[發(fā)明專利]磁流體潤滑軸承及其制作方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210109707.7
• 申請日: 2012-04-16
• 公開（公告）號(hào): CN102635637A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃巍;王曉雷
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): F16C33/66
• 分類號(hào): F16C33/66
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種磁流體潤滑軸承及其制作方法，屬于滾動(dòng)軸承技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

磁流體是由納米級(jí)的磁性顆粒經(jīng)過表面活性劑包覆后分散于基載液當(dāng)中形成的一種膠體物質(zhì)。潤滑是磁流體的一個(gè)成功應(yīng)用。從潤滑的原理及應(yīng)用需求分析，磁流體作為潤滑劑有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)利用外加磁場可將其集中并保持在需要潤滑的部位，且磁流體不受重力及離心力的影響，潤滑劑用量少而可靠；(2)通過相應(yīng)的磁場設(shè)計(jì)能夠同時(shí)起到自密封的效果，防止污染外界；(3)利用外磁場可顯著提高磁液的粘度，增強(qiáng)潤滑油膜的承載能力；(4)以磁場作用下的磁液為潤滑劑時(shí)，即使在兩平行摩擦副間亦能產(chǎn)生支撐力。

目前，選用磁流體作為潤滑劑的軸承，通常以滑動(dòng)軸承為主[W.Ochoński,?Sliding?bearings?lubricated?with?magnetic?fluids,?Industrial?Lubrication?and?Tribology?59(6),?252-265?(2007)]，在滾動(dòng)軸承方面的研究相對較少，文獻(xiàn)[王正良,?陳善飛.?滾動(dòng)軸承的磁流體密封及其性能.?軸承,?2006,?11:?22-25]中介紹了一種磁流體潤滑的滾動(dòng)軸承。上述文獻(xiàn)介紹的磁流體軸承均是以磁流體被外磁場定位特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)最終的潤滑。但目前磁流體軸承的設(shè)計(jì)主要采用塊狀永磁體，這在結(jié)構(gòu)上要求軸承裝配時(shí)需足夠的空間放置塊狀永磁體，因此該類設(shè)計(jì)一定程度上限制了磁流體潤滑的使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種新型的磁流體潤滑滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)方案，該方案結(jié)構(gòu)上可節(jié)省傳統(tǒng)磁流體軸承安裝永磁體的空間，簡化磁流體軸承的裝配，同時(shí)該設(shè)計(jì)也進(jìn)一步擴(kuò)展了磁流體潤滑的應(yīng)用領(lǐng)域。

一種磁流體潤滑軸承，包括軸承外圈、固定于軸承外圈內(nèi)的第一軸承軸端蓋和第二軸承端蓋、安裝于第一軸承軸端蓋和第二軸承端蓋之間的滾動(dòng)體，其特征在于：上述第一軸承軸端蓋和第二軸承軸端蓋內(nèi)側(cè)表面均具有毫米或微米量級(jí)的凹坑整列；上述第一軸承軸端蓋內(nèi)側(cè)表面凹坑陣列中安裝有磁極同向且垂直于端蓋表面的永磁材料；第二軸承端蓋內(nèi)側(cè)表面凹坑陣列中安裝有磁極同向且垂直于端蓋表面的永磁材料；兩個(gè)端蓋之間的永磁材料磁極相異；上述第一軸承軸端蓋和第二軸承軸端蓋內(nèi)側(cè)表面的凹坑整列內(nèi)還具有磁流體鼓包。

上述永磁材料為塊狀或薄膜狀。

所述的磁流體潤滑軸承的制作方法，其特征在于包括以下過程：第一步、在第一軸承軸端蓋和第二軸承軸端蓋內(nèi)側(cè)表面加工凹坑陣列，其尺寸為毫米或微米量級(jí)；第二步、在每一軸承軸端蓋內(nèi)側(cè)表面的凹坑整列中安裝磁極同向且垂直于端蓋表面的永磁材料；兩個(gè)端蓋之間的永磁材料磁極相異；第三步、在安裝有永磁材料的軸承端蓋表面充入磁流體后，形成磁流體鼓包；第四步、第一軸承軸端蓋、第二軸承軸端蓋和滾動(dòng)體安裝于軸承外圈內(nèi)。

本發(fā)明首先在軸承端蓋內(nèi)表面加工出規(guī)則排列的凹坑陣列，在凹坑陣列中沉積永磁材料，最終在軸承端蓋內(nèi)表面制造出磁體陣列。在其表面充入磁流體，由于磁體陣列產(chǎn)生的周期性磁場的作用，磁流體將聚集在磁體陣列表面并形成鼓包狀。將最終覆蓋有磁流體的軸承端蓋安置于滾動(dòng)軸承當(dāng)中，該磁流體鼓包將始終與滾動(dòng)軸承中的保持架及滾動(dòng)體接觸，形成持久的潤滑。磁流體被軸承端蓋內(nèi)表面布置的永磁體吸附，即使在滾動(dòng)體高速運(yùn)動(dòng)過程中，磁流體不會(huì)被甩離滾動(dòng)體表面，形成持久的潤滑。同時(shí)，兩側(cè)磁流體的存在亦能起到良好的密封效果，進(jìn)一步阻止灰塵等污染物的進(jìn)入。

附圖說明

圖1為采用磁流體進(jìn)行潤滑的滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為軸承端蓋內(nèi)表面加工磁體陣列的步驟示意圖；

圖中標(biāo)號(hào)名稱：1.軸承外圈，2.第一軸承端蓋，3.滾動(dòng)體，4.磁流體，?5.第二軸承端蓋，6.凹坑陣列，7.永磁材料，8.磁流體鼓包。

具體實(shí)施方式

圖1為采用磁流體進(jìn)行潤滑的滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)示意圖。兩側(cè)軸承端蓋內(nèi)壁加工有磁體陣列，磁流體被磁體陣列所產(chǎn)生的磁場吸附產(chǎn)生圖示的鼓包狀，且磁流體不受重力及離心力的影響。通過適當(dāng)?shù)目刂屏慵臋C(jī)械尺寸，可使得軸承端蓋內(nèi)側(cè)的磁流體鼓包始終與滾動(dòng)軸承中的保持架及滾動(dòng)體接觸，形成持久的潤滑。

其軸承端蓋內(nèi)側(cè)的磁體陣列制作主要分三個(gè)步驟，具體如圖2所示。首次，在軸承端蓋內(nèi)側(cè)表面加工凹坑陣列，其尺寸可以為毫米或微米量級(jí)（圖2步驟1）。在凹坑整列中安裝永磁材料，（該永磁材料可以為塊狀，亦可為永磁薄膜）其磁極同向，且垂直于端蓋表面（如圖2中步驟2）。軸承兩側(cè)端蓋所安裝磁體的磁極應(yīng)相異，以便在保持架及滾動(dòng)體間形成磁路。在安裝有磁體的軸承端蓋表面充入磁流體后，將形成磁流體鼓包（如圖2中步驟3所示）。此時(shí)將端蓋安裝至滾動(dòng)軸承中，可形成持久的無泄漏的磁流體潤滑。