如何製作磁軸承

① 磁軸承的基本內容

主動磁懸浮軸承(Active Magnetic Bearing),是一種應用轉子動力學、機械學、電工電子學、控制工程、磁性材料、測試技術、數字信號處理等綜合技術,通過受控磁場力將轉子和軸承分開,實現無機械接觸的新型高性能軸承。
由於不存在機械接觸,磁軸承具有無摩擦、無磨損、無需潤滑的特點,轉子可以高速旋轉,其轉速只受轉子材料強度的限制,功耗和雜訊極低,能適用於多種復雜的應用環境。磁軸承的另一個突出優點是轉子運行狀態可以由控制系統實時檢測,可以在線評估不平衡大小並能對不平衡進行主動控制,從而使轉子系統的控制達到很高的精度。磁軸承具有的這些特點,使它在很多應用領域內與傳統滾動軸承、油膜軸承以及氣體軸承相比具有明顯的優越性。

② 磁軸承的原理

利用電場力、磁場力使軸懸浮的滑動軸承。用電場力懸浮的為靜電軸承，用磁場力懸浮的為磁力軸承（見圖），用電場力和磁場力共同懸浮的為組合式軸承。後一種軸承既有電極又有磁極，在電路連接上使電容和電感相互對應調諧，其剛度比前兩者要高得多，而最大力所對應的位移卻很小。電磁軸承因軸與軸承無直接接觸，不需潤滑，能在真空中和很寬的溫度范圍內工作，摩擦阻力小，不受速度限制（有的轉速高達2300萬轉/分,線速度高達3倍音速）,使用壽命長,結構可多樣化。靜電軸承需要很大的電場強度,應用受到限制，只能在少數儀表中使用。磁力軸承具有較大的承載能力和剛度，已用於超高速列車、超高速離心機、水輪發電機、空間飛行器的角動量飛輪、流量計、密度計、功率表、真空泵、精密穩流器和陀螺儀等。隨著磁性材料和電子技術的發展，電磁軸承的應用正日益擴大。
電場力與電場強度、電位移和電極面積成正比，磁場力與磁場強度、磁感應強度和磁極面積成正比。適當選擇電場或磁場參數和幾何尺寸，可得到一定的軸承承載能力和剛度。靜電吸力或磁引力與物體間距離的平方成反比，根據安爾休定理，這種靜力學系統是靜不定的，所以除採用抗磁體或超導體的軸承外，在靜電場或靜磁場下工作的軸承是不穩定的。為使電磁軸承能穩定工作，必須採用伺服裝置或調整電路參數等方法進行控制。實際使用的電磁軸承一般由徑向軸承、推力軸承、伺服控制迴路、阻尼器、速度感測器或位置感測器等組成。

③ 磁力軸承的幾種典型的磁力軸承

1．永磁型磁力軸承
永磁型磁力軸承是由永久磁鐵製成的，可做成各種形狀。軸承的承載能力和剛度決定於永磁材料的種類，磁極的形狀、面積、厚度和配置方式，軸承間隙，以及軟磁鋼部分的尺寸。這種軸承的理論計算十分困難，常採用「實驗相似法」進行結構設計。即用實驗方法確定幾種典型軸承結構，測出其承載能力、剛度值。新設計軸承只要取相同的材料，結構形式與尺寸按比例確定，其性能即可按比例求出，如承載能力與軸承特徵尺寸的平方成比例等。
2．被動式交流激勵型磁力軸承
推力軸承通常都是成對組合式，每個軸承就是一個電磁鐵。鐵心幾何形狀一般為E形、U形或圓環形。調諧方式分串聯和並聯兩種。
一、特點與分類
1．特點
1.摩擦小，功耗低，可實現超高速運轉。
2.支承精度高，工作穩定，可靠。
3.可在高溫、深冷及真空環境下運轉。
4.結構復雜，要求條件苛刻，對環境有磁干擾，但無其他污染。
5.完全消除磨損，理論壽命是無限的
6.轉速只受軸承材料限制
7.精度高可達微米級
8.功耗為普通軸承的10%
9.阻尼、剛度可控，便於智能控制
10.轉子的運轉特性可以監控和控制
11.無潤滑、密封裝置，沒有環境污染
2．分類
磁力軸承根據其控制方式、磁能來源、結構形式等分類。此外，還可以按磁場類型劃分為永久磁鐵型、電磁鐵型和永久磁鐵—電磁鐵混合型。也可按軸承懸浮力類型劃分為吸力型和斥力型。超導磁力軸承還分為低溫超導和高溫超導兩種。
以上各種分類中不同類型之間還存在一些特殊限制，應特別注意。
①永磁型軸承只能是無源型(被動型)，而無源型軸承不可能在3個方向上都穩定，至少有1個方向應採用有源型。
②直流激勵型軸承只能是有源型(主動型)。
③純電磁鐵型軸承只能是5自由度控制型軸承，其體積、質量和功耗都比較大。
④斥力型磁力軸承，由於磁力利用率低，結構較吸力型復雜，一般很少採用。
二、磁力軸承的應用實例
1．機床中的應用 在機床主軸中的應用有限，屬試用性質。
(1)精密機床主軸
法國S2M公司製造了採用5自由度控制磁力軸承支承的精密主軸，其徑向軸承的dn值為4X106mm·r/min，軸頸線速度為200m/s，推力軸承的dn值為8X106mm·r/min，止推軸頸線速度為400m/s。
(2)超精透鏡車床
法國S2M公司由主動磁力軸承支承的超精透鏡車床主軸，轉速2000r/min，功率lkW，加工精度0．05ttm。
2．精密儀器中的應用
英國國家物理實驗室研製了採用磁浮導軌的自動分辨測量儀，在lkHz的頻帶內，支承剛度為175N/gm，解析度達0．1nm。
3．泵類中的應用
(1)血液泵
日本東京大學與NTN公司合作研製的磁力軸承血液泵。主軸由5自由度主動控制型磁力軸承支承，進口徑向軸承的承載能力為18N，出口軸承徑向承載能力為22N，推力軸承的承載能力為9．2N。
(2)循環泵 法國SEP公司採用S2M公司的主動型磁力軸承研製開發出火箭發動機用液氧、液氫循環泵。
4．空間技術中的應用
日本NAL&MELCO和NAL&TOSIBA公司用主動型磁力軸承支承空間姿態控制慣量輪。
5．物理實驗中的應用
(1)高精密粒子束變換器 德國Uranit公司推出了三種用磁力軸承支承轉子的粒子束變換器。
(2)中子選擇器
德國KFA公司製造的中子選擇器，採用單自由度被動型磁力軸承支承轉子，轉速為36000r/min

