Ce înseamnă rulment hidrodinamic pe un răcitor. Unități de ax cu rulmenți hidrodinamici. material poros

Într-un rulment hidrodinamic, nu există un contact direct între suprafețele de frecare, deoarece spațiul dintre ele este umplut cu un fluid lubrifiant sub acțiunea forțelor hidrodinamice.

Utilizarea unui rulment hidrodinamic face posibilă înlocuirea frecării de alunecare cu frecarea fluiduluiși reduce pierderile de energie.

Într-un rulment hidrodinamic, un strat subțire de fluid preia sarcina și o transferă pe suport.

Condiții pentru apariția frecării fluidelor

Pentru funcționarea unui rulment hidrodinamic, este necesar să se creeze un strat de lubrifiere hidrodinamică, pentru aceasta este necesar să se asigure următoarele condiții:

lichidul de lubrifiere trebuie păstrat într-un spațiu liber (de exemplu, între arbore și carcasa rulmentului)
trebuie menținută o presiune suficientă în fluidul de lubrifiere pentru a echilibra sarcina
lichidul trebuie să separe complet suprafețele de alunecare, ceea ce înseamnă că stratul său trebuie să fie mai mare decât suma rugozității suprafeței
grosimea stratului lichid trebuie să fie mai mare decât valoarea minimă

Principiul de funcționare al unui rulment hidrodinamic

Luați în considerare schema de funcționare a unui rulment hidrodinamic.

Arborele este instalat într-o carcasă umplută cu ulei cu un gol, sub acțiunea unei sarcini este presat pe suprafața inferioară a carcasei. Se pare că în poziția inițială arborele este situat în carcasă cu excentricitate.

Când arborele se rotește, un strat mic de lichid începe să se miște datorită adsorbției și este transportat după suprafața arborelui. Straturile ulterioare pot fi, de asemenea, antrenate în mișcare de rotație datorită vâscozității uleiului de funcționare. Se pare că arborele acționează ca o pompă, creând un flux de fluid de lucru și forțându-l în spațiul în formă de pană dintre carcasă și arbore. Ca urmare a impactului arborelui rotativ, uleiul tinde să umple golul în formă de pană și să ridice arborele, pe de altă parte, acest lucru este împiedicat de sarcina care acționează asupra arborelui.

Când se creează suficient pentru a ridica arborele și a asigura fluxul de ulei pe întreaga circumferință, apare o stare de echilibru.

Rulment hidrodinamic cu găuri de pană

Pentru a asigura proprietăți anti-vibrații ridicate, se folosește un rulment hidrodinamic cu alezaje de pană, în care articulația arborelui se sprijină pe mai multe pene de ulei. Acest lucru reduce șansa de vibrații.

Calculul unui rulment hidrodinamic

Condiția pentru asigurarea frecării lichidului:

H≥1,1 (Rz1 +Rz2 +y)

unde h este grosimea stratului de lubrifiant
R z1 rugozitatea piesei de prelucrat 1
R z2 rugozitatea piesei de prelucrat 2
y - săgeata de deviere a vârfului (arborelui)

Cel mai mic raport de excentricitate relativă poate fi calculat folosind formula:

X=1-(h/0,5s)

unde s este decalajul mediu
x - excentricitatea relativă x = e / 0,5 s

Vâscozitatea necesară a fluidului, la care va fi posibil să se realizeze modul de frecare a fluidului, poate fi determinată prin formula:

μ=PΨ2 /ωldFr

l - lungimea arborelui, m
d - diametrul arborelui, m
ω - viteza unghiulară de rotație a arborelui
P - valoarea de sarcină
Ψ - clearance-ul relativ Ψ = s/d
Fr - coeficient de capacitate portantă adimensională

În timpul funcționării rulmentului hidrodinamic, uleiul se va încălzi, ceea ce înseamnă că vâscozitatea acestuia se va modifica. Dependența vâscozității de temperatura fluidului de lucru este reflectată în. Dacă temperatura inițială a uleiului este necunoscută, calculul se efectuează prin metoda aproximărilor succesive, setând valoarea inițială la -50 °C.

Avantajele rulmenților hidrodinamici

resursă mare
Zgomot redus
mici vibrații în timpul funcționării
amortizarea șocurilor

Dezavantajele rulmenților hidrodinamici

Abilitatea de a lucra numai la viteze mari
influența temperaturii asupra modului de funcționare, caracteristici

Un rulment hidrodinamic sau, așa cum este adesea numit, un rulment hidraulic este o unitate de construcție a mașinilor în care fluidul de lucru care percepe direct sarcina arborelui mecanismului este un strat subțire de fluid lubrifiant izolator injectat în structură folosind un arbore lubrifiat. .

Istoria invenției rulmentului

Istoria invenției rulmentului are mai mult de o mie de ani. Primele lagăre primitive datează din epoca neolitică. Oamenii le făceau din pietre și le foloseau la unelte de foraj cu foc și diverse unelte de filare. Odată cu dezvoltarea civilizației umane, lagărele primitive au început să fie folosite în multe mecanisme folosind principiul roții: în vagoane, pentru realizarea ceramicii rotunde folosind roata olarului, în morile de vânt pentru ridicarea apei și acționarea pietrelor de moară.

Primele informații despre rulmenți datează din 330 î.Hr. În această perioadă, inginerul grec antic Diad a dezvoltat proiectarea unui berbec pentru distrugerea zidurilor cetății. În acest design, partea mobilă s-a deplasat pe role speciale de-a lungul ghidajelor.

Pentru prima dată, un rulment de rulare metalic a fost fabricat în secolul 111 în Anglia pentru o moară de vânt. Din punct de vedere structural, era format din două inele din fontă, care erau ghidaje, între care erau așezate până la patruzeci de bile din fontă.

În secolul al XX-lea, munca oamenilor de știință O. Reynolds și N.P. Petrov, care au lucrat independent unul de celălalt, a dus la o descoperire remarcabilă. Ei au descoperit că, dacă viteza de rotație a arborelui mașinii într-un rulment simplu umplut cu lubrifiant este suficient de mare, atunci se creează un fel de imponderabilitate artificială pe arbore, la care arborele încetează să mai exercite presiune asupra rulmentului. Aplicarea tehnică a acestei descoperiri a condus la dezvoltarea lagărelor de alunecare cu coeficienți de frecare foarte mici. Dezvoltarea ulterioară a descoperirii a dus la crearea rulmenților în care mediul de lucru lubrifiant este injectat din exterior cu o pompă specială.

Caracteristici ale utilizării rulmenților hidrodinamici

Rulmenții hidrodinamici moderni sunt utilizați într-o varietate de mecanisme de precizie, atunci când rulmenții convenționali cu bile sau cu role nu îndeplinesc cerințele necesare pentru funcționarea anumitor structuri și ansambluri. De exemplu, dacă este necesar să se asigure vibrații minime, nivel scăzut de zgomot, dimensiuni minime în condiții de funcționare înguste și o durată de viață suficient de lungă. Odată cu evoluțiile și îmbunătățirile ulterioare, acești rulmenți devin din ce în ce mai competitivi datorită scăderii costurilor de producție.

