устройство подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально расположенной несущей осью вращения

Классы МПК:F16C17/00 Подшипники скольжения
F16C32/04 с использованием магнитных или электрических опор
F16C39/06 магнитная 
Автор(ы):
Патентообладатель(и):Гурьянов Геннадий Иванович (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2006-10-02
публикация патента:

Изобретение относится к устройствам подшипников скольжения, содержащим постоянные магниты с вертикально расположенной несущей осью вращения, применяемым в станках по обработке материалов, в генераторах электрического тока, в транспортных средствах, в промышленности строительных материалов, в химической, сельскохозяйственной и в др. Устройство подшипника скольжения содержит неподвижный корпус и основание с крепежными отверстиями. Корпус состоит из трех частей, одна из которых соединяется с другой путем предусмотренной резьбы, выполненной у них в месте их соединения, а две другие соединяются крепежными изделиями. Устройство также содержит магниты на внутренних поверхностях корпуса, основание с крепежными отверстиями, размещенную по центру резервуара корпуса подвижную вертикальную ось с магнитами на ее поверхности, верхний конец которой свободный, торцевую крышку к корпусу с наружной резьбой на ее реборде и с отверстием по ее центру для выведения через него свободного конца оси, кольцевой магнит на внутренней поверхности крышки к корпусу, совмещенный отверстиями. Диск прикреплен к нижнему торцу оси, с краем которого прочно соединено внутренней стороной ленточное кольцо, несущее наружной стороной магниты. На верхней и нижней поверхностях диска расположены магниты. Технический результат: расширение ассортимента подшипников скольжения, снижение энергозатрат и стоимости, а также повышение стабильности работоспособности при вертикальном расположении подвижной оси вращения. 4 ил. устройство подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально   расположенной несущей осью вращения, патент № 2328630

устройство подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально   расположенной несущей осью вращения, патент № 2328630 устройство подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально   расположенной несущей осью вращения, патент № 2328630 устройство подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально   расположенной несущей осью вращения, патент № 2328630 устройство подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально   расположенной несущей осью вращения, патент № 2328630

Формула изобретения

Устройство подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально расположенной несущей осью вращения, содержащее неподвижный корпус и основание с крепежными отверстиями, отличающееся тем, что неподвижный корпус состоит из трех самостоятельных частей, одна из которых соединяется с другой путем предусмотренной винтовой резьбы, выполненной у них в месте их соединения, а две другие соединяются крепежными изделиями, устройство также содержит постоянные магниты на внутренних поверхностях неподвижного корпуса, основание с крепежными отверстиями, размещенную по центру резервуара корпуса подвижную вертикальную ось с постоянными магнитами на ее поверхности, верхний конец которой свободный, торцевую крышку к неподвижному корпусу с наружной резьбой на ее реборде и с круглым отверстием по ее центру для выведения через него свободного конца подвижной вертикальной оси, кольцевой постоянный магнит на внутренней поверхности крышки к неподвижному корпусу, совмещенный отверстиями, дополнительно стабилизирующий вертикальное вращение подвижной вертикальной оси диск, прикрепленный к нижнему торцу подвижной вертикальной оси, и прочно соединенное с краем диска внутренней стороной ленточное кольцо, несущее наружной стороной постоянные магниты, а также постоянные магниты на верхней и нижней поверхностях диска.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам подшипников скольжения, содержащим постоянные магниты с вертикально расположенной несущей осью вращения, применяемым в станках по обработке материалов, в генераторах электрического тока, в транспортных средствах, и может быть использовано в промышленности строительных материалов, в химической, в сельскохозяйственной и в др.

Известно устройство подшипников скольжения, включающее неподвижный корпус, вкладыши в нем и основание с крепежными отверстиями /1/.

Недостатками устройства подшипника скольжения являются применение дорогостоящего смазочного материала, необходимого в связи с конструктивной частью корпуса и его деталей, требуемые высокие скорости вращения и температурный режим, соответствующий строго определенной консистенции смазочного материала, особенно в опорах подшипников вертикальных валов. Уменьшение скорости скольжения или увеличение температуры подшипника способствует нарушению режима жидкостного трения.

Цель изобретения - расширение ассортимента подшипников скольжения, снижение энергозатрат и стоимости, а также повышение стабильности работоспособности при вертикальном расположении подвижной оси вращения.

