کاربردهای بلبرینگ‌های هیدرواستاتیک و هیدرودینامیک در صنایع: کاهش اصطکاک و حفظ دقت

بلبرینگ‌های هیدرواستاتیک و بلبرینگ‌های هیدرودینامیکی بلبرینگ‌های فیلم سیالی هستند که برای ایجاد فاصله بین عناصر متحرک و ساکن به یک لایه روغن یا هوا متکی هستند. اگرچه ممکن است از نظر ظاهری مشابه باشند، بلبرینگ های هیدرواستاتیک و هیدرودینامیکی در عملکرد با بلبرینگ های ساده متفاوت هستند. بلبرینگ‌های ساده بلبرینگ‌های ساده و ارزانی هستند که در آنها شفت در حین کار با سطح بلبرینگ تماس پیدا می‌کند و از یک روان کننده برای کاهش اصطکاک بین سطوح لغزنده استفاده می‌کند. برخلاف بلبرینگ‌های ساده، بلبرینگ‌های هیدرواستاتیک و هیدرودینامیکی از نظر طراحی گران‌تر و پیچیده‌تر هستند. کاربردهای معمول برای بلبرینگ‌های هیدرواستاتیک و هیدرودینامیکی عبارتند از دوک‌های ماشین ابزار.  کاربردهایی که نیاز به حرکت دقیق و سفتی بالا دارند.

 بلبرینگ های هیدرواستاتیک و بلبرینگ های هیدرودینامیکی هر دو به عنوان انواع بلبرینگ های سیال طبقه بندی می شوند. از آنجایی که هیچ تماس مستقیمی بین بلبرینگ و سطح متحرک وجود ندارد، تولید گرما در حین کار ماشین به دلیل برش روغن است. اگرچه بلبرینگ‌های هیدرواستاتیک و هیدرودینامیک (یا دینامیک سیال) هر دو بار روی یک لایه سیال (روغن یا هوا) را تحمل می‌کنند، اما در نحوه تولید لایه سیال تفاوت دارند.

بلبرینگ هیدرواستاتیک

 یک بلبرینگ هیدرواستاتیک از یک منبع فشار مثبت استفاده می کند که فاصله بین عناصر دوار و ثابت را حفظ می کند. با یک بلبرینگ هیدرواستاتیک روانکاری، روانکاری تحت فشار بین سطوح متحرک وارد می شود.

 دوک های بلبرینگ هیدرواستاتیک دارای سختی بالا و عمر باربری طولانی هستند و اغلب برای ماشین کاری و تکمیل استفاده می شوند. از آنجایی که روانکاری هیدرواستاتیک برای حفظ لایه روانکاری به حرکت نسبی بستگی ندارد، می تواند بارهای سنگین را در سرعت های پایین تحمل کند. آنها همچنین می توانند سختی مستقیم بزرگ (دقیق و قابل کنترل) و همچنین ضرایب میرایی (اتلاف انرژی) را ارائه دهند.

 بلبرینگ های هیدرواستاتیک را می توان برای استفاده در حرکت خطی یا چرخشی با بارهای شعاعی، بسته به کاربرد، طراحی کرد. این آنها را برای پشتیبانی از عناصر در پمپ های سیال فرآیند ایده آل می کند. طراحی بلبرینگ می تواند بسیار پیچیده باشد و برای عملکرد صحیح نیاز به فشار دقیق و کنترل شکاف دارد.

بلبرینگ هیدرودینامیکی

در بلبرینگ های هیدرودینامیکی، شکاف به صورت دینامیکی توسط حرکت بلبرینگ ایجاد می شود. بلبرینگ‌های هیدرودینامیکی در کاربردهای چرخشی استفاده می‌شوند و ممکن است به فشار خارجی روی یکی از لنت‌های بلبرینگ یا یک بلبرینگ ثانویه برای جلوگیری از اصطکاک اضافی هنگام شروع چرخش نیاز داشته باشند. بلبرینگ های هیدرودینامیکی را می توان برای بارهای شعاعی یا رانشی طراحی کرد.