Diferența dintre rulmenții hidrostatici și rulmenții hidrodinamici este că în primii, presiunea de lucru necesară a lichidului este creată cu ajutorul unei pompe speciale, iar în cei din urmă, auto-ungerea este asigurată de arborele de lucru în timpul rotației acestuia. Trebuie avut în vedere faptul că efectul de autolubrifiere este suficient de eficient numai atunci când sunt atinse vitezele nominale de rotație a arborelui, altfel stratul de lubrifiant de sub arbore nu este suficient de gros, iar acest lucru duce inevitabil la o creștere a forțelor de frecare și, după cum o regulă, la uzura prematură a mecanismului. Prin urmare, pentru a preveni astfel de cazuri, care pot apărea destul de des, de exemplu, la pornirea și oprirea mecanismelor, este recomandabil să se prevadă o pompă specială de „pornire”, care va fi utilizată numai în timpul tranzitorii menționate mai sus.

Beneficiile de performanță ale rulmenților hidrodinamici

Din punct de vedere structural, rulmenții hidrodinamici sunt destul de simpli și fiabili.De regulă, sunt formați din inele toroidale exterioare și interioare cu etanșare ermetică la îmbinări. Costurile de operare sunt minime sau inexistente. Rulmenții au o durată de viață practic nelimitată. Cerințele pentru precizia fabricării lor sunt mult mai mici decât pentru precizia fabricării rulmenților cu bile sau cu role. Nivelul de zgomot de la astfel de rulmenți este mult mai scăzut decât zgomotul generat de rulmenți. Vibrațiile sunt minime. Pe baza caracteristicilor de proiectare, rulmenții au în unele cazuri o capacitate mare de amortizare.

Dezavantajele rulmenților hidrodinamici

Este imposibil să nu observăm dezavantajele rulmenților hidrodinamici.

Au pierderi semnificative de energie. Aceste pierderi variază din cauza condițiilor de temperatură exterioară, ceea ce complică foarte mult calculele de temperatură necesare. Rulmenții hidrodinamici sunt mai predispuși la defecțiuni bruște în situații de urgență. Rulmenții sunt foarte sensibili la inexactitățile în fabricarea arborilor și a accesoriilor acestora. Posibile scurgeri ale mediului de lucru în timpul funcționării. Prin urmare, este o practică destul de obișnuită să instalați două sau mai multe suporturi în rulmenți pentru a preveni scurgerile pe o parte.

Zona de aplicare

Rulmenții sunt folosiți, cel mai adesea, în instalațiile de calculatoare, pentru hard disk-uri, pentru ventilatoarele de răcire ale unui computer personal. Este posibilă aplicarea pentru mașini-unelte pentru prelucrarea metalelor, pentru reactoare nucleare.

Invenția se referă la inginerie mecanică și poate fi utilizată la rulmenți axiali și de susținere cu un strat de lubrifiere hidrodinamic pentru mașini și, în special, pentru rulmenții laminoarelor, unde există viteze circumferențiale mari și sarcini specifice. Rulmentul hidrodinamic conține buzunare realizate pe una dintre suprafețele de lucru formând un strat de lubrifiere hidrodinamic. În acest caz, toate buzunarele sunt situate doar parțial sau pe întreaga zonă a stratului, unde presiunea crește pe lungimea stratului, iar buzunarele, începând de la cel de alimentare, din care lubrifiantul intră în strat. , sunt separate unul de celălalt pe toată lungimea stratului prin pereți despărțitori având vârfuri ascuțite care se termină cu margini de etanșare. Rezultatul tehnic este o creștere a grosimii minime a stratului de lubrifiere, o scădere a generării de căldură, o creștere a capacității portante și o scădere a uzurii. 4 w.p. f-ly, 8 ill.

