Hydrauliske og pneumatiske lejer

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 18. august 2014; checks kræver 20 redigeringer .

Hydrauliske lejer  er lejer , hvor et tyndt lag væske optager den direkte belastning fra akslen.

Hydrauliske og pneumatiske lejer bruges ofte til høje belastninger, høje hastigheder, og hvor der kræves en præcis akselpasning, når konventionelle kuglelejer producerer for meget vibration, for meget støj eller ikke opfylder krav til kompakt udstyr eller lang levetid. De bliver brugt oftere og oftere på grund af faldende omkostninger. For eksempel kører computerharddiske , hvor motorakslen sidder på hydrauliske lejer, mere støjsvage og er billigere end de samme drev, der indeholder kuglelejer.

Sådan virker det

Disse lejer kan generelt opdeles i to typer:

• hydrodynamisk og gasdynamisk;
• hydrostatisk.

I et hydrostatisk leje opretholdes et højt væsketryk af en ekstern pumpe . Væsken i dem er normalt olie eller vand. Da sådanne lejer kræver væskeindsprøjtning fra en ekstern pumpe for deres drift, er den energi, der leveres til pumpen, spildenergi for systemet som helhed. Men i mangel af en pumpe ville denne energi blive brugt på at overvinde friktionskræfter.

I et hydrodynamisk leje, når akslen roterer med høje hastigheder, bliver væsken ført væk af akslen ind i mellemrummet mellem friktionsfladerne, og dermed udføres selvsmøring. Det kan betragtes som et glideleje, hvor geometrien, tilstrækkelig rotationshastighed og fri smøreforsyning gør olielaget tykt nok til fuldstændig at eliminere kontaktfriktion under alle driftsforhold.

I disse lejer suges væske ind i lejet ved akslens bevægelse og tvinges under eller rundt om akslen ved den samme bevægelse af akslen. Som følge heraf har væskelaget under akslen utilstrækkelig tykkelse ved lave rotationshastigheder af akslen (inklusive i start- og bremsningsøjeblikket, og dette fører til direkte kontakt mellem parrets dele. Hvis sådanne tilstande forekommer ofte nok, har lejet en kortere levetid, og der opstår store energitab i det. Nogle gange, for at forhindre disse problemer i hydrodynamiske lejer, bruges enten et sekundært leje eller en ekstern pumpe, som indgår i arbejdet på tidspunktet for start eller bremsning. Særlige slidbestandige og antifriktionsbelægninger (f.eks. diamantlignende ) kan også reducere opstartsslitage betydeligt. Antallet af maskine starter/stop før en lejeudskiftningsreparation forhandles ofte, hvilket kan være meget lille i forhold til den samlede levetid.

Akslen kan ikke være omgivet af en stiv bøsning, men af ​​flere elastiske kronblade eller en splitring lavet af fjederfolie på en elastisk understøtning (“folieleje”, engelsk folieleje ) for jævnt at fordele belastningen over parrets overflade. Kronblad (og generelt gasdynamiske) lejer findes også i ende ( tryk ) version [1] .

Fordele og ulemper

Fordele

• Hydrauliske og pneumatiske lejer har generelt meget lave friktionskoefficienter - meget lavere end mekaniske lejer. Hovedkilden til friktion er viskositeten af ​​en væske eller gas. Da viskositeten af ​​en gas er lavere end for en væske, er statiske gaslejer blandt de lejer med de laveste friktionskoefficienter. Men jo lavere viskositeten af ​​væsken er, jo større er lækagen, hvilket kræver ekstra omkostninger til injektion af væske (eller gas) i lejet. Disse lejer kræver også tætninger, og jo bedre tætning, jo højere friktionskræfter.