بلبرینگ هیدرودینامیکی معمولاً مجموعه‌ای با فاصله کم است که به لایه‌ای از روغن (و گاهی هوا) متکی است که در حین چرخش اسپیندل فضا ایجاد می‌کند. بلبرینگ ها بار را روی فیلم خود تجدید شونده روان کننده منتقل می کنند (شناور).

ابتدایی ترین بلبرینگ هیدرودینامیکی بلبرینگ ژورنال است. دارای یک سوراخ استوانه ای است که معمولاً دارای دو شیار محوری برای روانکاری است. این بلبرینگ ظرفیت بارگذاری بالایی دارد و طراحی ساده آن جمع و جور، دو چرخشی و آسان برای ساخت است. با افزایش سرعت طراحی ماشین ها، مشخص شد که این بلبرینگ دارای محدودیت هایی است که نیاز به اصلاح دارد.

مفهوم کفش محوری برای بلبرینگ های ژورنال اعمال شد و آزمایشات گسترده ثابت کرده است که این طراحی موثرترین است. چرخش به کفش اجازه می دهد تا بچرخد و یک گوه تشکیل دهد. سطح محوری کروی است تا آزادی غلتش 360 درجه را فراهم کند. بلبرینگ های کفش محور هیدرودینامیکی مزایای قابل توجهی را ارائه می دهند. آنها کوچکتر، ارزان تر، نیاز به تعمیر و نگهداری کمتر، عمر طولانی تر و کارآمدتر از طراحی قبلی بلبرینگ هستند. 

سه نوع اصلی بلبرینگ‌های هیدرودینامیکی عبارتند از بلبرینگ‌های شیار محیطی، بلبرینگ‌های فشاری و بلبرینگ‌های چند شیار. دوک های بلبرینگ هیدرودینامیکی دارای سختی بالا و عمر باربری طولانی هستند و اغلب برای ماشین کاری و تکمیل استفاده می شوند.

ماشین هایی که از بلبرینگ های هیدرودینامیکی روغن کاری شده استفاده می کنند نباید در هنگام راه اندازی بار زیادی را تحمل کنند. بلبرینگ های هیدرودینامیکی را می توان در کاربردهای صنعتی از جمله توربین های بخار، موتورهای الکتریکی، پمپ های خنک کننده و سنگ شکن ها یافت. آنها همچنین معمولاً در کشتی هایی که در کلاچ، دمنده ها، پمپ ها و ماشین آلات کمکی استفاده می شوند، یافت می شوند. 

چه مشخصات فنی مهمی دارند؟  

روغن کاری

برای اطمینان از عملکرد ایمن بلبرینگ های هیدرواستاتیک و هیدرودینامیکی، همیشه باید یک روان کننده مناسب وجود داشته باشد. روان کننده باید خنک شود تا گرمای ایجاد شده توسط برش روغن حذف شود و باید به اندازه کافی گرم باشد تا آزادانه جریان یابد. روان کننده باید فیلتر شود تا متوسط ​​اندازه ذرات کمتر از حداقل ضخامت فیلم باشد.

 محدودیت سرعت

بلبرینگ‌های هیدرواستاتیک و هیدرودینامیکی فقط دارای اصطکاک چسبناک هستند که با برش لایه‌ای سیال در حین حرکت بلبرینگ همراه است. آنها می توانند اثرات هیدرودینامیکی را در شرایط سرعت بالا تجربه کنند اگر زمین ها بیش از حد گسترده باشند و در نتیجه گرمای قابل توجهی تولید شود. حداکثر سرعت تقریبی 1,000,000 DN است. عدد DN قطر بلبرینگ را بر حسب میلی متر (D) و حداکثر سرعت را بر حسب دور در دقیقه (N) توصیف می کند.