Invenția se referă la domeniul ingineriei mecanice și poate fi utilizată la rulmenți axiali și axiali cu lubrifiere hidrodinamică (lichidă sau gazoasă) pentru diverse mașini, și în special pentru rulmenții de laminoare, unde apar viteze circumferențiale mari și sarcini specifice. Dispozitive cunoscute pentru rulmenți de tracțiune și de susținere cu lubrifiere hidrodinamică și strat de lubrifiere vâscos, care funcționează după principiul Reynolds-Mitchell, în care suprafețele de lucru în mișcare și staționare care formează stratul sunt netede, stabilite la un anumit unghi între ele, iar presiunea în stratul de lubrifiere lichid (gaz) dintre acestea sunt create datorită strângerii lubrifiantului într-un strat subțire, în formă de pană, de forțele de vâscozitate (forțe de frecare a fluidului) create de suprafața de lucru în mișcare. Forțele de frecare de pe suprafața staționară acționează și asupra stratului, dar sunt o reacție la mișcarea stratului. Odată cu această mișcare, în strat apar și forțe de inerție ale masei fluxului de lubrifiant, cauzate de o schimbare bruscă (inclusiv redistribuirea pe secțiunea transversală a stratului) a vitezelor acestui flux, în principal sub acțiunea frecării fluidului. forțe de la suprafața de lucru staționară în secțiunea de intrare a stratului, cu toate acestea, aceste forțe sunt semnificative numai la intrarea în strat pe lungimea acestuia (în direcția de mișcare a suprafeței de lucru) nu mai mult de 2 mm. Mai departe de-a lungul lungimii stratului, nu există modificări rapide ale vitezei și nu apar forțe inerțiale semnificative. Prin urmare, la rulmenți care funcționează conform principiului Reynolds-Mitchell, forțele de inerție nu au practic niciun efect asupra formării presiunii în stratul de lubrifiere. În plus, forțele de inerție care apar în spatele stratului de lubrifiere în fluxul său cocurent (în jetul scufundat) datorită accelerării fluidului care curge din strat, încetinit în acesta de o suprafață de lucru fixă, nu afectează. În consecință, în stratul de lubrifiere Reynolds-Mitchel acționează practic doar forțele vâscoase și forțele de presiune hidrodinamică cauzate de acestea. Acestea din urmă împing suprafețele de lucru și creează între ele un strat de lubrifiant de o anumită grosime. Dezavantajul rulmenților care funcționează conform principiului Reynolds-Mitchell este că forțele de frecare care acționează din partea unei suprafețe fixe de lucru în regiunea stratului, unde presiunea de-a lungul lungimii sale crește, încetinesc continuu lubrifiantul pe măsură ce se deplasează în stratul. Acest lucru împiedică pătrunderea lubrifiantului în strat și mișcarea lui ulterioară acolo, adică. reduce viteza și consumul de lubrifiant în acesta, care la rândul său reduce grosimea minimă a stratului de lubrifiere, crește temperatura acestuia și reduce capacitatea portantă a rulmentului. Este imposibil să creșteți unghiul panei (valoarea spațiului de ulei) pentru a reduce frânarea specificată, deoarece orice creștere a acesteia duce la o creștere a scurgerilor laterale de lubrifiant din strat și la o creștere a unghiului panei peste o anumită dimensiune - chiar și la apariția unei mișcări inverse a lubrifiantului în direcția buzunarului de alimentare (a adâncitură în suprafața de lucru staționară, de unde este furnizat lubrifiant către strat). Dispozitivele cunoscute sunt de împingere (A. Cameron, „Theory of lubrification in engineering” p. 67, Mashgiz, M., 1962) și rulmenți de susținere, în care pe una dintre suprafețele care formează hidrodinamica sunt realizate pungi de ulei sub formă de caneluri. strat de lubrifiere, de exemplu, așa cum este luat ca prototip al dispozitivului conform certificatului autorului al URSS N 796508, clasa. F 16 Din 33/04. În astfel de dispozitive, datorită creșterii grosimii stratului din buzunarele de ulei și scăderii acolo din acest motiv a forțelor de frecare de la suprafața de lucru staționară, curgerea în buzunare este accelerată (și învârtită) de suprafața în mișcare , care îmbunătățește lubrifierea în modurile de pornire și, la sarcini specifice scăzute, reduce căldura de degajare. Dar forțele inerțiale din aceste dispozitive de rulment nu contribuie, de asemenea, la creșterea presiunii în strat, deoarece buzunarele de-a lungul lungimii stratului sunt separate unele de altele prin părți ale unei suprafețe fixe de lucru, a cărei lungime este mult mai mare. decât lungimea secțiunilor de admisie, asupra cărora forțele inerțiale sunt încă semnificative și nu sunt capabile să contribuie la depășirea rezistenței unei secțiuni extinse a stratului dintre buzunare și la creșterea consumului de lubrifiere. In consecinta, datorita decelerarii din aceste portiuni ale suprafetei, fortele de inertie sunt complet stinse si debitul de lubrifiant accelerat in buzunare nu retine viteza suplimentara obtinuta in buzunarul anterior pana la buzunarul urmator. Prin urmare, ocupând zona utilă a suprafeței de lucru unde se formează presiune, astfel de buzunare la sarcini specifice mari reduc creșterea presiunii în strat și reduc grosimea minimă a acestuia. Scopul invenției este de a crește capacitatea portantă, de a reduce consumul de energie și uzura rulmenților. Acest obiectiv este atins prin faptul că, la fel ca în prototip, pe una dintre suprafețele de lucru care formează stratul de lubrifiere hidrodinamic se realizează pungi de ulei care nu comunică între ele. Dar, în plus, conform invenției, toate buzunarele sunt plasate doar parțial sau pe întreaga zonă a stratului, unde presiunea crește pe lungimea stratului, iar buzunarele, începând de la buzunarul de alimentare, din care lubrifiantul intră în strat, sunt separate unul de celălalt pe lungimea stratului numai prin pereți despărțitori având vârfuri ascuțite care se termină cu margini de etanșare. De asemenea, conform invenţiei, dimensiunea buzunarelor în lăţimea stratului este mai mare decât în lungime. În plus, există goluri de-a lungul lățimii stratului dintre buzunare. Distanțele de-a lungul lățimii stratului de la marginea suprafeței de lucru la buzunare cresc pe lungimea stratului. Dimensiunea buzunarelor de-a lungul lungimii stratului și adâncimea marginii de etanșare cresc cu atât mai mult, cu atât acest buzunar este mai aproape de cel de aprovizionare. Stratul de lubrifiere adiacent coamei din buzunare, pornind de la buzunarul de alimentare, fără a experimenta prea multă frânare în ele de la suprafața de lucru staționară, este accelerat de suprafața de lucru în mișcare și capătă viteze suplimentare pe toată grosimea sa. În plus, acest strat intră în golul de etanșare dintre buzunare (între marginea de etanșare a peretelui despărțitor și cealaltă suprafață de lucru). Datorită lungimii mici a acestui decalaj, fluxul de lubrifiant trece prin el o cale mai scurtă decât lungimea secțiunii de admisie și forțele inerțiale din strat, care sunt cele mai semnificative tocmai în partea inițială a acestei secțiuni, depășind frecarea. forțele din partea marginii despărțitorului de etanșare și căderea de presiune dintre buzunare pe acest drum scurt, contribuie în mare măsură la păstrarea până la următorul buzunar a acelor valori ale vitezelor suplimentare prin grosimea stratului care au fost dobândit în buzunarul anterior. Astfel, se asigură o creștere a consumului de lubrifiant în strat. Datorită faptului că, în mod similar cu o pană conică, grosimea fantelor de etanșare la ieșirea buzunarelor este mai mică decât la intrare, costurile crescute de lubrifiere cu aceleași grosimi de strat creează presiuni crescute în ea și cu aceeași