Газомагнитный подшипниковый узел с продольным расположением магнитопроводов
Предлагаемое техническое решение относится к области машиностроения и может быть использовано в машинах и узлах с вращающимися деталями. Ферромагнитный вал удерживается совместными усилиями газового смазочного слоя газостатического подшипника и магнитным полем четырех П-образных электромагнитов, охватывающих газостатический подшипник. Магнитопроводы установлены вдоль оси вала, намагничивающие катушки размещены на их ярмах. Четыре пары магнитных полюсов магнитопроводов расположены вокруг вала под углом 90 градусов друг к другу. Вместо четырех могут быть использованы три П-образных магнитопровода, имеющие три пары магнитных полюсов, расположеных вокруг вала под углом 120 градусов друг к другу. Данная конструкция позволяет получить необходимую площадь магнитных полюсов независимо от размеров газостатического подшипника. Совместное действие газовых и магнитных сил обеспечивает меньшее смещение вала при внешних нагрузках на вал, приводит к увеличению несущей способности и жесткости подшипникового узла, повышению надежности его работы. Продольное расположение магнитопроводов позволяет формировать магнитные потоки вдоль оси вала, которые практически не образуют паразитные вихревые токи. Тем самым устраняется магнитное торможение вала, резко уменьшается нагрев и связанное с ним тепловое расширение вала, снижаются потери мощности. Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является получение необходимой площади магнитных полюсов независимо от размеров газостатического подшипника и, как следствие, увеличение несущей способности и жесткости подшипникового узла. Газомагнитный подшипниковый узел предназначен для использования в высокоточных механообрабатывающих узлах с вращающимися деталями, в частности, в высокоскоростных шпиндельных узлах.
Предлагаемое техническое решение относится к области машиностроения и может быть использовано в машинах и узлах с вращающимися деталями.
Из существующего уровня техники известен подшипниковый узел содержащий вал, установленный в газостатическом подшипнике, камеру, находящуюся в корпусе подшипника, отверстия, выполненные во вкладыше подшипника, соленоид, установленный на валу, и магнит, по крайней мере, более одного, установленный между отверстиями вкладыша подшипника. RU 2347960 C1, опубл. 27.02.2009.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является обеспечение как можно меньшего смещения вала в бесконтактной опоре.
Данная задача достигается за счет того, что газомагнитный подшипниковый узел включает ферромагнитный вал, установленный в корпусе газостатического подшипника, камеру для подвода сжатого воздуха, отверстия, выполненные во вкладыше газостатического подшипника, четыре П-образных магнитопровода, охватывающие газостатический подшипник и установленные вдоль оси вала, намагничивающие катушки, размещенные на ярмах магнитопроводов, четыре пары магнитных полюсов, расположенные вокруг вала под углом 90 градусов друг к другу. Вместо четырех могут быть использованы три П-образных магнитопровода, соответственно три пары магнитных полюсов расположены вокруг вала под углом 120 градусов друг к другу.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является получение необходимой площади магнитных полюсов независимо от размеров газостатического подшипника и, как следствие, увеличение несущей способности и жесткости подшипникового узла.
Устройство поясняется фиг.1, на которой изображен общий вид газомагнитного подшипникового узла, и фиг.2, на которой изображен газостатический подшипник.
Газомагнитный подшипниковый узел включает ферромагнитный вал 1, установленный в корпусе 2 газостатического подшипника, камеру 3 для подвода сжатого воздуха, отверстия 4, выполненные во вкладыше 9 газостатического подшипника, четыре П-образных магнитопровода 5, охватывающие газостатический подшипник и установленные вдоль оси вала, намагничивающие катушки 6, размещенные на ярмах 7 магнитопроводов, четыре пары магнитных полюсов 8, расположенные вокруг вала под углом 90 градусов друг к другу.
Вместо четырех могут быть использованы три П-образных магнитопровода 5, соответственно три пары магнитных полюсов 8 расположены вокруг вала под углом 120 градусов друг к другу (на фиг. не показано).
Газомагнитный подшипниковый узел работает следующим образом. Через подводящую магистраль смазочный материал (газ, воздух) под давлением поступает через отверстия в камеру газостатического подшипника и оттуда через питающие отверстия в зазор между вкладышем и валом. Разница давления в нагруженной и ненагруженной частях вала создает несущую способность смазочного слоя, находящегося в зазоре. Одновременно полюса П-образных электромагнитов создают продольный магнитный поток, что вызывает магнитную силу, воздействующую на ферромагнитный вал. Тем самым разгружается газостатический подшипник и увеличивается несущая способность газомагнитного подшипникового узла в целом. Магнитное поле помогает центрировать вал в опоре и тем самым увеличивает жесткость подшипникового узла.
Продольное расположение магнитопроводов позволяет формировать магнитные потоки вдоль оси вала, которые практически не образуют паразитные вихревые токи. Тем самым устраняется магнитное торможение вала, резко уменьшается нагрев и связанное с ним тепловое расширение вала, снижаются потери мощности.
Наиболее рациональной областью применения предлагаемого технического решения являются высокоточные механообрабатывающие аппараты с вращающимися деталями, в частности высокоскоростные шпиндельные узлы.
Газомагнитный подшипниковый узел с продольным расположением магнитопроводов, включающий ферромагнитный вал, установленный в корпусе газостатического подшипника, камеру для подвода сжатого воздуха, отверстия, выполненные во вкладыше газостатического подшипника, отличающийся тем, что вдоль оси вала установлены четыре П-образных магнитопровода, при этом четыре П-образных магнита образуют четыре пары магнитных полюсов, расположенных вокруг вала под углом 90º друг к другу, или три П-образных магнитопровода, при этом соответственно три пары магнитных полюсов расположены вокруг вала под углом 120º друг к другу.
