Ce înseamnă un rulment fluid-dinamic pe un răcitor? Unități de ax cu rulmenți hidrodinamici

În care un strat subțire de lichid percepe sarcina directă de la arbore.

Rulmenții hidraulici și pneumatici sunt adesea utilizați pentru sarcini mari, viteze mari și acolo unde este necesară o potrivire precisă a arborelui atunci când rulmenții convenționali cu bile generează prea multe vibrații, prea mult zgomot sau nu sunt potriviti pentru echipamente compacte sau durabilitate. Sunt folosite din ce în ce mai des din cauza costului în scădere. De exemplu, hard disk-urile computerelor care au un arbore de motor electric montat pe rulmenti hidraulici sunt mai silențioase și mai ieftine decât cele cu rulmenți cu bile.

Principiul de funcționare

Avantaje și dezavantaje

Avantaje

• Rulmenții hidraulici și pneumatici, în general, au coeficienți de frecare foarte mici - mult mai mici decât rulmenții mecanici. Principala sursă de frecare este vâscozitatea unui lichid sau gaz. Deoarece gazul are o vâscozitate mai mică decât lichidul, rulmenții gaz-statici sunt printre rulmenții cu cei mai mici coeficienți de frecare. Cu toate acestea, cu cât vâscozitatea lichidului este mai mică, cu atât scurgerea este mai mare, ceea ce necesită costuri suplimentare pentru pomparea lichidului (sau a gazului) în rulment. Acești rulmenți necesită și etanșări și cu cât etanșarea este mai bună, cu atât forțele de frecare sunt mai mari.

• La sarcini mari, jocul dintre suprafețe la rulmenții hidraulici se modifică mai puțin decât la rulmenții mecanici. Rigiditatea lagărului poate fi considerată o funcție simplă a presiunii medii a fluidului și a suprafeței lagărului. În practică, când sarcina pe arbore este mare și jocul dintre suprafețele lagărului scade, presiunea fluidului sub arbore crește, forța de rezistență la fluid crește foarte mult și astfel jocul rulmentului este menținut.
  Cu toate acestea, la rulmenții cu sarcină scăzută, cum ar fi rulmenții din unitățile de disc, rigiditatea rulmenților cu rulare este de ordinul a 10 7 MN / m, în timp ce la rulmenții hidraulici ~ 10 6 MN / m. Din acest motiv, pentru a crește rigiditatea, unii rulmenți hidraulici, în special rulmenții hidrostatici, sunt proiectați pentru a fi preîncărcați.

• Datorită modului în care funcționează, rulmenții hidraulici au adesea proprietăți semnificative de amortizare.

• Rulmenții hidraulici și pneumatici sunt în general mai silențiosi și generează mai puține vibrații decât rulmenții cu rulare (datorită forțelor de frecare mai uniform distribuite). De exemplu, hard disk-urile realizate cu rulmenți hidraulici (pneumatici) au un nivel de zgomot al rulmentului / motorului de 20-24 dB, care nu este cu mult mai mult decât zgomotul de fond într-o cameră închisă. Discurile cu rulmenți sunt cu cel puțin 4 dB mai silențioase.

• Rulmenții hidraulici sunt mai ieftini decât rulmenții convenționali la aceeași sarcină. Rulmenții hidraulici și pneumatici au un design simplu. În schimb, rulmenții conțin role sau bile care au o formă complexă și necesită o precizie ridicată de fabricație - este foarte dificil să se producă suprafețe de rulare perfect rotunde și netede. La rulmenții mecanici la viteze mari de rotație, suprafețele sunt deformate din cauza forței centrifuge, în timp ce rulmenții hidraulici și pneumatici se auto-corectă pentru mici abateri ale formei pieselor rulmentului.

De asemenea, majoritatea rulmenților hidraulici și pneumatici necesită întreținere mică sau deloc. În plus, au o durată de viață aproape nelimitată. Rulmenții de rulare convenționali au o durată de viață mai scurtă și necesită lubrifiere, inspecție și înlocuire regulată.

• Rulmenții hidrostatici și mulți de aer sunt mai complexi și mai scumpi decât rulmenții hidrodinamici datorită pompei.

dezavantaje

• Rulmenții fluidodinamici disipă de obicei mai multă energie decât rulmenții cu bile.

• Disiparea energiei în rulmenți, precum și rigiditatea și proprietățile lor de amortizare sunt foarte dependente de temperatură, ceea ce complică proiectarea și funcționarea rulmentului într-un interval larg de temperatură.

• Rulmenții hidraulici și de aer se pot bloca brusc sau se pot prăbuși în situații critice. Rulmenții cu bile eșuează adesea treptat, acest proces este însoțit de apariția de zgomot străin și de reacție.

• Dezechilibrul arborelui și al altor piese la rulmenții hidraulici și pneumatici este mai mare decât dezechilibrul rulmenților cu bile, ceea ce duce la o precesiune mai severă, ducând la o reducere a duratei de viață a rulmentului și la deteriorarea indicatorilor de calitate ai acestuia. ] .

• Un alt dezavantaj al rulmenților hidraulici și pneumatici este scurgerea de lichid sau gaz în exteriorul rulmentului; reținerea lichidului sau a gazului în interiorul unui rulment poate fi dificilă. Tornii de rulment hidraulici și de aer sunt adesea instalați în șiruri duble și triple pentru a evita scurgerile dintr-o parte. Rulmenții hidraulici care folosesc ulei nu sunt utilizați acolo unde scurgerile de ulei în mediu sunt inacceptabile sau unde întreținerea nu este fezabilă din punct de vedere economic.