• Under høje belastninger ændres afstanden mellem overflader i hydrauliske lejer mindre end i mekaniske lejer. "Lejets stivhed" kan opfattes som en simpel funktion af det gennemsnitlige væsketryk og lejets overfladeareal. I praksis, når belastningen på akslen er stor, og frigangen mellem lejefladerne falder, øges væsketrykket under akslen, væskemodstandskraften øges meget, og dermed opretholdes frigangen i lejet.
  Men i let belastede lejer, såsom lejer i skivedrev, er stivheden af ​​rullelejer i størrelsesordenen 10 7 MN / m , mens den i hydrauliske lejer er ~10 6 MN/m. Af denne grund, for at øge stivheden, er nogle hydrauliske lejer, især hydrostatiske lejer, designet til at blive forspændt.

• På grund af deres arbejdsprincip har hydrauliske lejer ofte en betydelig dæmpningskapacitet .

• Hydrauliske og pneumatiske lejer har en tendens til at køre mere støjsvage og skabe mindre vibrationer end rullelejer (på grund af mere jævnt fordelte friktionskræfter ). For eksempel har harddiske lavet med hydrauliske (pneumatiske) lejer et leje/motorstøjniveau på 20-24 dB , hvilket ikke er meget mere end omgivende støj i et lukket rum. Skiver med rullelejer er mindst 4 dB mere støjende.

• Hydrauliske lejer er billigere end konventionelle lejer til de samme belastninger. Hydrauliske og pneumatiske lejer er ret enkle i designet. I modsætning hertil indeholder rullelejer ruller eller kugler, der har en kompleks form og kræver højpræcisionsfremstilling - det er meget vanskeligt at fremstille perfekt runde og glatte rulleflader. I mekaniske lejer ved høje hastigheder deformeres overflader på grund af centrifugalkraft , mens hydrauliske og pneumatiske lejer er selvkorrigerende mod små afvigelser i lejedelenes form.

Desuden kræver de fleste hydrauliske og pneumatiske lejer kun lidt eller ingen vedligeholdelse . Derudover har de en næsten ubegrænset levetid. Konventionelle rullelejer har en kortere levetid og kræver regelmæssig smøring, inspektion og udskiftning.

• Hydrostatiske og mange pneumatiske lejer er mere komplekse og dyre end hydrodynamiske lejer på grund af tilstedeværelsen af ​​en pumpe .

Ulemper

• Væskelejer spreder typisk mere energi end kuglelejer.

• Energiafgivelsen i lejer samt stivheden og dæmpningsegenskaberne er meget temperaturafhængige, hvilket komplicerer lejernes design og deres drift over et bredt temperaturområde.

• Hydrauliske og pneumatiske lejer kan pludselig sætte sig fast eller svigte i kritiske situationer. Kuglelejer svigter ofte gradvist, denne proces er ledsaget af udseendet af hørbar uvedkommende støj og spil.

• Ubalancen af ​​akslen og andre dele i hydrauliske og pneumatiske lejer er større end i kuglelejer, hvilket resulterer i mere præcession , hvilket fører til en reduktion i lejelevetid og dårlig ydeevne. .

• En anden ulempe ved hydrauliske og pneumatiske lejer er lækage af væske eller gas uden for lejet; at holde en væske eller gas inde i et leje kan være et betydeligt problem. Hydrauliske og pneumatiske lejetapper installeres ofte to eller tre i træk for at forhindre lækage fra den ene side. Hydrauliske lejer, der bruger olie, bruges ikke i tilfælde, hvor olielækage til miljøet er uacceptabelt, eller hvor deres vedligeholdelse ikke er økonomisk gennemførlig.

Anvendelse af hydrodynamiske lejer

Hydrodynamiske lejer er mest udbredt i maskiner på grund af deres enkle design, selvom de under opstarts- og stopperioder, ved lave hastigheder, fungerer under betingelser med grænsesmøring eller endda "tør" friktion.

