Магнитный упорный подшипник

СОЮЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК П 9) (11) 3151) % 16 С 39 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Калининский ордена ТрудовогоКрасного Знамени политехническийинститут(54)(57) МАГНИТНЫЙ УПОРНЫЙ ПОДШИПНИК,содержащий пяту и подпятник, выполненные из постоянных магнитов, обранеценных друг к другу одноименнымиполюсами, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью увеличения срокаслужбы при работе в широком интервале температур путем обеспечения возможности циркуляции твердой магнитной смазки в рабочей зоне, подпятниквыполнен со сквозным радиальным каналом, внутри которого установленмагнитопровод, на рабочей поверхностипяты выполнены радиальные насечки,пята и подпятник снабжены немагнитными конусообразными экранами, уста"новленными на их боковых поверхностяХи обращенными друг к другу меньшимиоснованиями.Изобретение относится к машиностроению и касается конструкций магнитных упорных подшипников, работающих в высокотемпературных узлах сухого трения. В высокотемпературныхузлах сухого трения обычно используются твердые смазки,Широкому использованию твердыхсмазок в машиностроении препятствует главным образом их небольшой срокслужбы, Основной причиной, этого недостатка является отсутствие методов, обеспечивающих длительную инепрерывную подачу смазки в рабочуюзочу подшипника.Известна подшипниковая опора с 15магнитожидкой смазкой, состоящая изпяты и подпятника, расположенных безмеханического контакта, образуя полость для магнитожидкой смазки, которая удерживается магнитным полемпостоянных магнитов. В подпятникеустановлены электромагниты для вращения магнитной жидкости Ц .Недостатками известной подшипниковой опоры являются отсутствие самораэгружения, отсутствие циркуляциимагнитной жидкости, а также использование электромагнитов, которыепотребляют большое количество энергии и усложняют конструкцию опоры.Известен магнитный упорный подшипник, содержащий пяту и подпятник,выполненные из постоянных магнитов,обращенных друг к другу одноименнымиполюсами 2 .Недостатком указанного магнитного упорного подшипника является отсутствие ограничителя, препятствующего соприкосновению пяты и подпятника, небольшая эффективность работыподшипника из-за воздушного зазора, 40который имеется между пятой и подпятником.Цель изобретения - увеличениесрока службы магнитного упорного подшипника при работе в широком интервале температур путем обеспечения возможности циркуляции твердой магнитной смазки в рабочей зоне магнитного упорного подшипника,50Поставленная цель достигаетсятем, что в магнитном упорном подшипнике, содержащем пяту и подпятник, выполненные из постоянных магнитов и обращенных друг к другу одноимен ными полюсами, подпятник выполнен со сквозным радиальным каналом, внутри которого установлен магнитопровод, на рабочей поверхности пяты выполнены радиальные насечки, пята и д) подпятник снабжены немагнитными конусообразными экранами, установленными на их боковых поверхностях и обращенными друг к другу меньшими основаниями. На фиг.1 изображен предлагаемый магнитный упорный подшипник; 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 магнитоактивной 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 5, 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 сквозным 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 из пяты 3 и подпятника 4, магнитопровода 9 и при помощи направляющих немагнитных экранов б и 7 магнитоактивная порошкообразная смазка 2 поступает из немагнитного картера 1 в 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:вует удержанию магнитной смазки 2 около границы перехода от магнита к немагнитному экрану, Смазка 2, которая выносится из зоны трения, попадает в картер 1 и снова через канал 8 поступает в 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 в одной плоскости с контактирующими поверхностями опорных элементов. Основное назначение немагнитных экранов - предотвращать налипание смазки, находящейся в картере на нерабочие поверхности опорных элементов, выполненных иэ постоянныхРр РЭР И И 20 где тр - . сила трения 11 - фактический коэффициент трения в присутствии магнитоактивной смазки, который равен 0,1-0,2; Р - 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 В-Со составляет(1"0,5) от Р, Значит Г, = 0,00050,002, что на порядок меньше, чемв известной опоре, Кроме компенсации большей части нормальной нагруэ ки, т,е, саморазгружений подшипни"ка, такая структура магнитной системы обеспечивает гоступление Ферромагнитной смазки в зону трения иудержания ее там. Отметим, что смаз ка нужна для нормальной работы опорыпри действии незначительной.нескомпенсированной нагрузки. РР . Г ( И - Р),где Р - сила трения при разгрузке;И - нагрузка,р - разгружающая сила,Из этой Формулы следует, что приР = И, т.е, при разгрузке, равнойнагрузке, сила трения ГР =О, а значитизнос будет равен О, Важной характеристикой опор трения является величина потерь энергии на трение. Сравним 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, искусственно увеличивающая зону трения. Назначение ее- удержание 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 И 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 БщСо - саморазгружающая сила может достигать 5-10 кг/см Сила трения в зоне контакта для не- магнитного узла трения по определению равна где Р - сила трения;коэффициент трения;И - нагрузка.В предлагаемом узле трения, силатрения, дейстьующая в зоне контакта,будет равна потери энергии в известной и предлагаемой опорах.При одинаковой внешней нормальной нагрузке И на опоры и одинаковых размерах зоны трения потерина трение в основном будут определяться коэффициентом трения Г. При.гидростатической смазке, как в известной опоре, коэффициент трениясоставляет 0,001-0,005.10 В предлагаемой опоре необходимоучитывать эффективный коэффициент трения, так как опора саморазгружается магнитными силами, Эффектив ный коэффициент трения можно определить следующим образом: Одним из важных преимуществ пред лагаемого подшипникового узла является широкий диапазон рабочих температур (от л 170 К до 550 К).В предлагаемом подшипниковомузле допустимый широкий температур ный диапазон определяется, в основном, свойствами выбранных магнитов(например, для узла из магнитов наоснове сплава ЯшСо. температурныйдиапазон работы находится в пределах от 170 К до 550 К1083002 Фиг 8 б б Составитель М,Киркель Редактор Ю.Середа ,Техред А.АчКорректор В,Синицкая Заказ 1714/33 Тираж 772 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушскаи наб д.4/5ФФилиал ППП фПатент", г. Ужгброд, ул. Проектная, 4