Подшипники качения и скольжения
Подшипник представляет собой специальное изделие, которое используется в качестве опоры для движущихся деталей механизма.
Основное его назначение – фиксация подвижных частиц относительно неподвижных деталей, а также снижение силы трения. Все заводские изделия качения идут с определенными условными обозначениями, маркировками. При системном условном обозначении название изделия содержит сведения о его размерах, особенностях конструкции. Все маркировки делятся на две большие группы – зарубежные и отечественные.
Зарубежные обозначения используют такие ведущие производители автомобильных подшипников как SKF, FAG, INA, Timken, Koyo, NSK, другие. Российскую систему применяют заводы РФ, стран СНГ. О том, какие существуют производители, виды подшипников, вы узнаете из данного обзора.
Подшипники качения и скольжения что это — разбираем!
Все комплектующие рассматриваемой группы делятся на две группы – скольжения и качения. В состав механизмов первой группы входят внешняя, внутренняя обоймы, второй – два кольца, сепаратор, шарики. Оба типа изделий должны снижать трение между стационарными и вращающимися узлами агрегата – это позволяет снижать потери энергии, уменьшать степень износа и нагрева деталей. Рассмотрим подробнее, какие бывают производители и виды подшипников.
Узел имеет вид массивной металлической опоры с небольшим отверстием, через которое подключаются вкладыш либо втулка. Для увеличения эффективности работы узла, уменьшения силы трения применяется смазка (плотная либо жидкая). Технические параметры зависят от размеров входящего в узел элемента, скорости вращения вала, величины подаваемых нагрузок, густоты смазки. Для смазывания можно использовать любую жидкость вязкой консистенции – эмульсию, керосин, масло.
В узлах данного типа трение скольжения заменяется трением качения, за счет чего в разы снижаются показатели износа. Конструкции и размеры подшипников могут быть разными, в качестве тел вращения используются иголки, ролики, шарики.
Один из самых распространенных типов узлов, в состав которого входит два кольца, между которыми устанавливается сепаратор и предустановленные шарики заданных параметров. Шарики помещаются по канавкам, которые в ходе производства тщательно шлифуются. Сепаратор гарантирует точное положение шариков и делает невозможным любой контакт между ними. В комплекте составляются двухрядные сепараторы.
В случае с роликоподшипниками роль тел вращения выполняют ролики (форма может быть любой – цилиндр, конус и т.д.). Конструктивно они похожи на шариковые, размеры деталей определяются стандартами ГОСТ.
Почему важен класс точности?
Для обозначения деталей очень важен класс точности – характеристика, которая указывает на точность изготовления отдельных деталей, узла в целом. Точность габаритов, вращения также маркируется в классе изделия. Класс подшипника указывается возле основного наименования.
Популярные бренды подшипников качения и скольжения
Крупнейшие мировые производители деталей – SKF, NTN, FAG/INA, SNR, KOYO, NSK. По качеству готовой продукции им не уступают российские компании – это «МОСКОВСКИЙ ПОДШИПНИК», «САРАТОВСКИЙ ПОДШИПНИКОВЫЙ ЗАВОД», «ПОДШИПНИКОВЫЙ ЗАВОД №6», «РОЛТОМ», «Самарский подшипниковый завод».
Даже для новичков в сфере майнинга ясна как день необходимость обеспечивать аппаратуру надлежащим теплоотведением. Это краеугольный камень успешного майнера, ведь никакое оборудование не прослужит вам хоть сколько-нибудь достойный срок при постоянном перегреве, а нагрузка при добыче криптовалюты на него колоссальная.
Люди различными способами пытаются бороться с повышением температуры и охлаждают как помещения, так и саму аппаратуру (как охладить видеокарту, вентиляция майнинг ферм и асиков). Для большинства электронных систем, размещаемых как в специальных крытых боксах, так и легко продуваемом каркасе, справедливо будет утверждать, что вентиляторы — это одно из лучших решений для охлаждения. Поэтому, приобретая майнинг-машины, обязательно нужно закупиться и вентиляторами.
С точки зрения потребителя, их можно классифицировать по-разному. Но, как нам кажется, самым информативным будет разделить их по типу подшипников: а) качения или б) скольжения. Ведь вентиляторы способны развивать огромную скорость вращения — до нескольких тысяч оборотов/мин. С точки зрения рентабельности и эффективности, они превосходят любое иное приспособление. Но на таких скоростях подшипник подвергается колоссальной нагрузке. И нужно хорошо проанализировать, какой вентилятор лучше всего подойдет для майнера с учетом режима работы и прочих иных особенностей.