④ 請舉出在生產實踐和日常生活中應用滑動軸承的兩個實例

1、塑料軸承

常用塑料製作軸承、導軌、活塞環等摩擦副零件，例如水泵軸承，軋鋼機軸承，船尾軸承等，特別是可以用塑料製作無潤滑軸承。

T將聚四氟乙烯片材沖壓成唇型密封圈、軸瓦、活塞環和墊片等，成功地應用於帶式輸送機、打字機、縫紉機、電唱機唱盤、水泵、紡織機械和農業機械等設備上。

塑料具有質輕、絕緣、減摩、耐磨、自潤滑、耐腐蝕、成型工藝簡單、生產效率高等特點。和金屬材料比較，它們的摩擦學性能對環境溫度和濕度敏感、與粘彈性有關的特性顯著、機械強度底、彈性模量小，對潤滑油的吸附性差。

2、石墨軸承

碳石墨一般導電性好、耐熱、耐磨、有自潤滑性、高溫穩定性好，耐化學腐蝕能力強，熱導率比聚合物高，線脹系數小。在大氣和室溫條件下與鍍鉻表面的摩擦因數和磨損率都很低。但在濕度很低時會喪失潤滑性。：塗覆耐磨塗層能提高碳石墨的耐磨性。

石墨不但可作固體潤滑劑，可加入樹脂、金屬、陶瓷等材料中，增加這些材料的減摩性，還可直接作為摩擦副材料使用，如製作造紙、木材加工、紡織、食品等忌油場所的軸承，高溫滑動軸承，密封圈，活塞環，刮片等。

機械1工程用碳石墨材料的「類」代表符號為m，有4個系列：碳石墨材料、電化石墨材料、樹脂碳復合材料和金屬石墨材料。

3、電磁軸承

電磁軸承因軸與軸承無直接接觸，不需潤滑，能在真空中和很寬的溫度范圍內工作，摩擦阻力小，不受速度限制（有的轉速高達2300萬轉/分，線速度高達3倍音速），使用壽命長，結構可多樣化。靜電軸承需要很大的電場強度，應用受到限制，只能在少數儀表中使用。

磁力軸承具有較大的承載能力和剛度，已用於超高速列車、超高速離心機、水輪發電。

4、可傾瓦塊軸承

它比單油楔液體動壓徑向軸承的承載能力低，但回轉精度高，穩定性能好，廣泛用於高速輕載的機械中，如汽輪機和磨床等。瓦塊數目一般為3~

瓦塊的布置方式有載荷正對相鄰瓦塊支點之間和載荷正對某-瓦塊支點兩種。若載荷相同，後者軸的偏心率較小；若承受載荷最大的瓦面最小油膜厚度相同，前者承載能力高、功耗小、溫升低。

5、寶石軸承

寶石軸承英文名字jewel bearing；寶石軸承是用寶石等硬質材料製成的滑動軸承。寶石軸承主用於儀器儀表中。儀器儀表軸承承受載荷很小，但要旋轉精度高靈敏度好、使用壽命長。

⑤ 對於製造軸承，常有哪些材料選擇，及對於的熱處理工藝

軸承的材料太多了，一一說出還要寫出對應工藝，可以出書了。。。
就挑個用量最大的軸承鋼說吧，GCr15
常用加熱溫度（空氣電阻爐）：830~860度（具體看零件有效壁厚和熱處理前球化退火狀態，細的球化組織用下限，薄的復雜的零件用下限），淬火後硬度12mm有效壁厚以下的要求大於等於63HRC
回火：150~250度比較常見，組織為回火馬氏體，具有高耐磨性和高強度的組織