本發(fā)明涉及靜壓軸承，具體涉及一種剛度可變的磁流變液靜壓軸承裝置。
背景技術(shù)：
1、靜壓軸承在重載、多源擾動等情況下表現(xiàn)出良好的潤滑支撐效果，因此多應(yīng)用于機(jī)床主軸。磁流變液作為一種能夠通過磁場來控制的智能流體材料，因其獨(dú)特的磁流變效應(yīng)，可將磁流變液作為可控潤滑劑用于靜壓軸承，通過控制外部磁場大小，實(shí)現(xiàn)了在不同載荷下靜壓軸承的間隙維持不變。目前，如何將磁流變液與靜壓軸承結(jié)合，以提高軸承的承載能力、回轉(zhuǎn)精度和承載轉(zhuǎn)矩一直是國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。
2、目前為止，已有許多研究對現(xiàn)有磁流變液靜壓軸承做出改進(jìn)，公告號為cn108612757b的中國發(fā)明專利公開了一種主動型磁流變液靜壓軸承，將磁流變液作為潤滑介質(zhì)，當(dāng)磁流變液流經(jīng)永磁體與通電線圈之間產(chǎn)生的穩(wěn)定磁場時流動阻力增加，使支承腔支承壓力升高，有效的提高了軸承的承載能力。公告號為cn114135582b的中國發(fā)明專利公開了一種磁流變液潤滑的半主動靜壓軸承裝置，借助兩個電渦流位移傳感器檢測傳動軸相對于靜壓軸承的位置，利用控制器動態(tài)地改變外置勵磁系統(tǒng)的輸入電流的大小，從而改變磁流變液的流變參數(shù)。
3、但是，現(xiàn)有的磁流變液靜壓軸承仍存在著負(fù)載能力不足、承載轉(zhuǎn)矩小，難以適應(yīng)強(qiáng)干擾的復(fù)雜多變工況等問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明提供了一種剛度可變的磁流變液軸承裝置，采用磁流變液作為潤滑介質(zhì)，分別借助軸承與轉(zhuǎn)軸上的兩組線圈，動態(tài)改變磁流變液的流變性質(zhì)，改變軸承剛度，增大軸承的承載轉(zhuǎn)矩，以適應(yīng)工況的變化。
2、本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種剛度可變的磁流變液靜壓軸承裝置，包括：軸承、永磁體、轉(zhuǎn)軸和軸向螺母；
3、所述軸承圓周外圍分布若干個徑向進(jìn)油孔，且徑向進(jìn)油孔與油腔相通，軸承圓周下方還開有徑向出油孔；
4、所述永磁體有多個，均勻鑲固于軸承上，通過軸向螺母進(jìn)行固定，且每兩個永磁體之間分布有剛度調(diào)節(jié)線圈；
5、所述轉(zhuǎn)軸為階梯軸，加工有若干軸頸且呈對稱分布，轉(zhuǎn)軸外側(cè)均勻分布多組轉(zhuǎn)軸線圈；
6、所述剛度調(diào)節(jié)線圈和轉(zhuǎn)軸線圈通電后，分別通過磁化封油邊，與永磁體產(chǎn)生的磁場疊加或相互作用，改變磁流變液的流變性質(zhì)。
7、優(yōu)選地，所述軸頸有5個，轉(zhuǎn)軸自左至右依次分為第一軸段、第二軸段、第三軸段、第四軸段和第五軸段；
8、所述第三軸段居中，第一軸段和第五軸段、第二軸段和第四軸段分別在第三軸段兩側(cè)，且相互對稱。
9、優(yōu)選地，所述第二軸段與第四軸段的軸頸上均加工有螺紋。
10、優(yōu)選地，所述軸承左右兩側(cè)還分別安裝有第一骨架密封和第二骨架密封，用于防止磁流變液軸向泄露。
11、優(yōu)選地，所述徑向進(jìn)油孔有四個，均勻分布于軸承圓周外圍；所述徑向出油孔有兩個：第一徑向出油孔和第二徑向出油孔，分別設(shè)置于軸承圓周下方兩側(cè)。
12、優(yōu)選地，所述永磁體外側(cè)為s極，內(nèi)側(cè)為n極，用于產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定磁場；所述軸向螺母有兩個：第一軸向螺母和第二軸向螺母，分別設(shè)置于永磁體兩側(cè)，對永磁體進(jìn)行軸向固定。
13、優(yōu)選地，所述剛度調(diào)節(jié)線圈通電電流可調(diào)節(jié)，剛度調(diào)節(jié)線圈通電后，內(nèi)側(cè)的第一封油邊被磁化，第一封油邊內(nèi)側(cè)為n極，外側(cè)為s極，與永磁體產(chǎn)生的磁場進(jìn)行疊加，改變磁流變液流過時流動阻尼，調(diào)節(jié)靜壓軸承剛度。
14、優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)軸線圈通電電流可調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)軸線圈通電后，內(nèi)側(cè)的第二封油邊被磁化，第二封油邊外側(cè)為n極，內(nèi)側(cè)為s極，與永磁體產(chǎn)生的磁場相互作用，促進(jìn)軸承與轉(zhuǎn)軸相對轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)矩。
15、優(yōu)選地，所述靜壓軸承剛度計(jì)算公式為：
16、；