Aplicarea rulmenților fluidodinamici

Rulmenții hidrodinamici sunt cei mai folosiți în mașini datorită simplității lor de proiectare, deși în perioadele de pornire și oprire, la viteze mici, funcționează în condiții de ungere la limită sau chiar de frecare „uscata”.

• Unul dintre principalele exemple ale regimului de frecare hidrodinamică din viața de zi cu zi sunt rulmenții arborelui cotit și ai arborelui cu came ai unui motor cu ardere internă, în care, în timpul funcționării sale, o pană de ulei este menținută în mod constant datorită vâscozității uleiului și a vitezei rapide. rotația arborelui. Uzura arborelui principal are loc în momentul pornirii și opririi motorului, când turațiile arborelui sunt insuficiente pentru a menține pană de ulei și frecarea devine frecare limită.
• În mașinile-unelte moderne de precizie care funcționează sub sarcini ușoare, în special în șlefuire
• Utilizarea lagărelor de alunecare hidrodinamice în locul lagărelor de rulare în hard disk-urile computerelor face posibilă reglarea vitezei de rotație a axului într-o gamă largă, reducerea zgomotului și efectul vibrațiilor asupra funcționării dispozitivelor, crescând astfel rata de transfer de date și asigurând siguranța informațiilor înregistrate, precum și crearea de hard disk-uri mai compacte (0,8 inchi). Cu toate acestea, există o serie de dezavantaje: pierderi mari prin frecare și, în consecință, eficiență redusă (0,95 ... 0,98); nevoia de lubrifiere continuă; uzura neuniformă a rulmentului și a jurnalului; utilizarea materialelor scumpe pentru fabricarea rulmenților.
• În pompe, de exemplu, în pompa de circulație a reactorului RBMK-1000.
• În ventilatoare pentru răcirea unui computer personal. Utilizarea acestui tip de rulment poate reduce zgomotul și poate îmbunătăți eficiența sistemului de răcire. Chiar și inițial, un rulment dinamic fluid este mai silențios decât un rulment simplu. După încheierea unei anumite perioade de funcționare, acesta nu își pierde proprietățile acustice și nu devine mai zgomotos, spre deosebire de alți rulmenți.

Aplicarea rulmenților gazodinamici

Note (editare)

Literatură

• Mașini de tăiat metal: Manual / V.E. Push, Moscova: Inginerie mecanică, 1986.- 564 p.

Conținutul articolului

ȚINÂND, o unitate structurală de mașini și mecanisme care susține sau ghidează un arbore sau o axă rotativă. Dacă fusul arborelui din rulment alunecă direct pe suprafața rulmentului, atunci se numește rulment cu manșon. Dacă există bile sau role între suportul arborelui și suprafața lagărului, atunci un astfel de rulment se numește rulment de rulare. Scopul rulmentului este de a reduce frecarea dintre părțile mobile și staționare ale mașinii, deoarece frecarea este asociată cu pierderea de energie, încălzirea și uzura.

Lagăre simple.

Un rulment simplu este un suport metalic masiv cu un orificiu cilindric, în care este introdus un manșon, sau o inserție, din material antifricțiune. Toronul, sau trunionul, al arborelui intră în alezajul manșonului lagărului cu un joc mic. Pentru a reduce frecarea și uzura, rulmentul este de obicei lubrifiat, astfel încât arborele să fie separat de bucșă printr-o peliculă de lichid uleios vâscos. Performanța unui lagăr de alunecare este determinată de dimensiunile acestuia (lungime și diametru), precum și de vâscozitatea lubrifiantului și de viteza de rotație a arborelui.

Lubrifiere.

Orice lichid suficient de vâscos poate fi folosit pentru a lubrifia rulmentul lizibil - ulei, apă, benzină și kerosen, apă și emulsii de ulei și, în unele cazuri, chiar gaze (de exemplu, aer încălzit și produse de combustie în motoarele cu reacție) și metale lichide. De asemenea, sunt utilizați lubrifianții plastici și solizi ("grăsime"), dar proprietățile lor de lubrifiere sunt diferite de cele ale lichidelor și gazelor. În cazurile în care circulația naturală a lubrifiantului în rulment nu este suficientă pentru a-l răci, este prevăzut un sistem de circulație forțată cu radiatoare care emit căldură și radiatoare.

Rulmenți hidrostatici.

Un rulment cu manșon în care lubrifierea este furnizată sub presiune (de obicei de o pompă de ulei) dintr-o sursă externă se numește rulment hidrostatic. Capacitatea portantă a unui astfel de rulment este determinată în principal de presiunea lubrifiantului furnizat și nu depinde de viteza periferică a arborelui.

Rulmenti hidrodinamici.

Un rulment cu manșon lubrifiat poate fi considerat o pompă. Pentru a muta un mediu vâscos dintr-o regiune de joasă presiune într-o regiune de înaltă presiune, este necesar să consumați energie dintr-o sursă externă. Unsoarea care aderă la suprafețele de contact, atunci când arborele se rotește, rezistă la abraziune completă și este presată în zona în care presiunea crește, menținând astfel un spațiu între aceste suprafețe. Un rulment cu manșon, în care se creează o zonă de înaltă presiune în modul descris, care menține sarcina, se numește hidrodinamic.

Rulmenți de rulare.

Într-un rulment, frecarea de alunecare este înlocuită cu frecarea de rulare, reducând astfel pierderile de energie prin frecare și reducând uzura.

Rulmenți cu bile.

