[發(fā)明專利]一種減少齒輪泵平衡徑向力的磁性滾動軸承及壽命計算方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010038353.6 | 申請日： | 2020-01-14 |
| 公開（公告）號： | CN111237339B | 公開（公告）日： | 2020-12-11 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 趙建華;王永強;李勝;閆偉東;高殿榮 | 申請（專利權(quán)）人： | 燕山大學(xué) |
| 主分類號： | F16C32/04 | 分類號： | F16C32/04;F04C15/00 |
| 代理公司： | 北京孚睿灣知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11474 | 代理人： | 韓燕 |
| 地址： | 066004 河北省*** | 國省代碼： | 河北;13 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 減少 齒輪泵 平衡 徑向 磁性 滾動軸承 壽命 計算方法 | ||
1.一種減少齒輪泵平衡徑向力的磁性滾動軸承，其特征在于：其包括磁化內(nèi)圈、磁化外圈、滾動體以及保持架，所述滾動體設(shè)置在所述磁化內(nèi)圈的外部，所述磁化外圈設(shè)置在所述磁化內(nèi)圈的外側(cè)，所述滾動體借助于所述保持架進行安裝，
所述磁化內(nèi)圈為圓環(huán)狀，所述磁化內(nèi)圈上與軸相接觸的內(nèi)側(cè)面的磁性和所述磁化內(nèi)圈上與滾動體相接觸的外側(cè)面的磁性相反，
所述的磁化外圈包括第一磁化組件、第二磁化組件、第一非磁化組件以及第二非磁化組件，所述第一磁化組件和第二磁化組件相對設(shè)置，所述第一非磁化組件和第二非磁化組件相對設(shè)置，第一磁化組件、第一非磁化組件、第二磁化組件以及第二非磁化組件首尾相接組合形成圓環(huán)狀的所述磁化外圈，所述第一磁化組件和第二磁化組件的兩個端部分別設(shè)置有一個凸起，所述第一非磁化組件和第二非磁化組件的兩個端部分別設(shè)置有一個與所述凸起相配合的凹槽，所述第一磁化組件、第二磁化組件、第一非磁化組件以及第二非磁化組件的端部的外側(cè)分別設(shè)置有一個凸臺，所述凸臺開設(shè)有安裝孔，所述第一磁化組件、第二磁化組件、第一非磁化組件以及第二非磁化組件彼此之間通過凸起和凹槽連接后進一步借助于安裝件穿過所述安裝孔進行固定；
所述第一磁化組件和第二磁化組件的磁性相反，即所述第一磁化組件的內(nèi)圈的磁性與所述磁化內(nèi)圈的外側(cè)面相反，所述第二磁化組件的內(nèi)圈的磁性與所述磁化內(nèi)圈的外側(cè)面相同；
在安裝過程中，先將磁化外圈的第一磁化組件、第二磁化組件、第一非磁化組件以及第二非磁化組件其中三個組件進行組合安裝，構(gòu)成一個不完整的外圈，然后在軸承內(nèi)圈與不完整的外圈之間加入滾動體和保持架，在滾動體和安裝架安裝完成之后將磁化外圈剩余的一個組件進行安裝；
在將軸承安裝在齒輪泵上時，所述第一磁化組件安裝在齒輪泵的高壓油區(qū)，所述第二磁化組件安裝在齒輪泵的低壓油區(qū)，從而通過磁化內(nèi)圈外側(cè)與磁化外圈的第一磁化組件的吸力和磁化內(nèi)圈與外圈第二磁化組件的斥力來減小一部分軸承滾動體上所承受的外嚙合齒輪泵上由高壓油區(qū)向低壓油區(qū)的徑向不平衡力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少齒輪泵平衡徑向力的磁性滾動軸承，其特征在于：所述安裝件為螺栓，所述安裝孔為螺栓孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少齒輪泵平衡徑向力的磁性滾動軸承，其特征在于：當(dāng)齒輪泵不工作時，磁化內(nèi)圈處于正中位置，當(dāng)齒輪泵在工作過程中，吸排油區(qū)的壓力差產(chǎn)生的徑向不平衡力作用在主軸上使得主軸發(fā)生偏移，主軸上的滾動軸承的磁化內(nèi)圈與磁化外圈的距離發(fā)生變化，磁化內(nèi)圈和磁化外圈下環(huán)面之間的磁性斥力增加，增加的磁性斥力能夠平衡或者抵消一部分轉(zhuǎn)軸上的徑向不平衡力。
4.一種基于權(quán)利要求1所述的減少齒輪泵平衡徑向力的磁性滾動軸承的滾動軸承壽命計算方法，其特征在于：其包括以下步驟：
S1、計算軸承內(nèi)外圈之間的磁力，其包括以下子步驟：
S11、作用在磁性顆粒上的磁力，由在磁化時所獲得的的位能確定，其位能利用下式求出：
其中，μ0為真空中的磁導(dǎo)率，κ為介質(zhì)的體積磁化率，dV為顆粒的體積元；
S12、根據(jù)力學(xué)定律，作用在磁性顆粒上的磁力利用顆粒位能的負梯度值來表示，
S13、當(dāng)顆粒粒度不大時，假定顆粒的體積磁化率在所占的體積范圍是個常數(shù)，其所占的體積內(nèi)HgradH也近似常數(shù)，則磁性顆粒的磁力表示為：
F磁＝μ0κVHgradH；
S14、運用比磁力的概念消除礦物顆粒中實際存在的空隙對磁力計算的影響，得出磁性的磁力的計算公式：
其中，m為顆粒的質(zhì)量，單位為Kg，δ為顆粒的密度，單位為Kg/m3，χ為顆粒的比磁化率，單位為m3/kg；
S15、對每一個磁性顆粒上作用的磁力進行積分，得到作用在內(nèi)外圈之間的磁力大小；
S2、計算滾動軸承的壽命，其包括以下子步驟：
S21、計算外嚙合齒輪泵上所受的徑向不平衡力，外嚙合齒輪泵上所受的徑向不平衡力為：
P徑＝F徑-f磁
其中，F(xiàn)徑表示外嚙合齒輪泵的徑向不平衡力，對于主動輪來說，F(xiàn)徑＝F1，而對于從動輪來說，其所承受的徑向力F徑＝F2；
其中，主動輪軸承上的合力和從動輪軸承上的合力的計算公式如下：
F1＝0.75Δpbda
F2＝0.85Δpbda
其中，F(xiàn)1表示作用在主動輪軸承上的合力，單位為N；
F2表示作用在從動輪軸承上的合力，單位為N；
Δp表示齒輪泵的出口與入口的壓力差，單位為Pa；
b表示齒輪泵的齒寬，單位為m；
da表示齒輪泵的齒頂圓直徑，單位為m；
S22、計算滾動軸承上的當(dāng)量動載荷，滾動軸承上的當(dāng)量動載荷為：
其中，P徑表示滾動軸承上所承受的徑向力；P軸表示滾動軸承上所承受的軸向力；
S23、計算滾動軸承的壽命，滾動軸承的壽命計算公式為：
其中，Lh表示滾動軸承的額定壽命，單位為小時；
n表示滾動軸承的工作轉(zhuǎn)速，單位為r/min；
C表示滾動軸承的基本額定動載荷，單位為N；
P表示滾動軸承的當(dāng)量額定動載荷，單位為N；
ε表示軸承的計算系數(shù)，對于滾動軸承，ε＝10/3。
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