sarcină. pe rulment, măriți grosimea stratului. Prin urmare, toate celelalte lucruri fiind egale, în stratul de lubrifiere al rulmentului conform invenției, viteza medie de lubrifiere, consumul acesteia și grosimea minimă a stratului (sau presiunea) de lubrifiere vor fi mai mari decât în stratul Reynolds-Mitchel și în stratul de prototip. Deoarece dimensiunea buzunarului de-a lungul lungimii stratului este aleasă nu mai mult decât cea necesară pentru a restabili în buzunar o parte a vitezei de curgere pierdute pentru a depăși rezistența pe drumul dintre buzunarele din spațiul de etanșare, numărul de buzunare de-a lungul lungimea stratului va fi optim mare, oferind utilizarea în mai multe etape a forțelor de inerție pentru a crește viteza de lubrifiere în strat. În regiunea stratului în care presiunea nu crește (a atins un maxim sau scade), din cauza absenței unor pungi acolo, suprafața fixă încetinește pe cât posibil fluxul de lubrifiant, ceea ce este necesar pentru a reduce căderea de presiune. . În plus, amplasarea buzunarelor în afara zonei de uzură maximă care are loc în locul grosimii minime a stratului, reduce semnificativ uzura vârfurilor subțiri ale pereților despărțitori dintre buzunare. Secțiunile suprafeței de lucru dintre buzunare și la marginile stratului din regiunea buzunarelor servesc în principal ca etanșări care reduc scurgerile laterale, iar formarea presiunii în strat este asigurată atunci când fluxul de lubrifiant trece prin fantele de etanșare. dintr-un buzunar în altul. Prin urmare, adâncirea marginilor de etanșare în raport cu nivelul suprafeței de lucru face posibilă formarea de diferite grosimi de strat în fantele de etanșare și la suprafețele de lucru și crearea valorilor optime ale acestora atât pentru reducerea scurgerilor laterale, cât și pentru creșterea consumului de lubrifiant. . În plus, asigurarea unei creșteri a lățimii suprafeței de lucru la marginile stratului, pe măsură ce presiunea crește de-a lungul lungimii sale, reduce scurgerea laterală. Ca urmare a influenței generale a acestor factori de proiectare, grosimea minimă a stratului de lubrifiere crește de peste 2 ori. În consecință, emisia de căldură (consumul de energie) scade cu aceeași cantitate și capacitatea portantă a rulmentului crește de peste 4 ori, iar uzura acestuia scade și ea. în fig. 1 este o vedere izometrică a unei bucșe de lagăr suport cu suprafețe de rulare la intervale care separă buzunare de-a lungul lățimii stratului. în fig. 2 prezintă o secţiune transversală a bucşei prezentate în FIG. 1 și secțiunea arborelui. în fig. 3 prezintă o secțiune de-a lungul lungimii stratului de lubrifiere Reynolds-Mitchel și distribuția ratelor de lubrifiere pe grosimea stratului. în fig. 4 prezintă o secţiune de-a lungul lungimii stratului de lubrifiere al unui rulment conform invenţiei şi distribuţia vitezelor în acesta pe grosimea stratului. în fig. 5 prezintă o vedere în plan a unei cale a rulmentului de tracțiune cu o lățime variabilă a suprafeței de lucru la marginile stratului în zona buzunarelor. în fig. 6 prezintă o secţiune de-a lungul A-A a pernei din fig. 5. în fig. 7 prezintă o secţiune de-a lungul B-B a pernei din FIG. 5. în fig. 8 prezintă o secţiune de-a lungul A-A a manşonului din FIG. 2. în fig. 1 și 2 manșon 1 lagăr de sprijin prezentat: buzunarele 2, suprafața de lucru 3 a manșonului, situată în zona în care nu există buzunare „deflectoare 4 între buzunarele și secțiunile suprafeței de lucru 5 și 6, situate respectiv de-a lungul marginilor a mânecii și între buzunarele de-a lungul lățimii mânecii, marginile de etanșare 7, realizate pe vârfurile ascuțite ale pereților despărțitori 4 și având dimensiunea tocită sau rotunjită 8. Dimensiunea buzunarelor în lățimea stratului este mai mare decât în lungime și este mai mare decât dimensiunea în lățimea stratului a secțiunilor suprafeței de lucru în intervalele dintre buzunare. În secțiunea prezentată în Fig. 2, prezentat suplimentar: un arbore 9 care se rotește cu o viteză circumferențială 10 și având o suprafață de lucru 11, formând cu suprafețele interioare ale manșonului 1 părți ale stratului de lubrifiere 12 și, respectiv, 13, în zona buzunarelor 2 și în exteriorul acestuia și buzunarul de alimentare 14. De asemenea, este prezentată diagrama 15 distribuția presiunii în stratul de lubrifiere de-a lungul lungimii sale, unghiul 16 este unghiul central dintre locația presiunii maxime în stratul de lubrifiere și despărțirea de la buzunarul de alimentare. , iar unghiul 17 este unghiul central în care sunt situate buzunarele. în fig. 3 prezintă o secțiune de-a lungul lungimii stratului de lubrifiere Reynolds-Mitchel format între suprafața de lucru fixă 18 a plăcuței de împingere și suprafața de lucru 11 a rulmentului de împingere care se mișcă cu o viteză de 10. În strat se formează o presiune, în care diagrama de distribuție 19 este similară cu diagrama din stratul de reazem suport fără buzunare. Până la punctul 20 al diagramei 19, presiunea crește și apoi scade. În fața stratului în spațiul 22 dintre plăcuțele de împingere (sau în buzunarul de alimentare al lagărului de susținere), de unde este furnizat lubrifiantul către strat, de-a lungul grosimii curgerii egală cu grosimea maximă 23 a stratului de lubrifiere, diagrama de distribuție a vitezei 24 are o formă dreptunghiulară sau apropiată de ea. În strat, după ce a trecut de secțiunea de intrare 25, fluxul capătă o distribuție a vitezei destul de constantă (se schimbă lent pe lungimea stratului) pe grosimea stratului, așa cum se arată în diagrama 26. O astfel de modificare a formei diagramei în secțiunea de admisie (de la 24 la 26) are loc datorită decelerarii curgerii suprafeței de lucru fixe 18, care schimbă diagrama într-o formă triunghiulară 27, și datorită frânării prin presiunea formată în strat, care modifică în continuare diagrama în forma de un triunghi concav 26. După cum se poate vedea din comparația diagramelor 24 și 26, aria diagramei 24 și, prin urmare, lubrifiant înainte de a intra în strat, de peste 2 ori mai mare decât aria diagramei 26 și consumul de lubrifiant în strat. În consecință, fluxul de lubrifiant cu grosimea 23 nu intră în întregime în strat, iar cea mai mare parte a debitului său, corespunzând diferenței dintre zonele diagramelor de viteză 23 și 26, rămâne în buzunarul de alimentare și este purtat de vortexul 21 care circulă. acolo. În plus, atunci când fluxul se mișcă în strat, forma diagramei sale de viteză, schimbându-se lent, capătă o formă triunghiulară 28 în locul în care presiunea atinge maximul, apoi în zona căderii de presiune în strat - forma unui triunghi convex 29, datorita faptului ca acolo presiunea accelereaza curgerea. Dacă nu luăm în considerare fluxul în strat de-a lungul lățimii acestuia (scurgeri laterale), atunci toate zonele diagramelor 26, 28, 29 și costurile corespunzătoare de lubrifiant sunt egale. În stratul de lubrifiere al prototipului (într-un rulment cu buzunare), când fluxul intră în strat din fiecare buzunar, are loc un proces similar cu cel discutat mai sus la intrarea în stratul de lubrifiere din buzunarul de alimentare. Acolo, înainte de intrarea în stratul de lubrifiere, distribuția vitezei este aceeași ca în buzunarul de alimentare corespunzător graficului 24, iar în stratul dintre buzunare, deoarece lungimea acestui strat este mai mare decât lungimea secțiunii de intrare, viteza distribuția este stabilită corespunzător graficului 26. Astfel, în prototipul din În toate buzunarele, cea mai mare parte a lubrifiantului fluxului adiacent crestei cu o grosime