Цель достигается тем, что устройство подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально расположенной несущей осью вращения включает неподвижный корпус, состоящий из трех самостоятельных частей, одна из которых соединяется с другой путем предусмотренной винтовой резьбы, выполненной у них в месте их соединения, а две другие соединяются крепежными изделиями, устройство также содержит постоянные магниты на внутренних поверхностях неподвижного корпуса, основание с крепежными отверстиями, размещенную по центру резервуара корпуса подвижную вертикальную ось с постоянными магнитами на ее поверхности, верхний конец которой свободный, торговую крышку к неподвижному корпусу с наружной резьбой на ее реборде и с круглым отверстием по ее центру для выведения через него свободного конца подвижной вертикальной оси, кольцевой постоянный магнит на внутренней поверхности крышки к неподвижному корпусу, совмещенный отверстиями, дополнительно стабилизирующий вертикальное вращение подвижной вертикальной оси диск, прикрепленный к нижнему торцу подвижной вертикальной оси, и прочно соединенное с краем диска внутренней стороной ленточное кольцо, несущее наружной стороной постоянные магниты, а также постоянные магниты на верхней и нижней поверхностях диска.

Применяемые постоянные магниты не содержат внешнего источника намагничивающей силы.

Все постоянные магниты, размещенные противоположно одноименными полюсами, закреплены на расстоянии 0,1lмп÷0,6l мп по нормали к их рабочим площадям, где l мп - расстояние начала нулевого реагирования между постоянными магнитами, а обозначение устройство подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально   расположенной несущей осью вращения, патент № 2328630 мпустройство подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально   расположенной несущей осью вращения, патент № 2328630 расшифровывается как магнитное поле, окружающее постоянные магниты.

Преимущественная особенность такого подшипника скольжения заключается в том, что при вращательном движении вертикальной оси скольжение осуществляется между отдаленными слоями воздуха путем организации сжатых магнитных полей, и соответствующий этому низкий коэффициент трения достигается без применения каких-либо смазочных материалов.

На фиг.1 представлен вид сверху устройства подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально расположенной несущей осью вращения; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез B-B на фиг.2; на фиг.4 - разрез С-С на фиг.2.

Устройство содержит неподвижный корпус 1, состоящий из трех частей, размещенные на внутренней поверхности корпуса постоянные магниты 2, торцевую крышку 3 к корпусу с круглым отверстием по ее центру и размещенный на внутренней поверхности крышки кольцевой постоянный магнит 4, снаружи корпуса - основание 5, подвижную вертикальную ось 6 и размещенные на поверхности оси постоянные магниты 7, прикрепленный к нижнему торцу подвижной вертикальной оси стабилизирующий вертикальное вращение оси диск 8 и жестко соединенное внутренней стороной с краем диска ленточное кольцо 9, несущее с наружной стороны постоянные магниты 10, и постоянные магниты 11 на верхней и нижней поверхностях диска.

Подсоединение предлагаемого подшипника скольжения к вращающейся части транспортного средства осуществляется традиционными методами.

Сущность стабилизирующего состояния подвижной оси вращения заключается в том, что предложенная система в устройстве при наклоне ее на угол в пределах 0-90° сохраняется без смещения отдельных деталей и узлов.

Площади S рабочих полюсов постоянных магнитов, размещенных напротив одноименными полюсами, находятся в прямой зависимости от полной нагрузки G, несущей подвижной вертикально расположенной осью вращения, где полная нагрузка соответствует сумме груза Ргр и веса рс подвижной системы устройства.

Стабильное состояние подвижной оси вращения предложенной системы устройства подшипника скольжения описывается формулой:

Fотустройство подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально   расположенной несущей осью вращения, патент № 2328630 G·Sinустройство подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально   расположенной несущей осью вращения, патент № 2328630

где Fот - суммарная сила отталкивания противоположных магнитов - неизменная величина. В системе пары подвижного и неподвижного магнитов Fот=2F м, т.е. сила отталкивания равна сумме сил отталкивания двух постоянных магнитов;

G - полная нагрузка, устройство подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально   расположенной несущей осью вращения, патент № 2328630 - возможно предельный угол наклона системы устройства.

Устройство работает следующим образом.