Cel mai comun rulment de rulare este rulmentul cu bile. Forma canelurilor (cailor de rulare) inelelor interioare și exterioare ale unui rulment trebuie să fie controlată foarte precis în timpul fabricării, astfel încât, pe de o parte, să nu existe alunecarea bilelor în raport cu inelul și, pe de altă parte, , au o suprafață portantă suficient de mare. Separatorul stabilește poziția exactă a bilelor și previne frecarea lor reciprocă. Pe lângă rulmenții cu un singur rând, se produc rulmenți cu două și mai multe rânduri de bile (cu două rânduri, cu mai multe rânduri), precum și rulmenți de alte modele.

Rulmenti.

Rulmenții cu role din rulmenții sunt role - cilindrice, în formă de butoi, conice, în formă de ac sau răsucite. Modelele de rulmenți cu role sunt, de asemenea, variate.

Lubrifiere.

Durata de viață a rulmenților cu role este determinată de uzura prin oboseală a bilelor (rolelor) și a căilor de rulare din inele, care necesită, de asemenea, lubrifiere pentru a reduce frecarea și uzura. Temperatura de funcționare este importantă, deoarece la temperaturi ridicate, nu numai că afectează dilatarea termică inegală a elementelor lagărelor, ceea ce duce la o alunecare crescută și, prin urmare, la uzură, dar scade și duritatea materialelor rulmentului.

Materiale pentru rulmenți.

Lagărele lipite sunt fabricate dintr-o varietate de metale, aliaje, materiale plastice, compozite și alte materiale. Pentru o lungă perioadă de timp, principalul material al rulmentului a fost babbitt, patentat de A. Babbitt în 1839. Acest aliaj pe bază de staniu sau plumb cu mici adaosuri de antimoniu, cupru, nichel etc. permite o serie de opțiuni de compoziție care diferă în relație. continutul componentelor. Aliajele Babbitt au devenit, parcă, standardul pentru evaluarea altor materiale pentru rulmenți, printre care se numără combinații de materiale care s-au dovedit bine individual: babbitt și oțel; babbitt, oțel și bronz; plumb cu indiu; argint și oțel; grafit și bronz. Nylonul și teflonul, care nu necesită lubrifiere, se remarcă printre materialele plastice pentru rulmenți lipiți. Grafitul de carbon, cermeturile și compozitele sunt, de asemenea, utilizate ca materiale pentru bucșele lagărelor cu manșon.

Conținutul articolului

ȚINÂND, o unitate structurală de mașini și mecanisme care susține sau ghidează un arbore sau o axă rotativă. Dacă fusul arborelui din rulment alunecă direct pe suprafața rulmentului, atunci se numește rulment cu manșon. Dacă există bile sau role între suportul arborelui și suprafața lagărului, atunci un astfel de rulment se numește rulment de rulare. Scopul rulmentului este de a reduce frecarea dintre părțile mobile și staționare ale mașinii, deoarece frecarea este asociată cu pierderea de energie, încălzirea și uzura.

Lagăre simple.

Un rulment simplu este un suport metalic masiv cu un orificiu cilindric, în care este introdus un manșon, sau o inserție, din material antifricțiune. Toronul, sau trunionul, al arborelui intră în alezajul manșonului lagărului cu un joc mic. Pentru a reduce frecarea și uzura, rulmentul este de obicei lubrifiat, astfel încât arborele să fie separat de bucșă printr-o peliculă de lichid uleios vâscos. Performanța unui lagăr de alunecare este determinată de dimensiunile acestuia (lungime și diametru), precum și de vâscozitatea lubrifiantului și de viteza de rotație a arborelui.

Lubrifiere.

Orice lichid suficient de vâscos poate fi folosit pentru a lubrifia rulmentul lizibil - ulei, apă, benzină și kerosen, apă și emulsii de ulei și, în unele cazuri, chiar gaze (de exemplu, aer încălzit și produse de combustie în motoarele cu reacție) și metale lichide. De asemenea, sunt utilizați lubrifianții plastici și solizi ("grăsime"), dar proprietățile lor de lubrifiere sunt diferite de cele ale lichidelor și gazelor. În cazurile în care circulația naturală a lubrifiantului în rulment nu este suficientă pentru a-l răci, este prevăzut un sistem de circulație forțată cu radiatoare care emit căldură și radiatoare.

Rulmenți hidrostatici.

Un rulment cu manșon în care lubrifierea este furnizată sub presiune (de obicei de o pompă de ulei) dintr-o sursă externă se numește rulment hidrostatic. Capacitatea portantă a unui astfel de rulment este determinată în principal de presiunea lubrifiantului furnizat și nu depinde de viteza periferică a arborelui.

Rulmenti hidrodinamici.

Un rulment cu manșon lubrifiat poate fi considerat o pompă. Pentru a muta un mediu vâscos dintr-o regiune de joasă presiune într-o regiune de înaltă presiune, este necesar să consumați energie dintr-o sursă externă. Unsoarea care aderă la suprafețele de contact, atunci când arborele se rotește, rezistă la abraziune completă și este presată în zona în care presiunea crește, menținând astfel un spațiu între aceste suprafețe. Un rulment cu manșon, în care se creează o zonă de înaltă presiune în modul descris, care menține sarcina, se numește hidrodinamic.

Rulmenți de rulare.

Într-un rulment, frecarea de alunecare este înlocuită cu frecarea de rulare, reducând astfel pierderile de energie prin frecare și reducând uzura.

Rulmenți cu bile.

