利用磁致伸缩效应调控轴承多孔保持架润滑性能的方法与流程

本发明涉及轴承润滑技术领域，特别涉及一种利用磁致伸缩效应调控轴承多孔保持架润滑性能的方法。

背景技术：

多孔含油保持架广泛应用于航空航天等极端工况支撑轴承中，不仅是轴承的关键运动部件，还是润滑油的载体，决定着轴承在高速、乏油等工况下的润滑性能。含油保持架的含油量难以实时调控，主要表现在保持架孔隙度高时，保持架材料的强度、减摩性下降与油保持率低；孔隙度低时，存在含油率低、润滑效果不好等问题。此外，多孔保持架孔内的润滑油存在量不足、易丢失的问题。如2002年国际空间站一台控制力拒陀螺因为高速转子润滑失效而发生严重磨损，最终导致轴承卡死。

随着滚动轴承应用工况的不断扩展，轴承保持架润滑失效问题也越来越多的得到关注。如中国专利cn106050932a《一种轴承保持架》利用在保持架内外侧设置圆形安装孔及导向槽，来引导润滑油进行润滑，同时，在安装孔内设有微型湿度检测仪来检测轴承内部的润滑程度。中国专利cn100570165c《滚动轴承用多孔酚醛胶布层压保持架材料机制造方法》利用发泡剂在树脂固化中成孔的方法制造高孔隙率且含油的多孔酚醛胶布层压保持架材料。

上述专利极大地提升了轴承保持架的润滑效果，提高了轴承的可靠性，但针对含油保持架，仍存在含油量难以随工况实时调控的问题，保持架内润滑油不足，润滑油丢失与速度快，保持架内含油量与油保持率难以两全等缺点。如何做到具有高的含油率、高的油保持率、良好的机械性能、良好的加工工艺性，成为制约超高速高速轴轴承发展的瓶颈问题。

技术实现要素：

针对现有轴承保持架材料存在含油率大则油保持率低、机械性能与含油性能难以平衡、保持架失效则轴承失效等问题，本发明的目的在于提出一种利用磁致伸缩效应调控轴承多孔保持架润滑性能的方法，可以准确高效地实时调节轴承内润滑油的含量，提高轴承保持架的润滑效果。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

利用磁致伸缩效应调控轴承多孔保持架润滑性能的方法，包括以下步骤：

一、在轴承座上设置多组线圈2，轴承保持架1采用磁致伸缩多孔材料；

二、当检测到轴承保持架1的润滑油含量低时，增加线圈中的电流，此时轴承保持架1周围形成稳定的轴向磁场且磁场强度增大，轴承保持架1轴向伸长，轴承保持架1内的润滑油被挤出，从而提高轴承保持架1的润滑效果；

三、当检测到轴承保持架1的润滑油过量时，减小线圈2中的电流，线圈产生的磁场减小，轴承保持架1轴向缩小，吸入多余润滑油，提高保持架内润滑油的利用率。

所述的磁致伸缩多孔材料存在一定的孔隙，孔隙率>20％。

相对于现有的技术，本发明首次利用磁致伸缩效应调控轴承多孔含油保持架的出油率，能够解决目前国内外多孔保持架的孔隙度与油保持率难以两全的问题；首先能够通过电流控制磁场强度来控制轴承多孔保持架的轴向尺寸；其次通过磁致伸缩材料的变形，实现轴承多孔保持架出油率的控制；解决轴承润滑油不充分、保持架失效的问题，提高润滑油的利用率以及轴承的使用寿命。

附图说明

图1是本发明所用器材安装示意图。

图2是本发明调控方法流程图。

图3是本发明调控方式具体实施效果展示图，其中表示出增大磁场后，多孔磁致伸缩材料的变形情况。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图2，一种利用磁致伸缩效应调控轴承多孔保持架润滑性能的方法，包括以下步骤：

一、参照图1，图1是本发明所用器材安装示意图，包括轴承的轴承外圈3、滚珠4以及轴承内圈5，在轴承座上设置多组线圈2，轴承保持架1采用磁致伸缩多孔材料；

二、参照图1，当检测到轴承保持架1的润滑油含量低时，此时增加线圈中的电流，此时轴承保持架1周围形成稳定的轴向磁场且磁场强度增大，参照图3，轴承保持架1轴向伸长，轴承保持架1的多孔结构变形，如拧干海绵中的水一样，轴承保持架1内的润滑油被挤出，从而提高轴承保持架1的润滑效果；

三、当检测到轴承保持架1的润滑油过量时，如不回收多余的润滑油，就会造成润滑油浪费与污染。此时减小线圈中的电流，线圈产生的磁场减小，轴承保持架1轴向缩小，轴承保持架1如海绵吸水原理一样，吸入多余润滑油，提高保持架内润滑油的利用率。

所述的磁致伸缩多孔材料存在一定的孔隙，孔隙率>20％，在文献《铽镝铁磁致伸缩材料的制备及性能研究》中有描述，主要制备方法包括以下步骤：

(1)将普通纯度的fe、tb、dy金属，按实验要求配料后放置中频感应熔炼炉的坩埚中，在氩气保护下进行熔炼得到合金液；

(2)把合金液浇铸到模具中获得tbdyfe合金锭；

(3)合金锭经破碎、球磨后得到合金粉末；

(4)将合金粉末与成孔剂(天津化学试剂有限公司的成孔剂m2，)混合均匀，成孔剂占总质量的含量5％，在磁场中取向并压制成型；

(5)烧结样本，除去成孔剂，获得磁致伸缩多孔材料。

本发明通过具有磁致伸缩正效应的轴承保持架1，在外部磁场引起的磁致伸缩正效应作用下，可发生轴向的伸缩变形，导致孔隙率和保持架出油量改变，即在高速重载工况下，轴承润滑不足，轴承保持架1与滚珠4的摩擦热增大，此时通过改变多组线圈2电流强度使得其磁场强度调控孔隙率，让所述磁致伸缩材料轴承保持架1多出油；在低速轻载等工况，通过改变磁场让所述磁致伸缩材料轴承保持架1少出油。

技术特征：

技术总结
利用磁致伸缩效应调控轴承多孔保持架润滑性能的方法，包括以下步骤：一、在轴承座上设置多组线圈，轴承保持架采用磁致伸缩多孔材料；二、当检测到轴承保持架的润滑油含量低时，增加线圈中的电流，此时磁场强度增大，轴承保持架轴向伸长，润滑油被挤出，从而提高轴承保持架的润滑效果；三、当检测到轴承保持架的润滑油过量时，减小线圈中的电流，线圈产生的磁场减小，轴承保持架轴向缩小，吸入多余润滑油，提高保持架内润滑油的利用率；本发明通过改变磁场高效地实时调节轴承内润滑油的含量，提高轴承保持架的润滑效果。

技术研发人员：闫柯;尹婷婷;朱永生;张聪;梁潘婷;洪军
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2018.11.08
技术公布日：2019.02.22