Собранный подшипник скольжения основанием 5 закрепляется на специально предусмотренной рабочей платформе в специально определенном технологическом процессе или в транспортном средстве. Известными традиционными методами подсоединяют свободные наружный верхний конец подвижной оси 6 подшипника скольжения к вращающейся части технологического аппарата или транспортного средства. У предложенного устройства, находящегося в рабочем состоянии, вращается подвижная ось 6 и с ней одновременно постоянные магниты 7, диск 8, ленточное кольцо 9 и постоянные магниты 10 и 11. Невращающиеся постоянные магниты 2 сближены одноименными полюсами с постоянными магнитами 7, 10 и 11 до расстояния воздушного зазора 0,1lмп÷0,6l мп, при котором выполняется условие: Fот устройство подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально   расположенной несущей осью вращения, патент № 2328630 G·Sinустройство подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально   расположенной несущей осью вращения, патент № 2328630 .

При вертикальном расположении оси 6 для пар постоянных магнитов 2 и 11 рабочее состояние системы соответствует ее работе при угле наклона, равном 90°. Следовательно, сила отталкивания Fот постоянных магнитов равна полной нагрузке G·Sin90° или больше, за счет чего система уравновешена и работает стабильно. Но при этом для пар постоянных магнитов 2 и 10, 2 и 7 рабочее состояние системы соответствует ее работе при угле наклона, равном 0°. Следовательно, сила отталкивания Fот постоянных магнитов больше G·Sin0°. Правая часть формулы стабильного состояния объясняет, что пары постоянных магнитов 2 и 10, 2 и 7 не находятся под какой-либо внешней нагрузкой G и смещение оси 6 в сторону от ее вертикали по горизонтали исключается.

При расположении подшипника скольжения с отклонением от горизонтали на угол устройство подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально   расположенной несущей осью вращения, патент № 2328630 соответственно полная нагрузка G перераспределяется по парам постоянных магнитов (2, 10 и 2, 7), соответственно углу устройство подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально   расположенной несущей осью вращения, патент № 2328630 находятся также под частичной нагрузкой G. Подшипник скольжения работоспособен стабильно, так как согласно правой части формулы стабильного состояния Fот>G·Sinустройство подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально   расположенной несущей осью вращения, патент № 2328630 , где устройство подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально   расположенной несущей осью вращения, патент № 2328630 <90°, суммарная сила отталкивания F от всех пар постоянных магнитов значительно больше полной нагрузки G.

Пример. Подшипник скольжения из постоянных магнитов с вертикально расположенной несущей осью вращения.

Конструктивные параметры устройства.

Общий диаметр оси G с установленными на ней постоянными магнитами 7 равен: устройство подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально   расположенной несущей осью вращения, патент № 2328630 =25×10-3 м.

Длина постоянных магнитов 7 равна: l=30×10-3 м.

Суммарная рабочая площадь постоянных магнитов 7 равна: S=2355×10 -6 м2.

Диаметр диска 8 равен: устройство подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально   расположенной несущей осью вращения, патент № 2328630 =62×10-3 м.

Длина ленты толщиной 5×10-3 м и шириной 20,6×10 -3 м ленточного кольца 9 равна: lл =226,08×10-3 м.

Установленные магнитные элементы 2, 10 и 11 имеют длину 20,6×10 -3 м, ширину 11,8×10-3 м и толщину 6,2×10-3 м.

Технологические параметры устройства.

Сила отталкивания магнитного элемента равна: Fот=11,3 Н. Площадь рабочей поверхности полюса магнитного элемента равна: Sп.м. =221,76×10-6 м2 .

Магнитные элементы 11 установлены сверху и снизу по краю диска 8, а также снизу по его центру. На внутренней поверхности корпуса 1 установлены магнитные элементы 2. Они расположены напротив одноименными полюсами к магнитным элементам 11. По наружной поверхности ленточного кольца 9 и по внутренней поверхности корпуса 1 установлены противоположно навстречу одноименными полюсами соответственно магнитные элементы 10 и 2.

Воздушный зазор между одноименными полюсами постоянных магнитов равен: устройство подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально   расположенной несущей осью вращения, патент № 2328630 =10,2×10-3 м.

Нагрузка на верхнем конце оси G равна: G=78,43 Н.

Суммарная сила отталкивания снизу диска 8 равна: устройство подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально   расположенной несущей осью вращения, патент № 2328630

Суммарная сила отталкивания сверху диска 8 равна: устройство подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально   расположенной несущей осью вращения, патент № 2328630

Суммарная сила отталкивания по ленточному кольцу 9 равна:

устройство подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально   расположенной несущей осью вращения, патент № 2328630

При наклоне всей системы устройства на угол устройство подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально   расположенной несущей осью вращения, патент № 2328630 =0° подшипник скольжения находится в рабочем положении с вертикально установленной осью вращения. Суммарная сила отталкивания 180,13 Н, направленная перпендикулярно к диску 8, значительно больше нагрузки G и обеспечивает условия стабильной работы подшипника скольжения. Ленточное кольцо 9 при этом не имеет какой-либо внешней нагрузки и дополнительно обеспечивает неизменность вертикальности оси вращающейся части подшипника скольжения, несущего нагрузку, равную 78,43 Н.