Какие характеристики вентилятора важны?
Когда мы говорим о хорошем вентиляторе с точки зрения потребителя, то можно выделить следующие важные характеристики:
Если вентилятор очень шумный, а вы занимаетесь майнингом в домашних условиях, да ещё и на асике, то можете забыть о комфорте и уюте. Вас постоянно будет преследовать ощущение, что находитесь в какой-то промзоне, а не у себя в жилище. На шум прямо влияет то, какой подшипник установлен в вентиляторе. Поэтому очень важно определить, что подходит для лучше.
Если говорим об износе, то тут тоже всё довольно очевидно. Так как подшипники являются ключевым звеном в работе вентилятора, то и износ напрямую будет зависеть от качества и типа последнего. Взять, например, подшипник скольжения: это наиболее дешевый тип, который не показывает хорошего срока службы. Но он и недорогой. Из вышесказанного вытекает последний пункт потребительской выгоды — стоимость. Тут необходимо будет рассчитывать энергозатраты на вентиляцию, эффективность приобретённых моделей и их конкретную стоимость. Если с первой и последней характеристикой всё понятно, то вот эффективность оценить бывает чуть сложнее. Проще всего смотреть на количество оборотов/мин.
Подробнее разберем разные виды подшипников вентиляторов, поговорим об их отличиях, плюсах и минусах.
Подшипники скольжения (втулка)
Наиболее демократичный вариант подшипников. Вентиляторы с такими подшипниками служат в целом недолго, но и цена не кусается. Относительно других показателей — они вначале своей эксплуатации практически не шумят, но с износом начинают производить довольно много шума. Их конструкция подразумевает наличие вала, втулки и смазывающего элемента между ними. В начале эксплуатации такие подшипники показывают себя отлично: они не шумные, стоят не дорого и ничем не уступают другим видам подшипников. Но отличительной чертой является то, что они крайне зависимы от срока использования. Про такие подшипники справедливо утверждение: чем дальше, тем хуже.
Ещё одним плюсом конструкций с такими подшипниками является их крепкая конструкция. Такие вентиляторы тяжело вывести из строя, простота добавляет надёжности. Маловероятны сбои, а даже если что-то произойдёт — то много денег вы не потеряете. Если говорить детально, то замена вентиляторов при скольжении будет проводится не сильно чаще, чем при качении, но только при одном условии. Если температура в помещении не будет превышать 20 градусов. В таком случае смазочная жидкость будет очень медленно испаряться и, как следствие, вентилятор не будет выходить из строя быстро.
Подшипники на скольжения, они же подшипники на втулке, используются практически на всех вентиляторах для видеокарт по причине того, что они тише (на фото родной вентилятор для видеокарты Gigabyte 75 мм после 2 лет работы)
Как правило, вентиляторы на втулке используются на всех вентиляторах, которые работают на скорости в среднем до 3000 об/минуту.
На видео показан пожалуй один из самых скоростных вентиляторов на втулке Delta AFB1212SH, удобно использовать для обдува ферм в каркасах, а также их можно поставить на вдув в закрытые корпусы для майнинга с не очень горячими картами уровня gigabyte 1060 или RX580.
Подшипники качения
Такие детали многие из вас знают с детства. Они состоят из двух колец, шариков, сепаратора. Подшипники качения по праву заслуживают свою популярность, ведь во многом они являются тем самым золотым балансом соотношения цены, износа и шума. Для майнера очень важно и то, что они не чувствительны к температуре, в отличие от подшипников скольжения.
Если выбирать вентиляторы на шариковых подшипниках, то надо приготовиться к более высокому уровню шума. Конечно, если взять именно весь суммарный шум за все время использования, то шариковые подшипники и тут выиграют, однако это не значит, что они тихие. Такой недостаток они сполна компенсируют сроком службы в два-два с половиной раза больше, нежели у аналогов на подшипниках скольжения — от 90000 до 110 000 часов. Такие вентиляторы очень распространены в среде профессиональных майнеров, где эффективность выходит на первый план. Они хоть и выше по стоимости закупки, нежели предыдущие модели, зато срок износа гораздо выше.
В майнинге очень важно постоянно обеспечивать теплоотвод оборудованию. Поэтому более надёжные, длительные в эксплуатации вентиляторы на подшипниках качения чаще находятся в арсенале криптоэнтузиастов. Ведь если вышел вентилятор из строя, то есть шанс поломки и основного оборудования. А это ой какие большие затраты.
