磁保持架純滾動軸承的優(yōu)點及缺點改進措施自從1760年，英國鐘表匠約翰?哈里森為制作H3航海計時計，發(fā)明了首個投入實際使用的帶保持架滾動軸承后，普通的有保持架的滾動軸承，一直是最簡單有效的減小滑動摩擦的機械部件。在這兩百六十多年滾動軸承的發(fā)展改進過程中，一直是對這種結構修修補補，始終沒有突破這種結構帶來的滑動摩擦，直到磁保持架滾動軸承的出現(xiàn)，才解決了取消保持架，實現(xiàn)簡單、有效、實用地消除主要的滑動摩擦的難題。磁保持架純滾動軸承突破了傳統(tǒng)滾動軸承依賴保持架的結構設計，其核心特征在于用磁場代替了保持架，使?jié)L動體在沒有機械保持架的情況下保持間距，從原理上突破了傳統(tǒng)的機械結構模型。這種變革性的設計理念，將會在滾動軸承領域引起一系列連鎖反應，例如，新型軟磁材料開發(fā)，永磁體的大規(guī)模應用，滾動軸承性能的大幅度提高，為現(xiàn)代工業(yè)追求高效、精密運轉提供了全新路徑。雖然磁保持架純滾動軸承的優(yōu)點突出，但也存在一些缺點，那就是因導體相對于磁體的運動而產生的渦流。這種渦流會使導體發(fā)熱，并且軸承轉速越快，產生的熱量越多。因此，需要采取散熱、減小渦流產生或消除渦流等措施，控制熱量的聚集，把軸承溫度控制在合理的范圍之內。純滾動軸承技術方案帶來的具體有益技術效果如下1.真正解決了影響滾動軸承壽命的關鍵因素——磨損，即滑動摩擦影響傳統(tǒng)滾動軸承壽命的主要因素就是磨損。在有保持架的滾動軸承中，保持架與滾動體之間的滑動摩擦會造成兩者之間相互磨損，一方面影響壽命，一方面影響精度。無保持架滾動軸承相鄰滾動體之間的滑動摩擦磨損，比有保持架的磨損更為嚴重。因此，不用保持架保持滾動體間距的純滾動軸承，消除了影響滾動軸承壽命和精度的主要因素，大幅提高了軸承的使用壽命、精度壽命和可靠性。在工業(yè)設備的長期運行過程中，軸承的壽命與可靠性直接關系到設備的整體穩(wěn)定性與維護成本。純滾動軸承通過先進的設計理念與優(yōu)化的制造工藝，成功突破了傳統(tǒng)軸承的壽命極限，為工業(yè)生產的高效、穩(wěn)定運行提供了堅實支撐。此外，純滾動軸承的無保持架設計，徹底消除了因保持架磨損導致的突發(fā)失效隱患。在一些對可靠性要求極高的關鍵設備中，如石油化工行業(yè)的大型壓縮機、礦山機械的主傳動系統(tǒng)等，純滾動軸承的高可靠性優(yōu)勢得以充分體現(xiàn)，有效避免了因軸承故障引發(fā)的生產事故，保障了生產的連續(xù)性與安全性。2.能夠把現(xiàn)有的軸承鋼滾動體軸承改造為純滾動工作方式現(xiàn)有的軸承鋼滾動體軸承，只要定制尺寸合適的磁體，并設置在相應的滾道附近，就能使軸承鋼滾動體軸承以純滾動方式工作。比如，在各個視頻平臺發(fā)布的“純滾動軸承”系列視頻中，“純滾動軸承11”和“純滾動軸承12”就是對現(xiàn)有軸承的改造。雖然兩個視頻分別演示的是推力軸承和徑向軸承，但兩者的滾動體保持間距的效果是一樣的。3.兼容現(xiàn)有的軸承鋼滾動軸承及其生產設備，快速形成產品對于現(xiàn)有的軸承鋼滾動體及其生產設備，完全不需要任何改造，就能適應純滾動軸承的技術方案。