Cel mai comun rulment de rulare este rulmentul cu bile. Forma canelurilor (cailor de rulare) inelelor interioare și exterioare ale unui rulment trebuie să fie controlată foarte precis în timpul fabricării, astfel încât, pe de o parte, să nu existe alunecarea bilelor în raport cu inelul și, pe de altă parte, , au o suprafață portantă suficient de mare. Separatorul stabilește poziția exactă a bilelor și previne frecarea lor reciprocă. Pe lângă rulmenții cu un singur rând, se produc rulmenți cu două și mai multe rânduri de bile (cu două rânduri, cu mai multe rânduri), precum și rulmenți de alte modele.

Rulmenti.

Rulmenții cu role din rulmenții sunt role - cilindrice, în formă de butoi, conice, în formă de ac sau răsucite. Modelele de rulmenți cu role sunt, de asemenea, variate.

Lubrifiere.

Durata de viață a rulmenților cu role este determinată de uzura prin oboseală a bilelor (rolelor) și a căilor de rulare din inele, care necesită, de asemenea, lubrifiere pentru a reduce frecarea și uzura. Temperatura de funcționare este importantă, deoarece la temperaturi ridicate, nu numai că afectează dilatarea termică inegală a elementelor lagărelor, ceea ce duce la o alunecare crescută și, prin urmare, la uzură, dar scade și duritatea materialelor rulmentului.

Materiale pentru rulmenți.

Lagărele lipite sunt fabricate dintr-o varietate de metale, aliaje, materiale plastice, compozite și alte materiale. Pentru o lungă perioadă de timp, principalul material al rulmentului a fost babbitt, patentat de A. Babbitt în 1839. Acest aliaj pe bază de staniu sau plumb cu mici adaosuri de antimoniu, cupru, nichel etc. permite o serie de opțiuni de compoziție care diferă în relație. continutul componentelor. Aliajele Babbitt au devenit, parcă, standardul pentru evaluarea altor materiale pentru rulmenți, printre care se numără combinații de materiale care s-au dovedit bine individual: babbitt și oțel; babbitt, oțel și bronz; plumb cu indiu; argint și oțel; grafit și bronz. Nylonul și teflonul, care nu necesită lubrifiere, se remarcă printre materialele plastice pentru rulmenți lipiți. Grafitul de carbon, cermeturile și compozitele sunt, de asemenea, utilizate ca materiale pentru bucșele lagărelor cu manșon.

Articolul a fost scris doar pentru a familiariza utilizatorii de internet cu principalele tipuri de rulmenți. Va fi util studenților instituțiilor de învățământ tehnic superior și, eventual, tinerilor specialiști.

Noi Nu suntem responsabili pentru daune directe, indirecte sau neintenționate cauzate ca urmare a utilizării informațiilor furnizate în acest articol.

Adresa permanentă a articolului:

Cu orice utilizare a acestui material, este necesară o referire la acesta!

De asemenea, puteți participa la scrierea unui articol, lăsând-vă completări, observatii si comentarii la adresa de email:Indicarea numelui autorului acestei sau acelei modificări este garantată!

Atenţie! Este disponibilă o nouă versiune a articolului! Mai multe detalii: http://www.prompk.ru/ntn-snr/e/about_bearings/about_bearing.htm

Discuție despre noua versiune a articolului:http://www.liveinternet.ru/users/prompk_ru/post205546614/

Principalele tipuri de rulmenți

Rulmenții sunt dispozitive tehnicefiindparte a suporturilor pentru axe și arbori rotativi. Ei percep sarcinile radiale și axiale aplicate arborelui sau axului și le transferă pe cadru, caroserie sau alte părți ale structurii. În același timp, trebuie să țină arborele în spațiu, să ofere rotație, balansare sau mișcare liniară cu pierderi minime de energie. Eficiența, performanța și durabilitatea mașinii depind în mare măsură de calitatea rulmenților.

În prezent, rulmenții sunt utilizați pe scară largă:

contact (avand suprafete de frecare) - rulmenti de rulare i si aluneca;

fără contact (fără suprafețe de frecare) - rulmenti magnetici.

După tipul de frecare, se disting:

lagăre de alunecare, în care suprafața de sprijin a osiei sau a arborelui alunecă de-a lungul suprafeței de lucru a rulmentului;

rulmenti de rularecare utilizează frecare de rulare datorită instalării de bile sau role între inelele de rulment în mişcare şi staţionare.

Lagăre simple

Schema schematică a unui suport cu lagăr cu manșon

Rulment cu manșoncadouri este un corp cu un orificiu cilindric în care este introdusă o inserție sau un manșon din material antifricțiune(se folosesc adesea metale neferoase) și un dispozitiv de lubrifiere. Există un spațiu între arbore și alezajul manșonului lagărului, care permite arborelui să se rotească liber. Pentru o funcționare cu succes a rulmentului, jocul este precalculat.

În funcție de proiectare, viteza periferică a trunionului, condițiile de funcționare, frecarea de alunecare este:

lichid, atunci când suprafețele arborelui și ale rulmentului sunt separate de un strat de lubrifiant lichid , fie nu există un contact direct între aceste suprafețe, fie are loc în zone separate;

limită - suprafețele arborelui și ale rulmentului sunt în contact complet sau în zone de mare lungime, iar lubrifiantul este sub forma unei pelicule subțiri ;

uscat - contact direct între arbore și suprafețele lagărelor pe toată lungimea sau pe secțiuni lungi , nu există lubrifiant lichid sau gazos;

gaz - suprafețele arborelui și rulmentului sunt separate printr-un strat de gaz, frecarea este minimă.