Существуют и другие интересные модели подшипников. Однако если мы говорим о вентиляторах, то распространение получили именно на скольжении и качении, поэтому целесообразнее сравнивать именно их. Сравнивая, обозначим сильные стороны каждого «+», а проигрывающие конкуренту соответственно «-». Приведем всё это в таблице, дабы вам было удобнее ориентироваться:
Типы подшипников в корпусных вентиляторах
Содержание
Содержание
Активное охлаждение компонентов компьютера уже давно ни для кого не является новостью. Пользователи так сильно увлечены воздушными потоками, давлением внутри корпуса, что забывают о том, что не каждый вентилятор подходит на отведенную ему роль в полной мере. И не последнее значение в этом играет тип подшипника вентилятора.
Немного истории
Изначально подшипники выглядели совсем не так как сейчас. Как следует из названия, это то, во что упирается шип.
Простая конструкция за счет малого диаметра оси создает большое отношение плеч рычага и даже большой коэффициент трения не создает существенного противодействия вращению. А что бы износ был как можно меньше, в качестве подшипника используется более твердый материал. Сегодня такая конструкция встречается в механических часах.
Так или иначе прогресс взял свое, и современные конструкции уже более совершенны.
Подшипник скольжения
Традиционный спутник бюджетных вентиляторов. Внешне максимально простая конструкция, состоящая из латунной втулки и стального вала, но в своей работе не так уж и проста.
Небольшая разница в диаметре вала и втулки заполнена маслом. При вращении вала силы трения между валом и маслом нагнетают масло в место соприкосновения вала и втулки, создавая давление масляного клина. Если это давление будет достаточно большим, оно предотвращает контакт вала и втулки.
h — толщина слоя смазки, ω — угловая скорость вращения вала, d — диаметр вала, P — величина нагрузки, s —средний зазор, e — эксцентриситет
Как видно из рисунка слабым местом этого подшипника является то, что давление прилагается только с одной стороны вала — это не способствует гашению вибраций, а даже наоборот вызывает их при малой величине нагрузки.
По мере работы нагрев делает масло более жидким, что уменьшает давление масляного клина. Также нагрев способствует ускорению испарения масла и в итоге вал с втулкой начинает контактировать. При повышении окружающей температуры на 20 градусов срок эксплуатации такого подшипника снижается в 3 раза. То есть, для вентилятора с обычным подшипником скольжения наиболее удачным будет место с низкой температурой. А для уменьшения, микровибраций, которые изнашивают втулку и в итоге становятся слышимыми вибрациями нужна нагрузка на вал. Такие условия в сборке башенного типа актуальны только на фронтальной панели.
По мере усовершенствования этого типа подшипника появились самосмазывающиеся вариации, а также с винтовой нарезкой. Их особенностью является большее количество масла, доступное для смазки, а также некоторое подобие насоса за счет винтовых конструкций, обеспечивающее циркуляцию масла в любом положении.
Использование полиоксиметилена (POM) также идет на пользу. Этот материал частенько используют в редукторах дешевого электроинструмента. Но в данном случае это замена мягкой втулки из медного сплава, которая в редукторе рассыпалась бы моментально. Полимерный материал уменьшает коэффициент сухого трения и появление частиц с абразивными свойствами, которые в свою очередь ускоряют износ.
Все эти ухищрения не устраняют полностью недостатки конструкции подшипника скольжения, хотя и позволяют ему проработать несколько лет даже в неудачном положении. Наиболее живучим будет вентилятор, имеющий защиту IP6X. В нем применяется герметизирующая втулка для защиты от пыли, которая также мешает испаряться и вытекать маслу.
Гидродинамический подшипник
Считается вечным, ведь пока в нем есть масло, вал и втулка не могут соприкоснуться. Это обеспечивается особым профилем либо втулки, либо вала, обеспечивающих повышенное давление в некоторых участках. Обычно это встречные косые углубления на втулке. Их проще выполнить в мягком металле, не нарушая балансировки вала. Но на практике может встретиться все что угодно, щедро сдобренное маркетинговыми названиями.
Как видно по результатам моделирования, повышенное давление действует на вал со всех сторон. За счет этого вал меньше вибрирует и практически исключается контакт со втулкой. Но главная проблема подшипников скольжения — высыхание масла тут тоже присутствует. И добавляется еще одна: в лежачем положении масло, по мере высыхания, либо скопится в масляной камере (при этом некоторые конструкции исключают достаточное поступление масла за счет капиллярного эффекта), либо постепенно будет покидать подшипник через недостаточно герметичное уплотнение вала.
