Гидродинамические подшипники

Гидродинамический подшипник – это особый вид опор, в которых две перемещающиеся относительно друг друга поверхности разделены жидкостью. Чаще всего в таких узлах используется масло, которое при работе подшипника начинает перемещаться благодаря винтовой нарезке или специальной шлифовке и создает подъемный эффект. При этом поверхности не образуют пару трения, что снижает износ детали и исключает критическое повышение ее рабочей температуры. Замена трения скольжения на жидкостное трение способствует высокой эффективности опоры, потери энергии в которой минимальны.

Как работает гидродинамический подшипник

Так как этот подшипник работает на основе жидкости, он представляет собой замкнутую герметичную конструкцию, рассчитанную на долговременную эксплуатацию без вмешательства человека. Но для того, чтобы гидродинамическая опора полноценно функционировала необходимо соблюдение ряда важных условий:

• Рабочая жидкость должна находиться в зазоре, образованном валом или осью и корпусом подшипника;

• Жидкость должна находиться под давлением, точно уравновешивающим нагрузку, оказываемую валом;

• Слой жидкости должен быть достаточным, чтобы компенсировать неровности и шероховатость разделяемых поверхностей;

• Толщина слоя должна превышать минимальное допустимое значения, гарантируя надежность узла.

Принцип работы гидродинамического подшипника очень прост. Вал находится в корпусе с определенным зазором, заполненном маслом. Нагрузка прижимает вал к нижней части узла, так что он имеет определенный эксцентриситет. Когда вал начинает вращение, абсорбция заставляет масло следовать за его поверхностью. Вязкость масла позволяет вовлечь в это действие и слои жидкости, не соприкасающиеся с вращающейся деталью. Вал работает как импровизированный насос, повышая давление жидкости в герметичном корпусе опоры, и она заполняет клиновидную щель между валом и стенками подшипника. Силы, действующие на вал, со своей стороны препятствуют этому заполнению и, чтобы вал занял рабочее положение, давление масла должно уравновесить нагрузку.

Одним из отрицательных качеств такой системы можно считать вибрации, нередко появляющиеся на начальной стадии работы узла. Чтобы этого избежать, производители выпускают узлы с клиновидными расточками. В этом случае цапфа вала лежит на масляных клиньях, что гарантирует быстрое заполнение зазора и плавный ход с самого старта агрегата.

Достоинства и недостатки гидродинамических подшипников

К положительным качествам гидродинамических опор стоит отнести их высокий ресурс, возможность демпфировать удары и вибрации, а также низкий уровень шума даже на самых максимальных оборотах. Благодаря герметичному корпусу, подшипники такого типа не боятся высокой запыленности, влаги и агрессивных химических веществ. Это делает их незаменимыми в химической и горнообогатительной отрасли, где традиционно уровень негативных факторов самый высокий.

Есть у таких опор вращения и несколько серьезных минусов. В первую очередь нужно отметить, что гидродинамический подшипник способен эффективно работать только при высоких частотах вращения вала. При небольшой скорости подъемная сила не способна уравновесить нагрузку от вала и жидкостное трение не наступает. Начинается полусухое или даже сухое трение, быстро выводящее изделие из строя. Еще один недостаток таких узлов – их зависимость от температурного режима. Нагревание или охлаждение опоры в процессе работы изменяет характеристики жидкости, ухудшая рабочие параметры детали.