egală cu grosimea stratului, de asemenea, nu intră în el, ci se învârte și rămâne în el. buzunarele. Dezavantajul rulmenților care funcționează conform principiului Reynolds-Mitchell, inclusiv al rulmenților prototip, este că forțele de frecare care acționează din partea unei suprafețe fixe de lucru în regiunea stratului, unde presiunea de-a lungul lungimii sale crește, încetinesc continuu lubrifiant pe măsură ce se mișcă în strat. Acest lucru împiedică pătrunderea lubrifiantului în strat, adică. reduce viteza și consumul de lubrifiant în strat, care la rândul său reduce grosimea minimă a stratului de lubrifiere, crește temperatura acestuia și reduce capacitatea portantă a rulmentului. Este imposibil să creșteți unghiul panei (valoarea spațiului de ulei) pentru a reduce frânarea specificată, deoarece orice creștere a acestuia duce la o creștere a scurgerilor laterale de lubrifiant din strat și la o creștere peste o anumită dimensiune - chiar și la apariția unei mișcări inverse a lubrifiantului pe suprafața de lucru staționară spre buzunarul de alimentare. În ceea ce privește regiunea stratului în care presiunea nu crește (a atins un maxim sau scade), atunci frânarea din partea unei suprafețe de lucru staționare este utilă acolo, deoarece. reduce nu numai scurgerile laterale, ci și de la capăt, împiedică transportul lubrifiantului de strat de către suprafața de lucru. în fig. 4 în secţiune extinsă a stratului de lubrifiere al lagărului suport conform invenţiei prezentat în fig.1 şi fig. 2 (următoarele sunt valabile și pentru un rulment axial), arată: o bucșă de rulment axial 1, buzunare necomunicante 2, care sunt situate numai în partea 12 a regiunii stratului, unde presiunea crește pe lungimea stratului . În plus, aceste buzunare, pornind de la buzunarul de alimentare 14, din care lubrifiantul este furnizat stratului, sunt separate de-a lungul lungimii stratului nu prin secțiuni ale suprafeței de lucru care inhibă lubrifiantul, ci doar prin pereții despărțitori 4 având vârfuri ascuțite. , care se termină cu muchiile de etanșare 7, realizate la nivel cu suprafața de lucru 5 sau îngropate față de acest nivel cu o valoare de 30 astfel încât la intrarea lubrifiantului în buzunar grosimea golului dintre muchia de etanșare 7 și cealaltă suprafață de lucru 11 a fost mai mare decât această grosime la ieșirea din buzunar. Dimensiunea pungilor de ulei 31 și 32 de-a lungul lungimii stratului nu trebuie să fie mai mică decât valoarea la care dobândește debitul care a intrat în buzunar din golul dintre marginea de etanșare și cealaltă suprafață de lucru 11, după trecerea prin buzunar. , viteza medie este mai mare de 2/3 din viteza suprafeței de lucru în mișcare. Aceasta corespunde diagramei 34. Marginile de etanșare au muchii tocite sau rotunjite de dimensiunea 8, care asigură o decelerare minimă a debitului datorită faptului că această dimensiune este minimă, nu mai mare de 2 mm și mai mică decât valoarea la care viteza medie de curgere în fanta scade la iesirea din acesta la o valoare nu mai mica de 1/2 din viteza suprafetei de lucru in miscare. Aceasta corespunde diagramei 33. Dimensiunea buzunarelor de-a lungul lungimii stratului (distanța dintre pereții despărțitori de etanșare) crește de la o valoare de 31 la o valoare de 32 la buzunarul de alimentare. Adâncimea marginii de etanșare crește cu cât acest buzunar este mai aproape de alimentator. Mai arată: suprafața de lucru 3 a manșonului, situată în regiunea 13 a stratului, unde nu există buzunare; un plan 6 care leagă buzele de etanşare şi care arată conturul fluxului laminar principal; suprafețele de lucru 5, situate de-a lungul marginilor manșonului și între buzunarele de-a lungul lățimii manșonului, pot coincide cu planul 5, așa cum se arată în fig. 1 şi FIG. 2; un arbore 9 care se rotește cu o viteză circumferențială 10 și având o suprafață de lucru 11 care formează părți ale stratului de lubrifiere 12 și 13 cu suprafețele interioare ale manșonului 1. De asemenea, este prezentată o diagramă 15 a distribuției presiunii în stratul de lubrifiere pe lungimea acestuia. , unde presiunea maximă este situată într-un punct dat de unghiul 16. Stratul de lubrifiere al unui lagăr axial conform invenţiei ar avea un aspect similar. Dacă buzunarele cu astfel de pereți despărțitori sunt de asemenea plasate în zona 13, unde presiunea scade, atunci acest lucru va reduce și decelerația fluxului, dar va contribui la îndepărtarea lubrifiantului din strat, iar acest lucru nu este recomandabil. Prin urmare, buzunarele ar trebui să fie situate numai în regiunea stratului în care presiunea crește pe lungimea sa. Dispozitivul conform invenției funcționează după cum urmează. Lubrifiantul din buzunarul de alimentare, ca și în stratul Reynolds-Mitchel discutat mai sus, este accelerat de suprafața de lucru în mișcare 11 și fluxul adiacent cu o grosime de 23 egală cu grosimea maximă a stratului de lubrifiant capătă viteze suplimentare, așa cum se arată în diagrama 24. În acest caz, procesul de transfer al lubrifierii energiei cinetice de pe creastă are loc cu eficiență maximă, întrucât stratul pe întreaga sa grosime 23 dobândește viteza maximă posibilă (viteza suprafeței în mișcare). Mai mult, acest flux intră în regiunea 12 (unde sunt situate buzunarele) a stratului de lubrifiere, care, conform invenției, este un spațiu între suprafața 11 și suprafața 5, precum și planul 6. Apoi lubrifiantul intră în buzunarele 2 și mai departe în stratul regiunii 13, unde lipsesc buzunarele. În regiunea 12, fluxul intră mai întâi în spațiul dintre buza de etanșare 7 a primului deflector și suprafața de lucru 11 (decalaj al buzunarului). Datorită influenței acestei margini, în ciuda suprafeței sale mici de frecare (valoare mică 8 a tocirii sau rotunjirii sale), precum și din cauza căderii de presiune între primul buzunar 2 și buzunarul de alimentare 4, debitele se modifică astfel. că diagrama 24 a acestor viteze înainte de marginea de etanșare este convertită în diagrama 33 din spatele marginii de etanșare. După cum se poate observa din compararea acestor diagrame, în dispozitivul conform invenției, partea fixă a rulmentului (manșon sau plăcuță de împingere) prezintă și o oarecare rezistență la curgere, dar această rezistență, după cum se poate observa din comparația dintre diagrama 33 din FIG. 4 şi graficele 26 din FIG. 3, există o rezistență semnificativ mai mică la curgerea unei piese fixe în stratul Reynolds-Mitchel și în stratul prototip, deoarece aria primei diagrame la aceeași viteză 10 a suprafeței de lucru în mișcare 11 este semnificativ mai mare decât aria celei de-a doua diagrame. Prin urmare, consumul de lubrifiant introdus din buzunarul de alimentare 4 în stratul de rulment conform invenţiei este semnificativ (de peste două ori) mai mare decât cel al rulmentului Reynolds-Mitchell şi al prototipului. Deși nu întregul flux de lubrifiant, cu o grosime de 23, intră din buzunarul de alimentare în strat, iar o parte din acesta, corespunzătoare diferenței dintre zonele diagramelor de viteză 24 și 33, rămâne în buzunarul de alimentare ca parte a vârtejul 21. În plus, în primul buzunar, curgerea, la fel ca în buzunarul de alimentare, accelerează și de-a lungul grosimii curgerii (grosimea între planul 6 și suprafața 11), diagrama vitezei capătă o formă 34 în fața a doua partiție.Această formă nu este un dreptunghi complet, ca forma din diagrama 24, din cauza lungimii și adâncimii mai mici a buzunarelor 2 decât cea a buzunarului de alimentare. Aceste dimensiuni ale buzunarului, și mai ales lungimea acestuia, trebuie să fie