И ко всему этому еще добавляется очень большая восприимчивость к работе на низких оборотах. Давление масла зависит от оборотов, и если они будут недостаточны, то гидродинамический подшипник превращается в обычный подшипник скольжения. Недаром производители зачастую ограничивают нижнюю частоту вращения вентиляторов с гидродинамическими подшипниками в 600 оборотов в минуту. Но даже с таким ограничением пользователи отмечают появление посторонних звуков.
Подшипники с магнитным центрированием
Большая часть вентиляторов пользуется магнитной левитацией за счет притяжения постоянного магнита ротора и полюсов статора. Убедиться в наличии магнитной левитации просто — достаточно вдоль оси потолкать крыльчатку. Она свободно перемещается на некоторое расстояние и тут же возвращается. В вентиляторах с магнитным центрированием добавляют еще один магнит, придающий больше жесткости, и упор оси вала, который может быть выполнен как из пластика, так и из гидродинамического подшипника.
Дополнительная жесткость уменьшает вибрацию вала на низких оборотах и позволяет гидродинамическому подшипнику работать на любых оборотах и в любом положении.
Подшипник качения
Как можно понять из названия, принцип его работы основан на качении. Чем тверже материал, меньше шероховатость поверхности и точнее детали, тем дольше прослужит такой подшипник. Чем ниже рабочие обороты в подшипнике качения, тем дольше он проработает (даже в перерасчете на суммарное количество оборотов).
Ориентация в пространстве на работе никак не сказывается, поэтому вентиляторы на его основе можно применять в любой части сборки.
Но такой подшипник шумный, что делает его применение на низких оборотах бессмысленной затеей, и с течением времени создаваемый шум растет постепенно. Наиболее долговечная разновидность выполняется из керамики.
А самую тихую модификацию без сепаратора, в которой шарики не создают шума постукиванием друг о друга, скорее всего в компьютерных вентиляторах мы никогда и не увидим.
Заключение
Подшипники компьютерных вентиляторов имеют свои слабые и сильные стороны, учитывая которые можно избежать ускоренной поломки и бессмысленных трат.
Обычный подшипник скольжения дешевый, быстро выходит из строя, но на фронтальной панели может прослужить вполне долго.
Самосмазывающиеся подшипники, особенно с применением пластика (POM) и класса защиты IP6Х могут работать в любой части сборки, не уступая в долговечности другим типам.
Гидродинамический подшипник в самом простом исполнении даже капризнее чем обычный подшипник скольжения. Оптимальным будет использование на оборотах, близких к максимальным, если избегать «лежачего» положения.
Магнитное центрирование позволяет гидродинамическим подшипникам работать в любом положении и оборотах.
Подшипник качения самый надежный, но шумный. Зачастую заранее предупреждает о своей грядущей поломке повышенным шумом, что позволяет избежать внезапной остановки.
Какой тип подшипника в вентиляторе лучше и в каких случаях?
Всем привет! Сегодня разберем, какой лучше подшипник для кулера в системном блоке, для процессорного вентилятора, если это блок питания, какие у них сроки службы, на что влияет конструкция и как сильно.
Сравним подшипники скольжения или качения и скольжения или гидродинамический — какие лучше и почему. О том, сколько охладителей должно быть в компьютере, вы можете почитать вот тут.
Напомню о конструкции вентилятора. Крыльчатка посажена на магнитный вал, который приводится в действие силой электромагнитной индукции.
Ток проходит в нескольких электрических катушках, которые установлены рядом с посадочным местом для вала. От конструкции подшипника, который удерживает вал на посадочном месте, во многом зависит эффективность системы охлаждения ПК.
О типах подшипниках в вентиляторе
Сегодня, в основном, в кулерах используются следующие виды:
Скольжения
Самый простой тип. Состоит из покрытой антифрикционным материалом втулки, в которой вращается ось вентилятора. В исправном состоянии издает минимальный уровень шума, но при износе втулки начинает ощутимо гудеть. Самый дешевый вид, который используется преимущественно в вентиляторах для корпуса ПК.
С винтовой нарезкой
На втулке и оси есть специальная нарезка, благодаря которой рециркулирует смазка. Служат гораздо дольше вышеописанного типа. Кроме этого, ничем не отличаются. Стоят чуть дороже.
Гидродинамический
Вращение вала осуществляется в слое смазки, а втулка удерживается внутри из-за разницы давлений.
Издает наименьший уровень шума из перечисленных девайсов, а по стоимости находится посредине между подшипниками скольжения и качения. Используется в дорогих моделях корпусных вентиляторов и дешевых процессорных.