17、式中，為無電流時靜壓軸承的基礎(chǔ)剛度，由永磁體磁場決定，為剛度調(diào)節(jié)系數(shù)，為剛度調(diào)節(jié)線圈的通電電流。
18、優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式為：
19、；
20、式中，為比例常數(shù)，與線圈匝數(shù)、磁場梯度及轉(zhuǎn)軸幾何參數(shù)相關(guān)，為轉(zhuǎn)軸線圈的通電電流。
21、本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：
22、1、本發(fā)明裝置采用磁流變液作為潤滑介質(zhì)，分別借助軸承與轉(zhuǎn)軸上的兩組線圈，動態(tài)改變磁流變液的流變性質(zhì)，解決了傳統(tǒng)液體潤滑在軸承高速運(yùn)行時，潤滑介質(zhì)粘度降低，使軸承承載能力降低的問題；
23、2、本發(fā)明裝置可通過控制剛度調(diào)節(jié)線圈和轉(zhuǎn)軸線圈通電電流的大小，迅速改變潤滑處磁流變液的阻尼和剛度，以便靈活改變軸承剛度，增大軸承的承載轉(zhuǎn)矩，提高軸承裝置的穩(wěn)定性，以適應(yīng)工況的變化。
1.一種剛度可變的磁流變液靜壓軸承裝置，其特征在于，包括：軸承(1)、永磁體(2)、轉(zhuǎn)軸(4)和軸向螺母；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛度可變的磁流變液靜壓軸承裝置，其特征在于，所述軸頸有5個，轉(zhuǎn)軸(4)自左至右依次分為第一軸段(8)、第二軸段(18)、第三軸段(16)、第四軸段(14)和第五軸段(13)；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的剛度可變的磁流變液靜壓軸承裝置，其特征在于，所述第二軸段(18)與第四軸段(14)的軸頸上均加工有螺紋。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛度可變的磁流變液靜壓軸承裝置，其特征在于，所述軸承(1)左右兩側(cè)還分別安裝有第一骨架密封(9)和第二骨架密封(12)，用于防止磁流變液軸向泄露。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛度可變的磁流變液靜壓軸承裝置，其特征在于，所述徑向進(jìn)油孔(7)有四個，均勻分布于軸承(1)圓周外圍；所述徑向出油孔有兩個：第一徑向出油孔(15)和第二徑向出油孔(17)，分別設(shè)置于軸承(1)圓周下方兩側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的剛度可變的磁流變液靜壓軸承裝置，其特征在于，所述永磁體(2)外側(cè)為s極，內(nèi)側(cè)為n極，用于產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定磁場；所述軸向螺母有兩個：第一軸向螺母(10)和第二軸向螺母(11)，分別設(shè)置于永磁體(2)兩側(cè)，對永磁體(2)進(jìn)行軸向固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的剛度可變的磁流變液靜壓軸承裝置，其特征在于，所述剛度調(diào)節(jié)線圈(3)通電電流可調(diào)節(jié)，剛度調(diào)節(jié)線圈(3)通電后，內(nèi)側(cè)的第一封油邊被磁化，第一封油邊內(nèi)側(cè)為n極，外側(cè)為s極，與永磁體(2)產(chǎn)生的磁場進(jìn)行疊加，改變磁流變液流過時流動阻尼，調(diào)節(jié)靜壓軸承剛度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的剛度可變的磁流變液靜壓軸承裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)軸線圈(5)通電電流可調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)軸線圈(5)通電后，內(nèi)側(cè)的第二封油邊被磁化，第二封油邊外側(cè)為n極，內(nèi)側(cè)為s極，與永磁體(2)產(chǎn)生的磁場相互作用，促進(jìn)軸承(1)與轉(zhuǎn)軸(4)相對轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸(4)轉(zhuǎn)矩。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的剛度可變的磁流變液靜壓軸承裝置，其特征在于，所述靜壓軸承剛度計(jì)算公式為：
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的剛度可變的磁流變液靜壓軸承裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)軸(4)轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式為：