитными силами. Эффектив15 ный коэффициент трения можно определить следующим образом: где rp —. сила трения „ f — фактический коэффициент трения в присутствии магнитоактивной смазки, который Равен 0,1-0,2; Рц — нескомпенсированная магнитными силами нагрузка, которая в случае, если общая внешняя нагрузка не изменяется во времени, зависит от неоднородности магнитнйх свойств магнитов и для магнитов из сплава типа R-Co составляет (1-0,5%) от Р, Значит Гэ = 0,00050,002, что на порядок меньше, чем в известной опоре. Кроме компенсации большей части нормальной нагруэЗ5 ки, т,е, саморазгружений подшипни" ка, такая структура магнитной системы обеспечивает гоступление ферромагнитной смазки в зону трения и удержания ее там. Отметим, что смаз40 ка нужна для нормальной работы опоры при действии незначительной.нескомпенсированной нагрузки.

Одним из важных преимуществ пред45 лагаемого подшипникового узла является широкий диапазон рабочих температур (от 170 К до 550 К).

В предлагаемом подшипниковом узле допустимый широкий температурgp ный диапазон определяется, в основном, свойствами выбранных магнитов (например, для узла из магнитов на основе сплава SmCo температурный диапазон работы находится в пределах от 170 К до 550 К

1083002

Фиг Р б б

Составитель М.Киркель

Редактор Ю.Середа,Техред А.Ач Корректор В,Синицкая

Заказ 1714/33 Тираж 772 Подписно е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаи наб,, д.4/5 т

Филиал ППП "Патент", r. Ужгброд, ул. Проектная, 4