對于現(xiàn)有的軸承內外圈及其生產設備，只需要根據(jù)產品要求作小幅調整即可。因此，這種技術方案不需要開發(fā)新的生產設備，不需要對軸承的各個部分進行大幅改造，能使普通軸承和純滾動軸承的部件及生產設備相兼容，提高部件和設備的使用效率，可以使純滾動軸承快速、低成本形成成熟產品。4.使用電磁體，磁力可控，可調整預緊力、游隙等，動態(tài)補償精度，實現(xiàn)智能控制本技術方案可以使用電磁體，其磁力大小、有無可以根據(jù)需要控制。當軸承因為磨損而精度降低時，可以通過調整預緊力的大小，同時配合精度補償裝置，使軸承的精度不受影響。另外，磁場調控的靈活性為智能軸承的發(fā)展提供了可能，通過調節(jié)磁場強度可動態(tài)控制滾動體間距與運動狀態(tài)，實現(xiàn)自適應工作性能。這一技術有望在高速主軸、精密儀器及新能源裝備等領域率先落地，推動軸承由機械被動約束向主動智能控制躍遷，重塑高端裝備核心部件的技術格局。5.磁體設置在不動的內圈，既可抵消離心力，又可抵消引力阻力軸承在高速轉動時，滾動體會形成巨大的離心力，會對外圈形成巨大的壓力，這種壓力會對外圈造成破壞作用，使造成轉速不能進一步提高。當軸承內圈設置磁體時，磁體對軟磁材料滾動體的吸引力，會減小滾動體對外圈的壓力，能提高軸承的極限轉速，同時也能抵消吸引力引起的阻力。6.拉動磁體產業(yè)發(fā)展，擴大產業(yè)應用范圍，提高產業(yè)容量永磁體最大的應用領域就是永磁電動機。而永磁電動機的使用數(shù)量有限，因此，永磁體的使用數(shù)量也有限。相對于永磁電動機而言，軸承的使用數(shù)量要大得多。如果純滾動軸承得到大規(guī)模應用，將會使永磁體產業(yè)迎來爆發(fā)式增長，使永磁體產業(yè)大幅擴容，增加相關產業(yè)上下游需求，增加就業(yè)崗位。7.促進軟磁材料開發(fā)，形成新的產業(yè)集群 軟磁材料的應用絕大多數(shù)都集中在電機、變壓器、電磁鐵、電感元件等電磁相互轉換的應用場景，雖然對材料強度有一定要求，但并不是主要要求指標。純滾動軸承對軟磁材料的要求不同于普通軟磁材料。首先，軸承是承載負載的結構，材料需要達到足夠的機械強度，強度越高越好。其次，為了控制渦流熱的產生，要求軟磁材料有高電阻，電阻越高越好。因此，今后軟磁材料的開發(fā)又有了新的開發(fā)方向，那就是開發(fā)適用于純滾動軸承領域的軟磁材料。8.實現(xiàn)真正的純滾動軸承這種純滾動軸承的技術方案，完全可以實現(xiàn)理想狀態(tài)的純滾動工作方式，使理論研究有了實際應用。以發(fā)明申請的說明書附圖50為例，對純滾動工作方式進行說明。圖50是帶有傳統(tǒng)滾道的球形滾動軸承，內外圈是不銹鋼、陶瓷等非鐵磁性材料，磁環(huán)設置在滾道下方。當把內外圈傳統(tǒng)的機械滾動都去掉，只使用磁滾道對滾動體進行約束，就可以實現(xiàn)軸承理論上的純滾動工作方式。圖50內外圈是單磁環(huán)，因為磁滾道有邊際效應（參見“純滾動軸承”系列視頻中關于磁滾道的視頻），實際應用時，采用雙磁環(huán)效果會更好。這種工作方式對應的是“純滾動軸承”系列視頻中的“徑向球形純滾動軸承”和“徑向圓柱純滾動軸承”。為了提高軸承的可靠性，在軸承的磁滾道附近設置擋邊，防止?jié)L動體在意外情況下脫落。