optime astfel încât că numărul de buzunare nu este foarte mic, dar și astfel încât diagrama vitezei curgerii 34 să dobândească suficientă completitudine în buzunar pentru a acumula energie cinetică pentru a depăși rezistența următorului decalaj dintre buzunare fără o pierdere mare de curgere. Această pierdere are loc în continuare și corespunde diferenței dintre zonele diagramelor de viteză de pe ambele părți ale golului de etanșare. Lubrifiantul care nu a intrat în fanta de etanșare rămâne în buzunar și circulă acolo ca parte a unui vârtej, similar vârtejului 21 din buzunarul de alimentare. Creșterea presiunii în buzunarele 2 are loc deoarece spațiul dintre marginea de etanșare 7 și suprafața de lucru (grosimea golului de etanșare) la ieșirea din buzunare este mai mic decât la intrare. Astfel, creșterea consumului de lubrifiant introdus de suprafața în mișcare și, în consecință, creșterea presiunii în stratul conform invenției față de straturile Reynolds-Mitchell și prototipul are loc în principal din două motive: în primul rând, dimensiunea 7. a tocirii sau rotunjirii marginii de etanșare este semnificativ mai mică decât lungimea secțiunii de admisie, astfel încât rezistența hidraulică a spațiului de etanșare dintre buzunare va fi mult mai mică încât diagrama vitezei de curgere nu va dobândi încă o formă stabilă, similară la 26 din fig. 3 și forțele de inerție ajută la depășirea rezistenței acestui gol de etanșare; în al doilea rând, dimensiunile buzunarelor de-a lungul lungimii stratului 31 și 32 sunt astfel încât fluxul, pe măsură ce se mișcă în fiecare buzunar, are timp să dobândească viteze crescute pe toată grosimea fantei specificate pentru a-și depăși rezistența cu un maxim. consumul de lubrifiant, dar și aceste dimensiuni ar trebui să fie cât mai mici pentru a crește numărul de buzunare astfel încât procesul de accelerare a curgerii în buzunare să fie mai multiplu pe tot stratul unde presiunea crește. Principiul considerat al creării presiunii în stratul de lubrifiere conform invenției este similar cu principiul creării presiunii într-o turbomașină rotativă: acolo, în fiecare etapă, rotorul în mișcare transferă energie cinetică fluidului de lucru și apoi, într-un staționar. paleta de ghidare, această energie este transformată în energie de presiune. Similar acestui procedeu, în stratul de lubrifiere conform invenției, în fiecare buzunar, de-a lungul lungimii sale, energia cinetică este transferată fluxului de lubrifiant de către suprafața de lucru în mișcare, iar în continuare, în golurile de etanșare dintre buzunare, această energie cinetică. este convertită în energie de presiune în buzunarul următor, deoarece în acest spațiu curg forțele de inerție și forțele de frecare hidrodinamică de pe suprafața în mișcare acționează împotriva forțelor de presiune corespunzătoare diferenței de presiune dintre buzunare. Secțiunile 5 ale suprafeței de lucru dintre buzunare și la marginile stratului servesc în principal ca etanșări care reduc scurgerile laterale, formarea presiunii în strat este asigurată de diferența de grosimi a fantelor de etanșare la intrarea și ieșirea din buzunarele. Prin urmare, adâncirea marginilor de etanșare în raport cu nivelul suprafeței de lucru face posibilă formarea de diferite grosimi de strat în fantele de etanșare și la suprafețele de lucru și crearea valorilor optime ale acestora atât pentru reducerea scurgerilor laterale, cât și pentru creșterea consumului de lubrifiant. . În acest scop, se presupune că grosimea stratului de lubrifiere dintre suprafeţele 5 şi 11 este minimă, mai mică cu 30 decât grosimea fantelor de etanşare. Această măsură de proiectare reduce scurgerea laterală în timp ce crește cantitatea de lubrifiant transportată de suprafața de lucru în mișcare. În regiunea stratului în care presiunea nu crește (a atins un maxim sau scade), din cauza absenței unor pungi acolo, suprafața fixă încetinește pe cât posibil fluxul de lubrifiant, ceea ce este necesar pentru a reduce căderea de presiune. . În plus, amplasarea buzunarelor în afara zonei de uzură maximă, care apar în locul grosimii minime a stratului, reduce semnificativ uzura pereților despărțitori subțiri de etanșare dintre ele. În zona buzunarului, lățimea suprafeței de lucru de la marginile stratului poate crește pe lungimea stratului, pe măsură ce presiunea din strat crește, ceea ce reduce și mai mult scurgerea laterală. în fig. 5 prezintă o vedere în plan a unui suport de rezemare, în care, în zona în care sunt amplasate buzunarele, lățimea suprafeței de lucru la marginile stratului crește pe lungimea stratului. în fig. 6 şi FIG. 7 prezintă secțiunile transversale ale acestei perne, respectiv, de-a lungul AA și, respectiv, de-a lungul BB. Aceste figuri arată: regiunea 12 unde sunt situate buzunarele 2; zona 13 la ieșirea stratului, unde nu există buzunare; diagrama 15 a distribuției presiunii pe lungimea stratului; cele mai mici 35 și cele mai mari 36 dimensiuni ale lățimii suprafeței de lucru la marginile stratului; cele mai mici 37 și cele mai mari 38 dimensiuni de buzunar de-a lungul lungimii stratului (lungimea buzunarului); dimensiunea 39 a buzunarului de-a lungul lățimii stratului (lățimea buzunarului), diagrama 40 a distribuției presiunii de-a lungul lățimii stratului. în fig. 8 prezintă o secțiune de-a lungul AA (Fig. 2) de-a lungul lățimii bucșei lagărului de tracțiune, în care, pe lângă secțiuni ale suprafeței de lucru de la marginile stratului, având o dimensiune de 41, buzunarele 2 sunt separate de fiecare. altele de-a lungul lățimii stratului pe secțiuni ale suprafeței de lucru, având o dimensiune de 42. De asemenea, diagrama este prezentată acolo 43 distribuția presiunii pe lățimea stratului. Dispozitivul conform invenţiei prezentat în fig. 5-8 funcționează așa cum se arată în FIG. 4. În plus față de cele de mai sus, trebuie remarcat faptul că o creștere a lățimii suprafeței de lucru de-a lungul lungimii stratului la marginile acestuia de la dimensiunea 35 la dimensiunea 36 (Fig. 5) reduce cantitatea de scurgere din strat. , deoarece se creează o lățime mai mare la locul de presiune mai mare (vezi diagrama).15 în Fig. 6). În plus, o creștere a dimensiunii buzunarelor de-a lungul lungimii stratului de la o valoare de 37 la o valoare de 38 (Fig. 6) la buzunarul de alimentare oferă condiții optime pentru restabilirea debitelor în buzunare, care sunt redus în fantele de etanșare la intrarea în buzunare, deoarece cu cât grosimea fantei este mai mare (cu cât debitul introdus în buzunar este mai gros), cu atât distanța dintre fantele de etanșare este necesară pentru a restabili debitele. Din această condiție și, de asemenea, ținând cont de dimensiunile reale ale grosimilor fantelor de etanșare și de fezabilitatea formării unui număr mai mare de buzunare, dimensiunile buzunarelor 39 (Fig. 7 și Fig. 8) ar trebui să fie mai mari în lățimea stratului decât în lungime. În ceea ce privește raportul dintre dimensiunile 39 (Fig. 8) ale buzunarelor și dimensiunile 42 ale secțiunilor suprafeței de lucru în intervalele dintre buzunare, atunci având în vedere că aceste secțiuni sunt destinate doar reducerii fluxului de lubrifiant prin lățimea stratului de la buzunar la buzunar, dimensiunile 32 ar trebui să fie dimensiuni mai mici 39. Ca urmare a influenței generale a acestor factori de proiectare, grosimea minimă a stratului de lubrifiere crește de peste 2 ori. În consecință, emisia de căldură (consumul de energie) scade cu aceeași cantitate și capacitatea portantă a rulmentului crește de peste 4 ori, iar uzura acestuia scade și ea.

