本发明涉及磁流体密封与润滑技术领域,具体是一种磁流体轴承支撑结构。
背景技术:
磁性流体作为润滑剂,相对于传统液体润滑剂的优势在于,前者可以被外部磁场吸引到预设位置,同时仍具有流动性(prajapatibl.magnetic-fluid-basedporoussqueezefilms.journalofmagnetismandmagneticmaterials1995;149:97-100)。此外,流体的磁化与外部磁场相互作用,以在每个粒子上产生吸引力。由于磁性颗粒在液体中的稳定悬浮,吸引的磁力表现为液体上的体积力(oldenburgcm,borglinse,moridisgj.numericalsimulationofferrofluidflowforsubsurfaceenvironmentalengineeringapplications.transportinporousmedia2000;38:319-344)。因此,磁化的磁性流体可以产生可控的力或静磁力作为弹性支撑来分离摩擦副(huangw,shenc,wangx.studyonstaticsupportingcapacityandtribologicalperformanceofferrofluids.tribologytransactions2009;52:717-723),(bashtovoivg,bossisg,kabachnikovdn,krakovms,volkovao.modellingofmagneticfluidsupport.journalofmagnetismandmagneticmaterials2002;252:315-317)。
传统方案:当磁体底部未密封时,磁化的磁性流体结构仅提供静磁力。除了静磁支撑力之外,磁性流体密封可以提供其他类型的气体支撑(lampaertsge,spronckjw,ostayenrajv.load&stiffnessofaplanarferrofluidpocketbearing.the17thnordicsymposiumontribology2016),(wangz,huz,huangw,wangx.elasticsupportofmagneticfluidsbearing.journalofphysicsd:appliedphysics2017;50:435004)。磁性流体被吸附在环形磁体的表面上,形成封闭的液体结构。
技术实现要素:
本发明为了解决现有技术的问题,提供了一种磁流体轴承支撑结构,由于磁性流体密封件封装的腔室中的空气可产生静磁支撑和气体支撑,本发明通过磁环阵列可成倍产生支撑力,通过改变磁环阵列分布,来进一步提高支撑力。
本发明包括组成阵列的若干磁环,磁环阵列一对对角线的磁环上表面为n极,另一对磁环上表面为s极;所述的磁环轴向充磁,磁环上表面注入磁流体,下表面通过基体密封。
进一步改进,所述的磁环阵列中相邻的磁环之间具有间距。
进一步改进,所述的磁环阵列中相邻的磁环之间两两相切。
进一步改进,所述的磁环均为钕铁硼磁铁。
进一步改进,所述的基体上具有与磁环相配合的通孔结构,磁环与基体上的通孔为过盈配合,且磁环厚度与基体高度相同。
进一步改进,所述的基体为玻璃板或铝板。
本发明有益效果在于:
1、由于磁性流体密封件封装的腔室中的空气可产生静磁支撑和气体支撑,本发明通过磁环阵列可成倍产生支撑力,承载能力显著提高,承载能力是单个磁环(底部密封)的四倍左右。
2、通过改变磁环阵列分布,使相邻的磁环之间两两相切,相当于增加了一个空气腔,其磁环阵列的承载能力是单个磁环(底部密封)的五倍左右。
附图说明
图1为单个磁环的承压能力测试系统示意图。
图2为具有一定间距规则排布的磁环阵列示意图。
图3为相邻磁环两两相切的磁环阵列示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
实施例1:
单个磁环尺寸为外径16毫米内径12毫米厚度6毫米,在磁环上表面注入0.5毫升煤油基磁流体。当磁环底部未密封时,测量其承压能力,数值为0.45n。
实施例2:
图1为单个磁环的承压能力测试系统示意图,将钕铁硼磁环3放在玻璃板4上,单个磁环尺寸为外径16毫米内径12毫米厚度6毫米,在磁环上表面注入0.5毫升的煤油基磁流体2,利用拉压力试验机1测量其承载能力,数值为0.95n。
实施例3:
图2为具有一定间距规则排布的磁环阵列示意图。在铝板5上嵌入四个磁环,均为轴向充磁,单个磁环尺寸为外径16毫米内径12毫米厚度6毫米,形成阵列,每对对角线的磁环上表面为n极,另一对磁环上表面为s极,等间距排布的磁环阵列,磁环中心相距25毫米,磁环与铝板上的通孔为过盈配合,且磁环厚度与铝板厚度相同,每个磁环上表面注入0.5毫升的煤油基磁流体。利用拉压力试验机测量其承载能力,数值为3.7n,如图2所示。
实施例4
图3为相邻磁环两两相切的磁环阵列示意图。在铝板上嵌入四个磁环,均为轴向充磁,单个磁环尺寸为外径16毫米内径12毫米厚度6毫米,形成阵列,每对对角线的磁环上表面为n极,另一对磁环上表面为s极,相邻磁环两两相切,即磁环中心相距16毫米,磁环与铝板上的通孔为过盈配合,且磁环厚度与铝板厚度相同,每个磁环上表面注入0.5毫升的煤油基磁流体。利用拉压力试验机测量其承载能力,数值为5.2n,如图3所示。
本发明具体应用途径很多,以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进,这些改进也应视为本发明的保护范围。