При угле наклона, например, устройство подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально   расположенной несущей осью вращения, патент № 2328630 =30°, часть нагрузки, равная 39,22 Н, воздействует на ленточное кольцо 9. Эта часть нагрузки нейтрализуется суммарной силой отталкивания, равной 118,65 Н, ленточного кольца 9. В создавшихся условиях наклона под углом 30° обеспечивается неизменное расположение оси вращения в системе устройства, а следовательно, и стабильная работа подшипника скольжения.

Условия стабильности работы: Fотустройство подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально   расположенной несущей осью вращения, патент № 2328630 G·Sinустройство подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально   расположенной несущей осью вращения, патент № 2328630

- по диску 8, 180,13>78,43×Sin(90-30°)

- по ленточному кольцу 9, 118,65>78,43×Sin30°.

Использование в промышленности предложенного устройства подшипника скольжения из постоянных магнитов с вертикально расположенной несущей осью вращения позволит расширить их ассортимент, снизить энергозатраты и стоимость за счет исключения дорогостоящего дефицитного смазочного материала, а также в роторных технологических процессах, предусматривающих плавное скоростное перемещение продукции, так как устройство одновременно обладает и амортизационными свойствами.

Предложенный подшипник скольжения, обладая исключительной новизной и, по существу, коэффициентом трения, равным нулю, предназначен для использования в устройстве, например, в части опоры для вертикально расположенной несущей оси, по заявке на изобретение от 28.07.2005 года с регистрационным №2005123992 "Способ получения электрического постоянного тока и устройство для его осуществления". Это позволит увеличить скорость вращения без дополнительных затрат, а значит повысить мощность и КПД предложенного генератора постоянного электрического тока.

Источники информации

1. В.И.Анурьев. Справочник конструктора машиностроителя, том 2, М., Машиностроение, 1983 год, стр.28-60.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2328630

patent-2328630.pdf

Класс F16C17/00 Подшипники скольжения

газотурбинный двигатель -  патент 2529294 (27.09.2014)
упорный подшипниковый узел -  патент 2529070 (27.09.2014)
подшипник скольжения -  патент 2528246 (10.09.2014)
подшипник в сборе -  патент 2526305 (20.08.2014)
подшипник, имеющий, по меньшей мере, две части, вращающиеся относительно друг друга -  патент 2522187 (10.07.2014)
беспроводная система измерения температуры опорных и упорных подшипников скольжения -  патент 2516918 (20.05.2014)
устройство для определения технического состояния подшипниковых узлов погружных электродвигателей -  патент 2510655 (10.04.2014)
радиально-осевой подшипник скольжения -  патент 2506468 (10.02.2014)
упорный подшипник скольжения -  патент 2505719 (27.01.2014)
машина и устройство для контролирования состояния предохранительного подшипника машины -  патент 2504701 (20.01.2014)

Класс F16C32/04 с использованием магнитных или электрических опор

Класс F16C39/06 магнитная 

способ управления компрессорным элементом в винтовом компрессоре -  патент 2529759 (27.09.2014)
машина и устройство для контролирования состояния предохранительного подшипника машины -  патент 2504701 (20.01.2014)
подшипниковое устройство (варианты) и подшипниковый кронштейн с магнитным радиальным и поддерживающим подшипниками для вращающейся машины (варианты) -  патент 2499167 (20.11.2013)
радиальный подшипник на магнитной подвеске -  патент 2446324 (27.03.2012)
магнитный подшипник на высокотемпературных сверхпроводниках (варианты) -  патент 2413882 (10.03.2011)
способ герметизации зазора между двумя поверхностями из магнитопроводящего и немагнитного материала с помощью магнитной жидкости -  патент 2397380 (20.08.2010)
подшипник скольжения с магнитопорошковой системой смазки -  патент 2385424 (27.03.2010)
сверхпроводящий магнитный подшипник и способ его изготовления -  патент 2383791 (10.03.2010)
устройство электромагнитной разгрузки радиальных опор -  патент 2357121 (27.05.2009)
способ работы подшипникового узла и подшипниковый узел -  патент 2347960 (27.02.2009)
Наверх