利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2020100383536
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种减少齿轮泵平衡径向力的磁性滚动轴承,其特征在于:其包括磁化内圈、磁化外圈、滚动体以及保持架,所述滚动体设置在所述磁化内圈的内部,所述磁化外圈设置在所述磁化内圈的外侧,所述滚动体借助于所述保持架进行安装,所述的轴承磁化内圈为圆环状,所述轴承磁化内圈上与轴相接触的内侧面的磁性和所述轴承磁化内圈上与滚动体相接触的外侧面的磁性相反,所述的磁化外圈包括第一磁化组件、第二磁化组件、第一非磁化组件以及第二非磁化组件,所述第一磁化组件和第二磁化组件相对设置,所述第一非磁化组件和第二非磁化组件相对设置,第一磁化组件、第一非磁化组件、第二磁化组件以及第二非磁化组件首尾相接组合形成圆环状的所述磁化外圈,所述第一磁化组件和第二磁化组件的两个端部分别设置有一个凸起,所述第一非磁化组件和第二非磁化组件的两个端部分别设置有一个与所述凸起相配合的凹槽,所述第一磁化组件、第二磁化组件、第一非磁化组件以及第二非磁化组件的端部的外侧分别设置有一个凸台,所述凸台开设有安装孔,所述第一磁化组件、第二磁化组件、第一非磁化组件以及第二非磁化组件彼此之间通过凸起和凹槽连接后进一步借助于安装件穿过所述安装孔进行固定;

所述第一磁化组件和第二磁化组件的磁性相反,即所述第一磁化组件的内圈的磁性与所述轴承磁化内圈的外侧面相反,所述第二磁化组件的内圈的磁性与所述轴承磁化内圈的外侧面相同;

在安装过程中,先将磁化外圈的第一磁化组件、第二磁化组件、第一非磁化组件以及第二非磁化组件其中三个组件进行组合安装,构成一个不完整的外圈,然后在轴承内圈与不完整的外圈之间加入滚动体和保持架,在滚动体和安装架安装完成之后将磁化外圈剩余的一个组件进行安装;

在将轴承安装在齿轮泵上时,所述第一磁化组件安装在齿轮泵的高压油区,所述第二磁化组件安装在齿轮泵的低压油区,从而通过轴承磁化内圈外侧与磁化外圈的第一磁化组件的吸力和轴承磁化内圈与外圈第二磁化组件的斥力来减小一部分轴承滚动体上所承受的外啮合齿轮泵上由高压油区向低压油区的径向不平衡力。

2.根据权利要求1所述的减少齿轮泵平衡径向力的磁性滚动轴承,其特征在于:所述安装件为螺栓,所述安装孔为螺栓孔。

3.根据权利要求1所述的减少齿轮泵平衡径向力的磁性滚动轴承,其特征在于:当齿轮泵不工作时,磁化内圈处于正中位置,当齿轮泵在工作过程中,吸排油区的压力差产生的径向不平衡力作用在主轴上使得主轴发生偏移,主轴上的滚动轴承的磁化内圈与磁化外圈的距离发生变化,磁化内圈和磁化外圈下环面之间的磁性斥力增加,增加的磁性斥力能够平衡或者抵消一部分转轴上的径向不平衡力。

4.一种基于权利要求1所述的减少齿轮泵平衡径向力的磁性滚动轴承的滚动轴承寿命计算方法,其特征在于:其包括以下步骤:S1、计算轴承内外圈之间的磁力,其包括以下子步骤:

S11、作用在磁性颗粒上的磁力,由在磁化时所获得的的位能确定,其位能利用下式求出:其中,μ0为真空中的磁导率,κ为介质的体积磁化率,dV为颗粒的体积元;

S12、根据力学定律,作用在磁性颗粒上的磁力利用颗粒位能的负梯度值来表示,S13、当颗粒粒度不大时,假定颗粒的体积磁化率在所占的体积范围是个常数,其所占的体积内HgradH也近似常数,则磁性颗粒的磁力表示为:F磁=μ0κVHgradH;

S14、运用比磁力的概念消除矿物颗粒中实际存在的空隙对磁力计算的影响,得出磁性的磁力的计算公式:其中,m为颗粒的质量,单位为Kg,δ为颗粒的密度,单位为Kg/m3,χ为颗粒的比磁化率,单位为m3/kg;

S15、对每一个磁性颗粒上作用的磁力进行积分,得到作用在内外圈之间的磁力大小;

S2、计算滚动轴承的寿命,其包括以下子步骤:

S21、计算外啮合齿轮泵上所受的径向不平衡力,外啮合齿轮泵上所受的径向不平衡力为:P径=F径-f磁

其中,F径表示外啮合齿轮泵的径向不平衡力,对于主动轮来说,F径=F1,而对于从动轮来说,其所承受的径向力F径=F2;

其中,主动轮轴承上的合力和从动轮轴承上的合力的计算公式如下:F1=0.75Δpbda

F2=0.85Δpbda

其中,F1表示作用在主动轮轴承上的合力,单位为N;

F2表示作用在从动轮轴承上的合力,单位为N;

Δp表示齿轮泵的出口与入口的压力差,单位为Pa;

b表示齿轮泵的齿宽,单位为m;

da表示齿轮泵的齿顶圆直径,单位为m;

S22、计算滚动轴承上的当量动载荷,滚动轴承上的当量动载荷为:其中,P径表示滚动轴承上所承受的径向力;P轴表示滚动轴承上所承受的轴向力;

S23、计算滚动轴承的寿命,滚动轴承的寿命计算公式为:其中,Lh表示滚动轴承的额定寿命,单位为小时;

n表示滚动轴承的工作转速,单位为r/min;

C表示滚动轴承的基本额定动载荷,单位为N;

P表示滚动轴承的当量额定动载荷,单位为N;

ε表示轴承的计算系数,对于滚动轴承,ε=10/3。