Гидродинамический подшипник. Как ЭТО работает.

Гидродинамический подшипник ( fluid dynamic bearing )- это ВИД гидравлического подшипника. Кроме него есть еще гидроСТАТИческий подшипник, но его устройство несколько сложнее и реже встречается в повседневной жизни.

Устройство для демонстрации гидродинамического подшипника

В гидродинамическом подшипнике при вращении вала на больших скоростях жидкость увлекается валом в пространство между поверхностями трения, и таким образом осуществляется самосмазывание. Можно рассматривать его как подшипник скольжения, в котором геометрия, достаточная скорость вращения и свободная подача смазки делают масляный слой достаточно толстым, чтобы полностью исключить контактное трение на любых рабочих режимах.

Принцип действия состоит в том, что связывающим звеном между двумя движущимися поверхностями, является жидкость или масло, которые раскручиваясь внутри подшипника (часто благодаря специальной микрошлифовке или винтовой нарезке, но и без неё можно получить данный эффект, в зависимости от конструкции), создают эффект подъёмной, центробежной силы.

Условия возникновения жидкостного трения

Для работы гидродинамического подшипника необходимо создание гидродинамического слоя смазки, для этого нужно обеспечить следующие условия:

• смазывающая жидкость должна удерживаться в зазоре (например между валом и корпусом подшипника)
• в смазывающей жидкости должно поддерживаться давление достаточное для уравновешивания нагрузки
• жидкость должна полностью разделять скользящие поверхности, а значит ее слой должен быть выше, чем сумма шероховатостей поверхностей
• толщина слоя жидкости должна быть больше минимального значения

При вращении вала, небольшой слой жидкость за счет адсорбции приходит в движение и увлекается вслед за поверхностью вала. Последующие слои также могут увлекаться во вращательное движение за счет вязкости рабочего масла. Получается, что вал выполняет роль насоса, создавая поток рабочей жидкости, и нагнетая ее в клиновидную щель между корпусом и валом. В результате воздействия вращающегося вала масло стремится заполнить клиновидную щель и поднять вал, с другой стороны этому препятствует нагрузка действующая на вал.

Преимущества

• Гидравлические и пневматические подшипники, в общем, имеют очень низкие коэффициенты трения — намного ниже, чем у механических подшипников.
• При высоких нагрузках зазор между поверхностями в гидравлических подшипниках изменяется меньше, чем в механических подшипниках. Можно считать, что «жёсткость подшипника» является простой функцией среднего давления жидкости и площади поверхностей подшипника.
• Вследствие принципа своей работы гидравлические подшипники часто имеют значительную демпфирующую способность.
• Гидравлические и пневматические подшипники, как правило, работают тише и создают меньшие вибрации, чем подшипники качения (вследствие более равномерно распределённых сил трения).
• Гидравлические подшипники дешевле обычных подшипников при одинаковых нагрузках. Гидравлические и пневматические подшипники достаточно просты по конструкции. Кроме того, у них практически неограниченный срок службы. Обычные подшипники качения имеют более короткий срок службы и требуют регулярной смазки, проверки и замены.

Недостатки

• В гидродинамических подшипниках обычно рассеивается больше энергии, чем в шарикоподшипниках. Рассеивание энергии в подшипниках, а также жёсткость и их демпфирующие свойства очень сильно зависят от температуры, что усложняет разработку подшипников и их работу в широком температурном диапазоне.
• Гидравлические и пневматические подшипники могут внезапно заклинивать или разрушаться в критических ситуациях. Шарикоподшипники чаще выходят из строя постепенно, этот процесс сопровождается появлением слышимых посторонних шумов и люфта.
• Утечки жидкости или газа наружу подшипника; удержание жидкости или газа внутри подшипника может представлять значительные трудности.

FDB bearing или Hydro bearing - это наименование и означает использование гидродинамического подшипника в кулерах для компьютеров.

Применение гидродинамических подшипников

• Подшипники коленчатого и распределительного валов двигателя внутреннего сгорания, в которых при его работе за счёт вязкости масла и повышенного давления смазочной системы постоянно удерживается масляный клин.
• В прецизионных современных станках, работающих при небольших нагрузках, особенно в шлифовальных.
• Использование гидродинамических подшипников скольжения вместо подшипников качения в компьютерных жёстких дисках
• В насосах, например, в циркуляционном насосе реактора РБМК-1000.
• В вентиляторах для охлаждения персонального компьютера.

\\\---///---///---\\\