在正常情況下，擋邊與滾動體沒有接觸。在受到沖擊等情況下，可能與擋邊接觸，但很快就能在磁力的吸引下，回到正常的磁滾道。由于沒有滑動摩擦，可以不使用任何潤滑劑，因此，能應用在一些特殊的環(huán)境中，如真空、低溫、輻射、超凈等環(huán)境中。在現(xiàn)代工業(yè)生產中，對清潔生產環(huán)境的要求日益嚴格，尤其是在一些特殊領域，傳統(tǒng)軸承依賴潤滑油脂的特性成為了制約發(fā)展的瓶頸。而純滾動軸承的無油運轉特性，為這些領域帶來了全新的解決方案，從根本上解決了潤滑劑污染、泄漏及失效問題，開啟了清潔傳動的新時代。傳統(tǒng)滾動軸承在運行過程中，需要定期添加潤滑油脂，以減少滾動體與滾道之間的摩擦，防止磨損和過熱。然而，潤滑油脂的使用也帶來了一系列問題。在高真空環(huán)境下，如航天領域的衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)、空間望遠鏡的驅動機構等，真空度可達10??Pa，傳統(tǒng)潤滑油脂會因揮發(fā)而失效，不僅無法起到潤滑作用，還可能污染周圍的精密儀器設備，影響其正常運行。在核工業(yè)場景中，輻照劑量超10?Gy，潤滑油脂在強輻射作用下會迅速變質，失去潤滑性能，甚至產生有害物質，威脅設備安全與操作人員健康。純滾動軸承憑借其獨特的純滾動設計，無需潤滑油脂即可穩(wěn)定運行。在上述高真空和強輻射環(huán)境中，純滾動軸承能夠可靠工作，避免了潤滑劑揮發(fā)或變質帶來的風險。在食品醫(yī)藥生產線上，這一特性更是具有不可替代的優(yōu)勢。食品和藥品的生產過程對衛(wèi)生標準要求極高，哪怕是微量的油脂殘留都可能對產品質量造成潛在威脅，引發(fā)食品安全問題或藥品質量不合格。純滾動軸承的無油運轉特性，完全消除了這一隱患，為食品醫(yī)藥行業(yè)的安全生產提供了有力保障。在現(xiàn)代工業(yè)生產中，尤其是在對噪聲控制要求嚴格的精密儀器和高端裝備領域，軸承的噪聲水平直接影響到設備的性能與使用體驗。純滾動軸承通過獨特的設計與先進的制造工藝，成功解決了傳統(tǒng)滾動軸承的噪聲問題，為用戶帶來了靜音、平穩(wěn)的精密傳動體驗。傳統(tǒng)滾動軸承在運轉過程中，保持架的振動以及滾動體與滾道之間的打滑現(xiàn)象是主要的噪聲源。保持架在帶動滾動體旋轉時，由于自身的質量不平衡以及與滾動體、內外圈之間的間隙配合，會產生周期性的振動，這種振動通過軸承座傳遞到設備外殼，進而產生噪聲。滾動體在高速運轉時，若與滾道之間的摩擦力不均勻，就會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，產生高頻噪聲。在一些對噪聲敏感的環(huán)境中，如醫(yī)療影像設備、光學儀器等，這些噪聲不僅會干擾操作人員的工作，還可能影響設備的檢測精度和數(shù)據(jù)穩(wěn)定性。在醫(yī)療影像設備中，如CT機、核磁共振成像儀等，純滾動軸承的靜音特性確保了設備在運行過程中不會產生干擾檢測數(shù)據(jù)的噪聲，提高了影像的清晰度和診斷的準確性。