Tipuri de lubrifiere a rulmenților cu manșon

Principalele tipuri de lubrifiere	Lubrifianți și materiale pentru crearea de acoperiri lubrifiante. Opțiuni de lubrifiere
	În starea nanostructurată: C, BN, MoS2 şi WS2; Sub formă de acoperiri nanocompozite: WC/C, MoS2/C, WS2/C, TiC/C și nanodiamond; Sub formă de diamant și acoperiri de carbon asemănător diamantului: filme de diamant, carbon hidrogenat ( a - C: H ), carbon amorf ( A -C), nitrură de carbon ( C3N4 ) și nitrură de bor ( BN); Sub formă de acoperiri dure și superdure din VC, B4C, Al2O3, SiC, Si3O4, TiC, TiN, TiCN, AIN și BN, Sub formă de pelicule solzoase de MoS2 și grafit; Sub formă de filme nemetalice de dioxid de titan, fluorură de calciu, sticlă, oxid de plumb, oxid de zinc și oxid de staniu, Sub formă de peliculă de metale moi: plumb, aur, argint, indiu, cupru și zinc, Sub formă de compozite auto-lubrifiante din nanotuburi, polimeri, carbon, grafit și cermet, Sub formă de pelicule de fulgi de compuși de carbon: grafit fluorurat și fluorură de grafit; Carbon; Polimeri: PTFE, nailon și polietilenă, Grăsimi, săpun, ceară (acid stearic), Ceramica si cermet.
Lichid	Lubrifiere hidrodinamică: în strat gros și elastohidrodinamică; - ungere hidrostatica; - lubrifiere la presiune înaltă.
Film subtire	Lubrifiant mixt (semifluid); Lubrifiere limită.
	Lubrifiere gaz-dinamică

Există un număr mare de tipuri de rulmenți de alunecare: auto-aliniați, segmentați, auto-lubrifianți etc.

G)

a - aspectul,

b - un rulment sferic tipic cu o suprafață de alunecare de tip „metal-metal”,

c - un rulment sferic tipic cu o suprafață auto-lubrifiantă,

d - datorită posibilității de auto-aliniere și a percepției sarcinilor mari, rulmenții sferici sunt utilizați în unitățile de echipamente grele (de exemplu, într-un cilindru hidraulic de excavator)

Lagărele sferice sunt unul dintre puținele tipuri de lagăre care sunt standardizate și produse în serie de industrie

Lagăre simpleau urmatoarele avantaje:

permite viteză mare de rotație;

vă permit să lucrați în apă, cu sarcini de vibrații și șocuri;

economic pentru diametre mari de arbore;

posibilitate de instalare pe arbori, unde rulmentul trebuie despicat (pentru arbori cotiți);

admit reglementare degajare diferită și, prin urmare, exacte instalarea geometrică axa arborelui.

a - Motor ax HDD cu rulment de rulare,

b - Motor ax HDD cu rulment hidrodinamic,

c - locația lagărului hidrodinamic de alunecare în HDD (Hard Disk Drive)

Utilizarea lagărelor de alunecare hidrodinamice în locul lagărelor de rulare în HDD-ul computerului (Hard Disk Drive) face posibilă reglarea vitezei de rotație a axului într-o gamă largă (până la 20.000 rpm), reducerea zgomotului și efectul vibrațiilor asupra funcționării dispozitivelor. , crescând astfel rata de transfer de date, asigurând păstrarea informațiilor înregistrate și durata de viață a dispozitivului în ansamblu (până la 10 ani),și, de asemenea - pentru a crea un HDD mai compact (0,8 inchi)

Comparație între tipurile de rulmenți utilizate în axele HDD (Hard Disk Drive).

Cerințe HDD	Cerințe pentru rulmenți	Rulment de frecare	Rulment hidrodinamic		Aplicație tipică
			metal dur	din material poros *
Capacitate mare de depozitare	Bătăi simple				Computer personal, server
	Viteze mari de rotație
Nivel scăzut de zgomot	Nivel scăzut de zgomot				Computer utilizator (netbook-uri, SOHO)
Consum redus de curent	Cuplu redus
Rezistență la șocuri	Rezistență la șocuri				Calculatoare mobile (laptop-uri)
Fiabilitate	Rezistență la convulsii				Toate computerele
Rigiditate	Rigiditate

Notă:

* - datele sunt date pentru NTN BEARPHITE;

** - denumiri: ++ - foarte bine, + - bine, o - mediocru.

Dezavantajele rulmenților cu manșon:

pierderi mari prin frecare și prin urmare eficiență redusă (0,95... 0,98);

nevoie de lubrifiere continuă;

uzura neuniformă a rulmentului și a jurnalului;

utilizarea materialelor scumpe pentru fabricarea rulmenților;

intensitate relativ mare a muncii de fabricație.

Rulmenți de rulare

Schema schematică a unui suport cu rulment de rulare

Rulmenți de rularefuncționează în principal cu frecare de rulare și constau din două inele, elemente de rulare, un separator care separă elementele de rulare între ele, ținându-le la o distanță egală și direcționându-le mișcarea. Pe suprafața exterioară a inelului interior și pe suprafața interioară a inelului exterior (pe suprafețele de capăt ale inelelor rulmentului de rulare axială), sunt realizate caneluri - căi de rulare de-a lungul cărora corpurile de rulare se rulează în timpul funcționării rulmentului.

