纯滚动轴承的工作原理

滚动轴承的工作原理(申请号:201910757011.7)
在申请号为201910757011.7的发明专利中,公布了一些可以纯滚动方式工作的轴承结构。纯滚动轴承之所以能够以纯滚动方式工作,是因为磁场使滚动体之间自动保持间距,从而不用保持架,没有了保持架与滚动体之间的滑动摩擦,对于有滚道的球形滚动体轴承、滚珠丝杠、对称球面滚动体轴承、对称锥形滚动体轴承等轴承就可以实现纯滚动工作方式。
现以原申请文件中图52的推力球形滚动体轴承为例对轴承滚动体自动保持间距和磁场代替滚道的无滚道原理进行说明。图中上下座圈中设置有与座圈相应的圆环形状限位磁体,磁体磁场方向相同,球形滚动体为软磁材料,上下座圈为非磁性材料,磁场方向如图。
轴承滚动体保持间距的作用原理为:
当图中球形软磁材料滚动体处于限位磁体的磁场中,软磁材料滚动体被限位磁体的磁场磁化为一个个独立的磁体,这些被磁化为磁体的滚动体的磁场方向与限位磁体的磁场方向相同,只要限位磁体的磁场方向不变,那么无论被磁化滚动体的滚动方向如何变化,被磁化滚动体的磁场方向始终与限位磁体磁场的方向相同,即所有被磁化滚动体的同一侧为同名磁极,因而相邻被磁化滚动体之间因同名磁极之间的相互排斥,始终会保持间距,这种原理适用于所有形状的滚动体在滚动中保持间距;
轴承无滚道的原理:
因为软磁材料滚动体被限位磁体磁化为一个个独立的磁体,每个被磁化的滚动体与限位磁体之间的吸引作用相当于两个异名磁极之间的吸引作用,这种异名磁极吸引作用会把两个磁体自动限定在作用力最大的位置,只要偏离这个作用力最大的位置,就会产生恢复力矩,直到滚动体恢复到作用力最大的位置,恢复力矩消失,这个滚动体与限位磁体之间作用力最大的位置就相当于轴承的轨道,这就是限位磁体对软磁材料滚动体的磁场滚道限位作用,简称磁滚道。这种作用可以使图中的轴承在没有滚道的情况下正常工作,并且因为上下座圈的磁体相互吸引,轴承不会散架。
这种限位磁体对软磁材料滚动体保持间距的作用和滚道限位的作用适用于所有形状的软磁材料滚动体和所有类型的轴承。
轴承具体的工作过程,可参考本人发布在爱奇艺视频网站上的“纯滚动轴承工作原理”视频。
当轴承只用限位磁体磁场代替刚性滚道而对滚动体限位时,径向轴承的主要载荷在径向方向,轴向轴承的主要载荷在轴向方向,那么,
  (1)当轴承的应用环境允许轴承在轴向上或径向上的一定范围内窜动,轴承在轴向上或径向上的窜动力要小于限位磁体的限位力,就可以保证径向轴承内外圈或轴向轴承两个座圈的相对对齐和工作的相对稳定;
(2)当轴承的限位力小于外力时,对于径向轴承而言,轴承内外圈之间的相对位置可以在轴向的一定范围内移动,其效果类似于无内圈轴承或无外圈轴承;
(3)当轴承的限位力小于外力时,对于轴向轴承而言,两个轴承座圈之间的相对位置可以在一定范围内延径向移动,使轴向轴承的座圈两边的轴可以不在同一条直线上;
(4)如果只用限位磁体代替轨道对滚动体限位,又要求限位精度高,可以同时使用径向轴承和轴向轴承对支撑载荷定位,用一个径向轴承可以对支撑载荷径向精确定位,用一个轴向轴承对支撑载荷轴向一个方向精确定位,两个轴向轴承可以对支撑载荷轴向两个相反方向精确定位,这样就可以达到所需的定位精度要求,也可以使用只用限位磁体代替轨道的径向和轴向组合轴承达到对支撑载荷径向和轴向两个方向的精确定位,或者还可以用角接触轴承组合实现轴向与径向定位或其他方向定位;
(5)如果只用限位磁体代替轨道对滚动体限位,又要求限位精度高,可以同时使用两个单列圆锥滚子轴承、一个双内圈双列圆锥滚子轴承、一个四列圆锥滚子轴承等对支撑载荷径向和轴向两个方向精确定位。
上述的磁滚道轴承,在一定的范围内,当偏离限位磁体限位位置的外力消失时,在磁力的作用下,轴承内外圈或两个座圈自动恢复到限位磁体限定的位置,并且这些磁滚道轴承全部是纯滚动轴承。
轴承的磁体限位可以与轨道限位相结合形成相对稳定的限位,当偏离限位磁体限位的外力小于磁体限位力时,则以磁体限位为主,当偏离限位磁体的外力大于磁体限位力时,则限位磁
体与轨道同时对滚动体限位。
普通的圆柱滚动体轴承、圆锥滚动体轴承等轴承要以纯滚动方式工作,则可参照上述(4)、(5)实现纯滚动工作方式。

本文发布于:2024-09-20 10:31:48,感谢您对本站的认可!

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标签:轴承   限位   滚动   磁体
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