دقت

دقت این نوع بلبرینگ ها با دقت اجزا تعیین می شود. بلبرینگ های حرکت خطی هیدرولیک با دقت زیر میکرون/متر ساخته شده اند.

سفتی و میرایی

بلبرینگ‌های هیدرواستاتیک و هیدرودینامیک مشکلات تماسی از دست دادن را ندارند که بلبرینگ‌های تماسی لغزشی یا غلتشی که از قبل در برابر یکدیگر قرار می‌گیرند. آنها به راحتی می توانند در محدوده نیوتن بر نانومتر برای سفتی باشند.

با توجه به لایه روغن نازک در شکاف بلبرینگ، این بلبرینگ ها دارای قابلیت میرایی عالی در هر دو جهت بلبرینگ معمولی و مماسی هستند. هنگامی که از هوا استفاده می شود، فیلم هوای کم ویسکوزیته در شکاف بلبرینگ به بلبرینگ ها قابلیت میرایی متوسط ​​تا کم را به ترتیب در جهت بلبرینگ معمولی و مماسی می دهد.

عملکرد حرارتی

به طور کلی، بلبرینگ های هیدرواستاتیک در مواردی که سرعت های بیشتر از 2 متر بر ثانیه وجود دارد استفاده نمی شود زیرا برش چسبناک سیال در شکاف بلبرینگ گرمای بیش از حد تولید می کند. بلبرینگ های هیدرواستاتیک و هیدرودینامیکی انرژی را به شکل جریان در یک فشار دریافت می کنند. روغن از بلبرینگ خارج می شود و به یک ظرف قطره چکه می آید. در تشت، سرعت جریان و فشار آن اساساً صفر است، بنابراین تمام توانی که توسط جریان و فشار اولیه نشان داده می‌شود، در برش چسبناکی که سیال به هنگام خروج از بلبرینگ‌ها متحمل می‌شود، صرف می‌شود. این نیرو به صورت گرما دفع می شود. افزایش دمای روغن بستگی به مقدار گرمایی دارد که توسط دستگاه هدایت می شود.

اندازه و وزن

این بلبرینگ ها فضای بسیار کمی را اشغال می کنند. با این حال الزامات لوله کشی ممکن است قابل توجه باشد. اگر اندازه و وزن پمپ، سیستم جمع‌آوری/توزیع روغن و سیستم‌های کنترل دمای روغن حذف شوند، نسبت عملکرد به وزن بسیار بالایی دارند.

نگهداری مورد نیاز 

سطح روغن و تمیزی آن باید کنترل شود و فیلتر پمپ باید مرتباً تعویض شود. کیفیت روغن باید کنترل شود تا مطمئن شوید که سطح pH آن در حد مطلوب باقی می ماند و آلوده نیست.

از آنجایی که این بلبرینگ ها دستگاه های غیر تماسی هستند، اساساً عمر بی نهایتی دارند.

استانداردها

بلبرینگ های هیدرواستاتیک و هیدرودینامیکی باید استانداردهای خاصی را رعایت کنند تا از طراحی و عملکرد مناسب اطمینان حاصل شود. به عنوان مثال ESDU 92026 برای تعیین روش های محاسبه برای بلبرینگ های ژورنال هیدرواستاتیک استفاده می شود و ISO 12167-1  در مورد محاسبه بلبرینگ های هیدرواستاتیک روغن کاری شده با روغن با شیارهای زهکشی بحث می کند. بلبرینگ های هیدرودینامیکی استاندارد شامل BS ISO 6281  برای آزمایش در شرایط روانکاری هیدرودینامیکی و مخلوط و BS ISO 12130-2  برای محاسبه بلبرینگ های رانش لنت کج می شود.

می توانید با استفاده از سیستم جست و جوی کالای صنعتی تکصان نیز، بلبرینگ مورد نظر خودتان را با توجه به مشخصاتی که ذکر شد انتخاب و به تامین کننده مورد نظر متصل شوید.

 منبع: globalspec.com