在高端數(shù)控機床中，純滾動軸承實現(xiàn)了“毫米級精度加工時的環(huán)境級靜音”，為精密加工提供了安靜、穩(wěn)定的工作環(huán)境，提升了加工質量和操作人員的工作舒適度。9.磁懸浮保護軸承在人們的普遍觀念中，磁懸浮軸承就是零摩擦、零接觸的軸承，與滾動軸承毫無關系。而實際上，磁懸浮軸承在停用、啟動前或故障時，都需要滾動軸承的保護與配合。而純滾動軸承就可以擔任這個角色，特別是純滾動軸承采用電磁體時，磁懸浮軸承速度較低，可以用較大的磁力使?jié)L動體保持間距。當磁懸浮軸承高速穩(wěn)定轉動時，純滾動軸承由于離心力和慣性作用，滾動體自動保持間距，不需要磁力保持間距，就可以減小甚至斷開純滾動軸承電磁體的電能供應，以減小渦流熱的產生。在停用或故障時，接通或加大電流，使純滾動軸承正常工作。這種純滾動軸承要比普通的磁懸浮保護軸承壽命長得多。10.噪音小純滾動軸承沒有保持架與滾動體之間的滑動摩擦，噪音大幅減小。同時，磁體的存在可以減小軸承滾動體的不規(guī)則運動和各個部分震動形成的噪音，使軸承工作更安靜。渦流熱的解決方法1.普通的潤滑油冷卻在普通的應用領域，可以采用常規(guī)的潤滑油作為冷卻劑對軸承冷卻。2.磁體位置調整在一般轉速的條件下，當軸承轉速相同的情況下，并且外圈不動，內圈轉動的情況下，磁體設置在外圈，外圈與磁體沒有相對運動，不會產生渦流熱。內圈與磁體有相對運動，會產生渦流熱。如果磁體設置在內圈，則內圈沒有渦流熱，外圈有渦流熱。這種情況下外圈渦流熱大于內圈渦流熱，因此，為控制渦流熱，優(yōu)先選擇磁體設置在外圈。3.磁場強度與轉速匹配磁場強度越大，磁體保持滾動體間距的能力越強，同時渦流熱的產生越多。因此，為了控制渦流熱的產生，要根據(jù)軸承應用的最大轉速以及采取的冷卻措施，確定磁場的強度。4.距離調節(jié)法在永磁體磁場強度不變的情況下，通過調節(jié)磁體與軸承之間的距離，可以達到調節(jié)軸承與磁體之間磁感應強度的效果，以達到控制渦流熱的目的。5.采用高電阻軟磁材料渦流熱的產生與軸承材料的電阻息息相關。軸承組成的材料電阻越大，在相同的轉速條件下，渦流熱的產生就會越少。因此，采用高電阻的軟磁材料，就會顯著減少渦流熱的產生?，F(xiàn)有的鐵基非晶態(tài)合金、高熵軟磁合金等軟磁材料的綜合性能基本可以達到軸承鋼標準，為高性能的軟磁材料軸承開發(fā)奠定堅實基礎。另外，開發(fā)符合軸承要求的更好性能的軟磁材料，將成為今后軟磁材料開發(fā)的重要研究方向。例如，具有軟磁材料性能的陶瓷材料，高強度、高彈性模量和高可塑性的軟磁材料等等。6.磁場消除法渦流熱的產生是因為磁場的存在，因此，消除磁場就不會有渦流熱的產生。軸承開始轉動的時候，磁場保持滾動體間距。當軸承達到一定轉速，由于離心力的慣性作用，滾動體間距會保持不變。這時，只有軸承轉速不變，滾動體之間的間距就會保持不變，就不需要磁場保持間距。如果磁體是電磁體，那么斷開電流就消除了磁場，就不會產生渦流熱了。如果是永磁體，利用機械開關屏蔽掉磁場，就可以消除渦流熱。很多應用場景都是處于穩(wěn)定的轉動狀態(tài)，就可以利用這種方法消除渦流熱，例如，穩(wěn)定整體的換氣扇、發(fā)電機組等等。純滾動軸承的出現(xiàn)，不僅是一次產品迭代，更是對機械傳動底層邏輯的重構。隨著材料科學（如碳納米管增強軸