A)	b)	v)
d) e)

a - cu elemente de rulare cu bile, b - cu role cilindrice scurte, c - cu role lungi cilindrice sau cu ac, d - cu role conice,

d - cu role în formă de butoi

Notă : sunt prezentate doar unele tipuri de elemente de rulare

În rulmenții se folosesc elemente de rulare de diferite forme.

În unele unități de mașini, pentru a reduce dimensiunile, precum și pentru a îmbunătăți precizia și rigiditatea, se folosesc așa-numiții rulmenți combinați: căile de rulare sunt realizate direct pe arbore sau pe suprafața părții corpului. Unii rulmenți sunt fabricați fără cușcă. Astfel de rulmenți au un număr mare de elemente de rulare și, prin urmare, o capacitate mare de încărcare. Cu toate acestea, vitezele de rotație limită ale rulmenților complet sunt semnificativ mai mici datorită cuplurilor crescute ale rezistenței la rotație.

Pentru a reduce dimensiunile radiale și greutatea, sunt utilizați rulmenți „no-break”.

Comparația rulmenților în funcție de performanță

Tip rulment	De mare viteză	Percepția înclinării
			radial	axial	combinate
Bilă radială
Bilă radială dublu rând sferică
Bilă cu un singur rând de contact unghiular
Bile de contact unghiular dublu rând și un singur rând dublu ("spate în spate")
Minge de contact în patru puncte
Cu role cilindrice scurte fără flanșe pe unul dintre inele
Cu role cilindrice scurte cu flanșe pe părțile opuse ale inelelor exterioare și interioare
Ac radial
Rolă sferică
Rolă conică
Minge de împingere
Împingeți cu role conice
Rolă de împingere radială sferică

Notă:

* - denumiri: +++ - foarte bine, ++ - bine, + - satisfăcător, o - rău, x - inutilizabil.

În comparație cu rulmenții cu manșon, aceștia au următoarele avantaje:

mult mai puțină pierdere prin frecare și, în consecință, eficiență mai mare (până la 0,995) și mai puțină încălzire;

cuplu de frecare de 10 ... 20 de ori mai mic la pornire;

salvarea materialelor colorate rare, care sunt cel mai des folosite la fabricarea lagărelor lipite;

dimensiuni de gabarit mai mici pe direcția axială;

ușurință de întreținere și înlocuire;

consum mai mic de lubrifiant;

cost scăzut datorită producției în masă a rulmenților standard;

ușurința reparației mașinii datorită interschimbabilității rulmenților.

e)

A - deteriorarea inelului interior al unui rulment sferic cu role cauzată de interferențe excesive la aterizare;

b - coroziunea prin frecare inelul interior al unui rulment radial cu role cilindrice cauzat de vibrații;

v - deteriorarea inelului interior al unui rulment adânc cu bile cauzată de încărcarea axială excesivă;

G - deteriorarea inelului interior al unui rulment radial cu role cilindrice cauzată de sarcina radială excesivă;

e - urme de rugină pe suprafața rolei unui rulment sferic cu role, cauzate de pătrunderea apei în rulment;

e - deteriorarea cuștii rulmenților cu role conice cauzată de sarcini mari și/sau vibrații, și/sau instalarea necorespunzătoare și/sau lubrifierea și/sau funcționarea la viteze mari

Deteriorări ale rulmenților cu role

Dezavantajele rulmenților sunt:

utilizare limitată la sarcini foarte mari și viteze mari;

nepotrivire pentru lucrul sub sarcini semnificative de șocuri și vibrații din cauza solicitărilor mari de contact și a capacității slabe de a amortiza vibrațiile;

dimensiuni de gabarit semnificative în direcția radială și greutate;

zgomot în timpul funcționării din cauza erorilor de formă;

complexitatea instalării și montării ansamblurilor de rulmenți;

sensibilitate crescută la inexactitatea instalării;

cost ridicat pentru producția la scară mică de rulmenți de dimensiuni unice.

Rulmenti magnetici

Principiul de funcționare rulment magnetic (suspensie) bazată pe utilizarea levitației create de câmpurile electrice și magnetice. Rulmenții magnetici permit fără contact fizic să efectueze suspendarea arborelui rotativ și rotația relativă a acestuia fără frecare și uzură.

Jucăria pentru copii Levitron demonstrează clar de ce sunt capabile câmpurile electromagnetice

Suspensiile electrice și magnetice, în funcție de principiul de funcționare, sunt de obicei împărțite în nouă tipuri:

Electrostatic;

pe magneți permanenți;

magnetic activ;

LC - rezonant;

inducţie;

conductiv;

diamagnetic;

supraconductoare;

Magnetohidrodinamic.

Diagrama schematică a unui sistem tipic de rulment magnetic activ (AMB).

Cei mai populari sunt rulmentii magnetici activi.Rulment magnetic activ (AMB) este un dispozitiv mecatronic controlat în care poziția rotorului este stabilizată de forțele de atracție magnetice care acționează asupra rotorului din partea electromagneților, curentul în care este reglat printr-un sistem de control automat conform semnalelor de la senzorii de deplasare a rotorului. Suspensia completă a rotorului fără contact poate fi realizată folosind fie două AMB radiale și una axială, fie două AMB conice. Prin urmare, sistemul de suspensie magnetică a rotorului include atât rulmenții înșiși, încorporați în corpul mașinii, cât și o unitate de control electronică conectată prin fire la înfășurările electromagneților și senzorilor. Sistemul de control poate utiliza atât procesarea semnalului analogic, cât și digital mai modern.