• Et af hovedeksemplerne på det hydrauliske friktionsregime fra hverdagen er lejerne i krumtapakslen og knastakslen på en forbrændingsmotor, hvor en oliekile konstant holdes under sin drift på grund af oliens viskositet og øget tryk i smøresystemet. Hovedslid på akslen opstår i det øjeblik, motoren startes, når pumpens ydeevne ikke er nok til at opretholde oliekilen, og friktionen bliver grænse.
• I præcisions moderne maskiner, der arbejder under lette belastninger, især i slibning.
• Brugen af ​​hydrodynamiske glidelejer i stedet for rullelejer i computerharddiske gør det muligt at regulere spindlernes rotationshastighed i et bredt område, reducere støj og virkningen af ​​vibrationer på enhedernes drift og derved øge dataoverførselshastigheden og sikring af sikkerheden ved optaget information, samt skabelse af mere kompakte harddiske .diske (0,8-tommer). Der er dog en række ulemper: høje friktionstab og som et resultat reduceret effektivitet (0,95 ... 0,98); behovet for kontinuerlig smøring; ujævnt slid på lejet og stiften; brugen af ​​dyre materialer til fremstilling af lejer.
• I pumper, for eksempel i cirkulationspumpen i RBMK - 1000-reaktoren.
• I blæsere til køling af en personlig computer. Brugen af ​​denne type leje reducerer støj og forbedrer kølesystemets effektivitet. Selv i den indledende fase er et hydrodynamisk leje mere støjsvagt end et glideleje. Efter en vis driftsperiode mister den ikke sine akustiske egenskaber og bliver ikke mere støjende i modsætning til andre lejer.

Brugen af ​​gasdynamiske lejer

Gasdynamiske lejer er meget udbredt i gasturbineteknologi og højhastigheds pneumatiske turbomaskiner. Deres vigtigste fordele på dette område er holdbarhed under vanskelige forhold uden behov for smøring, modstand mod termiske effekter, fravær af vibrationer og en praktisk talt ubegrænset rotationshastighed. "Air" lejer bruges i hjælpefly turbiner, power [2] turbinenheder, pneumatiske køleskabe i klimaanlægget på fly, der modtager trykluft fra motorer. Aktivt arbejde er i gang i retning af at skabe gasdynamiske lejer til hovedflyets gasturbinemotorer , der lover øget holdbarhed, lette på grund af fraværet af et oliesystem og brændstofbesparelser på 10% på grund af eliminering af væskefriktion [3] . Fraværet af organisk smøring og evnen til at fungere ved kryogene temperaturer gør det muligt at bruge sådanne lejer i turbo -ekspandere til produktion af flydende gasser. Der er blevet skabt turboladere med gasdynamiske lejer til overladning af frem- og tilbagegående forbrændingsmotorer . Fraværet af smøreolie forenkler designet, reducerer vægten og øger pålideligheden af ​​denne problematiske [4] enhed.

Ifølge princippet om et gasdynamisk leje fungerer et par "hovedmagnetiske overflader" på en harddisk, hvor der under rotation dannes en luftkile i brøkdele af en mikron , hvilket eliminerer kontaktfriktion, samt et par "bånd-roterende hoveder" af en videobåndoptager .

Noter

1. ↑ http://foil-bearing.ru Arkivkopi dateret 31. maj 2022 på Wayback Machine- siden for indenlandske udviklere af kronbladslejer
2. ↑ Mikroturbineluftlejer . Hentet 22. april 2015. Arkiveret fra originalen 18. februar 2015. (ubestemt)
3. ↑ MiTi - Folieleje - Oliefrit leje - Tribometer - Turbolader Arkiveret 16. februar 2015 på Wayback Machine
4. ↑ http://info.inodetal.ru/avtozapchasti/malenkie-xitrosti/pochemu-gonit-maslo-turbina/ Arkiveret 24. april 2015 på Wayback Machine Hvorfor "driver en turbine olie"? (om fejl på bilturboladeren)

Litteratur

• Metalskæremaskiner: Lærebog / V. E. Push, Moskva : Mashinostroyeniye , 1986.- 564 s.