REVENDICARE

1. Rulment hidrodinamic, în care buzunarele de ulei sunt realizate pe una dintre suprafețele de lucru formând un strat de lubrifiere hidrodinamic, caracterizat prin aceea că toate buzunarele sunt amplasate doar parțial sau în toată zona stratului, unde presiunea de-a lungul lungimii stratului crește, în buzunare, pornind de la alimentator, din care lubrifiantul intră în strat, sunt separate unul de celălalt pe lungimea stratului prin pereți despărțitori cu vârfuri ascuțite care se termină cu margini de etanșare. 2. Rulment conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că dimensiunea buzunarelor în lăţimea stratului este mai mare decât în lungime. 3. Rulment conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că există secţiuni ale suprafeţei de lucru de-a lungul lăţimii stratului dintre buzunare. 4. Rulment conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că distanţa pe lăţimea stratului de la marginea suprafeţei de lucru la buzunare creşte pe lungimea stratului. 5. Rulment conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că dimensiunile buzunarelor pe lungimea stratului cresc cu cât acest buzunar este mai aproape de alimentator.

Conținutul articolului

ȚINÂND, un ansamblu structural de mașini și mecanisme care susține sau ghidează un arbore sau o axă rotativă. Dacă pivotul arborelui din rulment alunecă direct pe suprafața rulmentului, atunci se numește lagăr alunecat. 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, căldură și uzură.

Lagăre simple.

Lagărul simplu este un suport metalic masiv cu o gaură cilindrică în care este introdusă o bucșă sau o inserție din material antifricțiune. Gâtul sau trunionul arborelui cu un joc mic intră în alezajul bucșei lagărului. Pentru a reduce frecarea și uzura, rulmentul este de obicei lubrifiat, astfel încât arborele să fie separat de bucșă printr-o peliculă de fluid uleios vâscos. Performanța unui rulment cu manșon este determinată de dimensiunile acestuia (lungime și diametru), precum și de vâscozitatea lubrifiantului și de viteza de rotație a arborelui.

Unsoare.

Orice lichid suficient de vâscos poate fi folosit pentru a lubrifia un rulment simplu - 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. Se folosesc și lubrifianți 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 și radiatoare de căldură și radiatoare.

rulmenti hidrostatici.

Un rulment simplu care este alimentat cu lubrifiant 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 circumferențială a arborelui.

rulmenți hidrodinamici.

Un rulment alunecat 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. Lubrifiantul care aderă la suprafețele de contact rezistă la abraziune completă pe măsură ce arborele se rotește și este strecurat în zona în care se acumulează presiunea, menținând astfel un spațiu între aceste suprafețe. Un rulment simplu, în care se creează o zonă de presiune crescută în modul descris, ținând sarcina, se numește hidrodinamic.

Rulmenți de rulare.

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

Rulmenți cu bile.

Cel mai comun rulment de rulare este rulmentul cu bile. Forma canelurilor (căile de rulare) inelelor interioare și exterioare ale rulmentului trebuie să fie controlată cu mare precizie în timpul fabricării, astfel încât, pe de o parte, să nu existe alunecarea bilelor în raport cu inelul, iar pe de altă parte de mână, au o suprafață de rulment suficient de mare. Separatorul stabilește poziția exactă a bilelor și previne frecarea lor reciprocă. Pe lângă rulmenții cu bile 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.

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

Unsoare.

Durata de viață a unui rulment este determinată de uzura prin oboseală a bilelor (rolelor) și a căilor de rulare din inele.Astfel de rulmenți necesită și lubrifiere pentru a reduce frecarea și uzura. Temperatura de funcționare este importantă, deoarece la temperaturi ridicate afectează nu numai dilatarea termică inegală a elementelor lagărelor, ceea ce duce la o creștere a alunecării și, în consecință, la uzură, dar și duritatea materialelor rulmentului scade.

Materiale pentru rulmenți.

Lagărele lipite sunt fabricate din diferite metale, aliaje, materiale plastice, compozite și alte materiale. Pentru o lungă perioadă de timp, principalul material de lagăr a fost babbit, brevetat de A. Babbit 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, un reper pentru evaluarea altor materiale pentru rulmenți, printre care se numără combinații de materiale care s-au dovedit bine izolat: babbitt și oțel; babbit, oțel și bronz; plumb cu indiu; argint și oțel; grafit și bronz. Dintre materialele plastice pentru rulmenți lipiți, se remarcă nailon și teflon, care nu necesită lubrifiere. Grafitul de carbon, cermeturile și compozitele sunt, de asemenea, utilizate ca materiale pentru bucșele lagărelor lipite.

Articolul este scris doar pentru a familiariza utilizatorii de internet cu principalele soiuri de rulmenți. Va fi util studenților universităților tehnice și, eventual, tinerilor profesioniști.

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

Adresa permanentă a articolului:

Cu orice utilizare a acestui material, este necesar un link către acesta!

De asemenea, puteți participa la scrierea unui articol, lăsându-vă completări, observatii si comentarii prin e-mail:Indicarea numelui autorului acestei sau acelei modificări este garantată!

Atenţie! O nouă versiune a articolului este disponibilă! Mai mult: 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 tehnice, care suntparte a suporturilor axelor și arborilor rotativi. Ei percep sarcinile radiale și axiale aplicate arborelui sau axului și le transferă pe cadru, carcasă 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.

Rulmenții sunt în prezent folosiți pe scară largă:

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

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

În funcție de tipul de frecare, există:

lagăre de alunecare, în care suprafața de sprijin a osiei sau a arborelui alunecă peste suprafața de rulare a rulmentului;

rulmenti de rulare, care utilizează frecare de rulare datorită instalării de bile sau role între inelele de rulment mobile și staționare.

Lagăre simple

Schema schematică a unui suport cu lagăr alunecat

Rulment simplueste o carcasă având un orificiu cilindric în care este introdusă o inserție sau bucșă din material antifricțiune(se folosesc adesea metale neferoase) și un lubrifiant. Există un spațiu între arbore și alezajul manșonului lagărului, ceea ce permite arborelui să se rotească liber. Pentru funcționarea cu succes a rulmentului, jocul este precalculat.

În funcție de proiectare, viteza circumferențială a trunionului, condițiile de funcționare, frecarea de alunecare poate fi:

lichid, 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 întinderi lungi , fără lubrifiant lichid sau gazos;

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

Tipuri de lubrifiere pentru rulmenți alți

Principalele tipuri de lubrifianți	Lubrifianți și materiale pentru crearea de acoperiri lubrifiante. Opțiuni de lubrifiere
	În stare nanostructurată: C, BN, MoS2 şi WS2; Sub formă de acoperiri nanocompozite: WC/C, MoS 2/C, WS 2/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 solzoase din compoziții de carbon: grafit fluorurat și fluorură de grafit; Carbon; Polimeri: PTFE, nailon și polietilenă, Grăsimi, săpun, ceară (acid stearic), Ceramica si cermet.
Lichid	Ungere hidrodinamica: strat gros si elastohidrodinamica; - ungere hidrostatica; - lubrifiere la presiune înaltă.
film subtire	Lubrifiere mixtă (semifluid); lubrifiere la limită.
	Lubrifiere gaz-dinamică

Există un număr mare de tipuri structurale de lagăre de alunecare: autoaliniante, segmentare, autolubrifiante etc.