Schema circuitului de control a unui sistem tipic de rulmenți magnetici activi

Principalele avantaje ale AMP sunt:

capacitate de transport relativ mare;

rezistență mecanică ridicată;

capacitatea de a implementa o suspendare stabilă fără contact a corpului;

capacitatea de a modifica rigiditatea și amortizarea pe o gamă largă;

posibilitatea de a utiliza la viteze mari de rotație, în vid, temperaturi ridicate și scăzute, tehnologii sterile...

A)

a - schema unui compresor cu rulmenți,

b - schema unui compresor cu rulmenti magnetici

Utilizarea rulmenților magnetici face posibilă rigidizarea structurii, ceea ce, de exemplu, face posibilă reducerea deformației dinamice a arborelui la viteze mari.

În prezent, se creează un standard internațional pentru AMP, pentru care a fost creat un comitet special ISO TC108 / SC2 / WG7.

AMP poate fi utilizat eficient în următoarele echipamente:

Turbocompresoare și turboventilatoare;

Pompe turbomoleculare;

Fusoare electrice (frezare, gaurire, slefuire);

Expansoare turbo;

turbine cu gaz și unități turboelectrice;

stocarea energiei inerțiale.

Axe pentru mașini de vid cu rulmenți magnetici activi

Cu toate acestea, AMP-urile necesită echipamente de control complexe și costisitoare, o sursă externă de energie electrică, care reduce eficiența și fiabilitatea întregului sistem.Prin urmare, se lucrează activ pentru a crea rulmenți magnetici pasivi (PMB), care nu necesită sisteme de control complexe: de exemplu, bazate pe magneți permanenți de înaltă energie. NdFeB (neodim-fier-bor).

Rulment magnetic pasiv bazat pe magneți permanenți de înaltă energie

1 ) Albert Kascak, Robert Fusaro șiWilfredo Morales. Rulment magnetic permanent pentru aplicații pentru nave spațiale. NASA / TM-2003-211996;
2) Rulmenți cu bile și role. Сat. nr. 2202. NTN, 2001; 3) Îngrijirea și întreținerea rulmenților. Сat. Nu.3017 NTN;
4) Henrik Strand. Proiectarea, testarea și analiza rulmenților pentru mașini de construcții. Departamentul de proiectare a mașinilor. Institutul Regal de Tehnologie. Stockholm, Suedia, 2005;

5) Standardizare ISO pentru tehnologia rulmentului magnetic activ. Publicat 2005;

6) Kazuhisa Miyoshi. Lubrifianți solizi și acoperiri pentru medii extreme: Studiu de ultimă generație. NASA, 2007;
7) Rulmenți cu role cu ace. Cat. Nr 2300-VII / E. NTN;
8) Catalogul general al seriei de rulmenți cu role cu ace. IKO;

10 ) Lei Shi, Lei Zhao, Guojun Yang, etc.
SISTEM DE RULMENT PENTRU HTR-10. A 2-a întâlnire internațională de actualitate despre TEHNOLOGIA REACTORILOR DE ÎNALTĂ TEMPERATURĂ... Beijing, CHINA, 22-24 septembrie 2004;
11) Catalogul general al seriei de ghidaj rulant cu mișcare liniară, IKO;
12 ) Rulmenți de rulare de precizie. Cat. Nr. 2260-II / E. NTN;13 ) Rulmenți sferici. Cat. Nr 5301-II / E. NTN;

14) Torbjorn A. Lembke. Rulmenți cu inducție. Un concept homopolar pentru mașini de mare viteză. Mașini electrice și electronice de putere. Departamentul de Inginerie Electrică. Institutul Regal de Tehnologie. Stockholm, Suedia, 2003 ;
15 ) Anuriev V.I. Manualul constructorului-constructor de mașini. M .: Inginerie mecanică, 2001;
16) Zhuravlev Yu. N. Rulmenți magnetici activi: Teorie, calcul, aplicare. - SPb.: Politehnică, 2003;
17 ) Orlov P.I. Bazele designului / Ghid de referință în 2 cărți. M .: Inginerie mecanică, 1988;

18) Cermenski O. N., Fedotov N. N. Rulmenți de rulare.CU director director. M: Inginerie mecanică, 2003.

Modelul de utilitate se referă la unități și părți ale mașinilor care asigură funcționarea normală a mașinilor și instalațiilor, și anume lagărele de alunecare pentru mișcare rotativă. Dispozitivul revendicat poate fi utilizat în lagărele axului mașinilor de șlefuit. Problema tehnică ce trebuie rezolvată de dispozitivul revendicat este de a îmbunătăți fabricabilitatea lagărului hidrodinamic prin simplificarea sistemului de reglare a jocului de montaj dintre rulment și arborele ax al mașinii. Această problemă este rezolvată datorită faptului că rulmentul hidrodinamic montat pe arborele arborelui mașinii conține două inele de sprijin legate prin știfturi cu o garnitură instalată între ele și trei căptușeli de susținere cu auto-aliniere, fiecare dintre ele conținând un suport sferic. În acest caz, pe fiecare dintre inelele de susținere din partea conexiunii lor, este realizată o teșitură inelară, iar fiecare dintre cele trei căptușeli de autoaliniere suport conține o canelură emisferică. Rezultatul tehnic oferit de setul de caracteristici specificat este de a îmbunătăți fabricabilitatea rulmentului hidrodinamic, datorită particularităților proiectării propuse a bucșilor auto-aliniate și a ajustării simplificate a spațiului dintre inelele de susținere, prin selectarea grosimii garnitură.

Modelul de utilitate se referă la unități și părți ale mașinilor care asigură funcționarea normală a mașinilor și instalațiilor, și anume lagărele de alunecare pentru mișcare rotativă. Dispozitivul revendicat poate fi utilizat în lagărele axului mașinilor de șlefuit.

Stadiul tehnicii cunoaște proiectarea unui rulment de rulare (și.cu. SU 1557382, IPC F16C ЗЗ / 38, publ. 15.04.90, bul. 14), care conține un inel interior și unul exterior, elemente de rulare plasate între ele și un separator care le separă sub formă de șaibe de capăt cu proeminențe. Spațiul liber dintre inele este umplut cu o umplutură solidă anti-fricțiune lubrifiantă.

Un dezavantaj al designului cunoscut al rulmentului este viteza redusă de funcționare.

Lagăr culisant cu segment radial hidrodinamic cunoscut (AS 1516640, IPC F16C 17/24, publ. 23.10.89, bul. 39), conținând segmente autoaliniante instalate pe elemente de susținere, unite în buclă închisă prin elemente elastice legate rigid de acestea, și, de asemenea, un sistem de monitorizare și control al sarcinii care include un senzor și un amplificator conectat la acesta.

Dezavantajul designului rulmentului hidrodinamic este complexitatea funcționării acestuia, asociată cu necesitatea de a regla manual jocul de montare pentru fiecare dintre bucșe. În plus, binecunoscutul rulment hidrodinamic are o fabricabilitate scăzută datorită prezenței elementelor complexe de automatizare în proiectarea sa.

Problema tehnică ce trebuie rezolvată de dispozitivul revendicat este de a îmbunătăți fabricabilitatea lagărului hidrodinamic prin simplificarea sistemului de reglare a jocului de montaj dintre rulment și arborele ax al mașinii.

Această problemă este rezolvată datorită faptului că rulmentul hidrodinamic montat pe arborele arborelui mașinii conține două inele de sprijin legate prin știfturi cu o garnitură instalată între ele și trei bucșe auto-aliniate, fiecare dintre ele conținând un suport sferic. În acest caz, pe fiecare dintre inelele de sprijin este realizată o teșitură inelară din partea conexiunii lor, iar fiecare dintre cele trei căptușeli de auto-aliniere conține o canelură emisferică.

Rezultatul tehnic oferit de setul de caracteristici specificat este de a îmbunătăți fabricabilitatea rulmentului hidrodinamic, datorită particularităților proiectării propuse a bucșilor auto-aliniate și a ajustării simplificate a spațiului dintre inelele de susținere, prin selectarea grosimii garnitură.

Modelul de utilitate este ilustrat prin desene, unde în FIG. 1 prezintă un lagăr hidrodinamic, FIG. 2 - amplasarea bucșelor lagărelor cu auto-aliniere și poziția rulmentului hidrodinamic pe axul mașinii.

Rulmentul hidrodinamic, montat pe arborele arborelui mașinii, conține două inele de susținere 1, legate prin știfturi 2 cu un distanțier 3 instalat între ele și trei căptușeli auto-aliniante 4, fiecare dintre ele conținând un suport sferic 5. În acest caz, pe fiecare dintre inelele de susținere din partea conexiunii lor este realizat teșit inelar 6, iar fiecare dintre cele trei bucșe de autoaliniere conține o canelură semisferică 7.

În fiecare dintre cele trei carcase de rulment cu auto-aliniere 4, canelurile radiale sunt realizate la o adâncime de h 1 și, respectiv, h 3, ceea ce este necesar pentru șlefuirea canelurilor semisferice 7 și pentru asigurarea instalării precise a rulmenților sferici 5 cu un diametru DC în rulmenții cu auto-aliniere la o adâncime de h 2. În inelele de sprijin este realizată o canelură cu raza R pentru a fixa suporturile sferice 5 și pentru a le împiedica să se deplaseze de-a lungul teșiturilor din inelele de sprijin 1.

Orificiul cu diametrul d 1 din lagărele sferice este proiectat pentru a asigura imersiunea lor completă în stratul de ulei și pentru a exclude frecarea reciprocă a inelelor și bucșelor. Rulmenții sferici sunt fixați de două inele de sprijin, al căror diametru exterior este D 1 și diametrul interior este D 2. Între inelele de susţinere este instalat un distanţier 3, care reglează golul diametral prin. Elementele structurale menționate mai sus ale rulmentului sunt conectate într-un singur subansamblu folosind știfturi 2 cu un diametru D 3 și o lungime L egală cu lățimea rulmentului. Instalarea știfturilor se realizează în găuri, al căror centru se află la o distanță DW de centrul rulmentului și la o distanță t în secțiunea transversală de la marginea inserției autoaliniante (Fig. 2) .

Rulmentul este instalat pe arborele arborelui 8, în timp ce jocul de montaj necesar determină distanța H de la punctul superior al rulmentului sferic până la arborele arborelui mașinii (Fig. 1).

Rulment hidrodinamic funcționează după cum urmează.

În mod preliminar, dimensiunea necesară a spațiului diametral dintre inelele de sprijin 1 este ajustată prin selectarea grosimii garniturii 3.

În plus, reglarea jocului de montare dintre arborele arborelui 8 și căptușelile de auto-aliniere 4. Reglarea se efectuează pe arbore, al cărui diametru este egal cu diametrul arborelui arborelui. Cu ajutorul distanțierului 3 dintre inelele de sprijin 1, se efectuează o schimbare, deplasând rulmenții sferici 5 în sus sau în jos, în funcție de dimensiunea necesară a spațiului de montare. Presetarea jocului de montaj este necesară datorită complexității ajustării acestuia direct pe arborele axului mașinii.