G)

a - aspectul

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

în - 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 rulmenți standardizați 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;

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

permite reglementarea decalaj diferit și, prin urmare, precis instalarea geometrică axa arborelui.

a - Motor ax HDD cu rulment de rulare,

b - Motor ax HDD cu rulment hidrodinamic,

c - locația lagărului hidrodinamic al unui HDD (Hard Disk Drive)

Utilizarea lagărelor de alunecare hidrodinamice în locul lagărelor de rulare în HDD-urile computerelor (Hard Disk Drive) face posibilă reglarea vitezei de rotație a arborelor într-o gamă largă (până la 20.000 rpm), reducerea zgomotului și efectul vibrațiilor asupra funcționarea dispozitivelor, permițând astfel creșterea ratei de transfer de date, asigură 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 inci)

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

Cerințe HDD	cerințele de rulment	Rulment de frecare	Rulment hidrodinamic		Aplicație tipică
Cerințe HDD	cerințele de rulment	Rulment de frecare	metal dur	din material poros*	Aplicație tipică
Capacitate mare de depozitare	Bătăi simple				Computer personal, server
Capacitate mare de depozitare	Viteze mari de rotație
Zgomot redus	Zgomot redus				Computer utilizator (netbook-uri, SOHO)
Consum redus de curent	cuplu redus
Rezistența la impact	Rezistența la impact				Calculatoare mobile (laptop-uri)
Fiabilitate	Rezistenta la bruiaj				Toate computerele
Rigiditate	Rigiditate

Notă:

* - datele sunt date pentru NTN BEARPHITE;

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

Dezavantajele lagărelor de alunecare:

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

nevoia de lubrifiere continuă;

uzura neuniformă a rulmentului și a știftului;

utilizarea materialelor scumpe pentru fabricarea rulmenților;

intensitate relativ mare a muncii.

Rulmenți de rulare

Schema schematică a unui suport cu rulment de rulare

Rulmenți de rularefuncționează în principal cu frecare de rulare și constă din două inele, elemente de rulare, un separator care separă elementele de rulare unele de altele, le ține la o distanță egală și le dirijează mișcarea. Pe suprafața exterioară a inelului interior și pe suprafața interioară a inelului exterior (pe suprafețele de capăt ale inelelor rulmenților axiali), sunt realizate caneluri - trasee de rulare de-a lungul cărora se rulează elementele de rulare atunci când rulmentul este în funcțiune.

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 crește 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, în consecință, o capacitate mare de încărcare. Cu toate acestea, vitezele limită ale rulmenților complet sunt mult mai mici datorită rezistenței crescute la cuplu.

Rulmenții „fără perete” sunt utilizați pentru a reduce dimensiunile radiale și greutatea

Comparația rulmenților în funcție de performanță

Tip rulment	RPM ridicat	Percepția înclinării
Tip rulment	RPM ridicat	Percepția înclinării	radial	axial	combinate
Bilă radială
Bilă radială dublu rând sferică
Bilă de contact unghiular cu un singur rând
Bile de contact unghiular dublu rând și dublu cu un singur rând ("spate în spate")
Minge cu 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 - nepotrivit.

În comparație cu rulmenții de alunecare, 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;

economisirea materialelor neferoase rare, care sunt cel mai adesea utilizate la fabricarea lagărelor de alunecare;

dimensiuni de gabarit mai mici pe direcția axială;

ușurința întreținerii și înlocuirii;

consum mai mic de lubrifiant;

cost scăzut datorită producției în masă a rulmenților standard;

ușurința de reparare a mașinii datorită interschimbabilității rulmenților.

A - deteriorarea inelului interior al unui rulment sferic cu role cauzată de forță excesivă de aterizare;

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

V - deteriorarea inelului interior al unui rulment adânc cu bile cauzată de sarcina axială excesivă;

G - deteriorarea inelului interior al unui rulment 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 montaj și/sau ungere și/sau funcționare incorectă la viteze mari

Deteriorări ale rulmenților

Dezavantajele rulmenților sunt:

aplicabilitate 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 unităților de rulmenți;

sensibilitate crescută la inexactitatea instalării;

cost ridicat în producția la scară mică de rulmenți unici.

Rulmenti magnetici

Principiul de funcționare rulment magnetic (suspensie) bazată pe utilizarea levitației create de câmpurile electrice și magnetice. Rulmentii magnetici permit, fara contact fizic, realizarea suspendarii unui arbore rotativ si a rotatiei relative a acestuia fara frecare si uzura.

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 (AMP).

Rulmenții magnetici activi sunt în prezent cei mai populari.Rulment magnetic activ (AMP) - este un dispozitiv mecatronic controlat in care stabilizarea pozitiei rotorului se realizeaza prin fortele de atractie magnetica care actioneaza asupra rotorului de la electromagneti, curentul in care este reglat de sistemul de control automat conform semnalelor de senzorii de deplasare a rotorului. Suspendarea completă fără contact a rotorului poate fi realizată folosind fie două AMB radiale și una axială, fie două AMB conice. Prin urmare, sistemul de suspensie magnetică al rotorului include atât rulmenții înșiși, încorporați în corpul mașinii, cât și unitatea electronică de control, conectată prin fire la înfășurările electromagneților și senzorilor. Sistemul de control poate folosi atât procesarea semnalului analogic, cât și digital mai avansat.

Diagrama schematică a controlului unui sistem tipic de rulmenți magnetici activi

Principalele avantaje ale AMP sunt:

capacitate de încărcare relativ mare;

rezistență mecanică ridicată;

posibilitatea implementării unei suspendări stabile fără contact a organismului;

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

posibilitate de utilizare la viteze mari de rotatie, in vid, temperaturi ridicate si joase, tehnologii sterile...


A)

a - diagrama 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 aplicat eficient în următoarele echipamente:

Turbocompresoare și turboventilatoare;

Pompe turbomoleculare;

Electrofusuri (frezare, gaurire, slefuire);

Expansoare turbo;

turbine cu gaz și unități turboelectrice;

dispozitive de stocare a 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 de alimentare externă, 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-zhedeso-bor).

Rulment magnetic pasiv bazat pe magneți permanenți de înaltă energie

1 ) Albert Kaskak, Robert Fusaro &Wilfred Morales. Rulment magnetic permanent pentru aplicații pentru nave spațiale. NASA/TM-2003-211996;
2) Rulmenți cu bile și cu role. Pisică. nr. 2202. NTN, 2001; 3) Îngrijirea și întreținerea rulmenților. Pisică. Nu.3017.NTN;
4) Henrik Strand. Proiectarea, testarea și analiza rulmenților de rulment pentru utilaje 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 de rulare 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 proiectantului-constructor de mașini. M.: Mashinostroenie, 2001;
16) Zhuravlev Yu. N. Rulmenți magnetici activi: Teorie, calcul, aplicare. - Sankt Petersburg: Politehnică, 2003;
17 ) Orlov P.I. Fundamentele designului / Manual de referință în 2 cărți. M.: Mashinostroenie, 1988;

18) Chermenskiy O.N., Fedotov N.N. Rulmenți de rulare.CU director director. M: Mashinostroenie, 2003.