Качения
В кулерах используются радиальные подшипники, оборудованные двумя кольцами с шариками внутри. Довольно шумный вид, и стоит дороже. Однако и ресурс у них существенно выше, чем у всех предыдущих типов. Используются в дорогих процессорных крыльчатках и видеокартах, а также в блоках питания.
Качения керамические
По конструкции не отличаются от предыдущего типа.
Кардинальное отличие в использовании керамики, которая при контакте создает намного меньше шума по сравнению с металлом, как в предыдущем случае. Самые дорогие из представленных в этом обзоре, но и откатают по максимуму.
С каким типом покупать кулера
На мой взгляд, шумные подшипники качения больше подойдут для серверной или стрим-хаты, где и без них всегда довольно шумно.
Для домашнего ПК или тихого офиса лучше взять бесшумные подшипники скольжения, а если интересует ресурс, отдать предпочтение керамическим.
Особенно это важно, если компьютер установлен в той же комнате, где вы обычно спите, а на ночь вы его не выключаете — например, фармите АФК ресурсы в корейской ММОПРГ или там криптовалюты, а также по религиозным убеждениям.
В конце добавлю: при выборе, обращайте вниманье на параметр шума в технических характеристиках к товару. Сейчас есть очень много различных крутых производителей, которые имеют свои запатентованные технологии и может быть так, что уровень шума будет ниже чем ожидается.
Также советую ознакомиться с инструкцией «Как правильно ставить кулер на корпус». Поделитесь этом постом в социальных сетях, чтобы помочь продвижению моего блога. До завтра!
Подшипник качения и скольжения: разница, виды, сферы применения
Подшипники, предназначенные для конструкций с поворотными движениями, бывают двух типов – скольжения и качения. Отличаются они тем, каким образом передается сила между деталями – с помощью скользящих элементов или катящихся. Разберем подробнее оба случая.
Подшипники качения
Конструкция подшипников качения простая – это два кольца, в которые встроены дорожки для качения. Тела качения, которые будут передвигаться по этим дорожкам, помещены между кольцами. Как правило, этими телами являются шарики или ролики игольчатой, цилиндрической, бочкоподобной или конической формы.
Важная часть конструкции подшипников качения – сепаратор, благодаря которому шарики или ролики не соприкасаются, а распределены на равное расстояние. В игольчатых подшипниках благодаря сепараторам и сферическим роликами дополнительно контролируется правильность положения осей тел качения. А в разборных подшипниках сепараторы объединяют вместе тела качения, благодаря чему собирать подшипники проще.
Штампованные сепараторы, как правило, изготавливаются из стали. В особых случаях используются латунные сплавы, полимерные материалы и т. д. Так, полимерные сепараторы из термопластика применяются очень широко, особенно если изготовлены из армированного полиамида.
Для тел качения или колец используют особую закаленную сталь с добавлением хрома. Также применяют так называемую цементованную сталь. Если условия работы подшипников качения предполагают экстремальную эксплуатацию (например, высокая частота вращения, серьезная нагрузка, эксплуатация при высокой температуре, повышенной коррозии), то делают их из жаростойкой и нержавеющей стали, особых полимеров, керамических материалов и прочих покрытий.
Различают подшипники качения открытого типа, а также с уплотнителями контактного и щелевого типа, которые могут быть расположены с одной и с обеих сторон.
Применение подшипников качения и их отличия
Подшипники качения – общий тип деталей, но внутри него различают много подвидов, отличающихся по свойствам, внешнему виду, условиям эксплуатации. Но обычно подбор подшипников осуществляется для конкретной детали и конструкции экспериментально, так как подобрать конкретный вид можно лишь условно, учитывая несколько факторов. Так, учитывают следующие моменты:
Если учесть все характеристики, дефекты подшипников качения при работе будут минимальными. Исключеним составляют случаи, когда размер подшипника и его типе обусловлен диаметром конструкции. Тогда невозможно выбирать между вариантами.
Рассмотрим основные подшипники качения и скольжения и отличия между ними.
Если подшипники качения создаются для переноса радиальной нагрузки, то это радиальные подшипники. Преимущество их в том, что они могут выдерживать комбинированные нагрузки. Поэтому различают много их типов:
Игольчатые же подшипники и многие цилиндрические подобных преимуществ не имеют – они принимают только радиальную нагрузку.
Следующий тип подшипников – упорные. Это подшипники качения, которые воспринимают осевую нагрузку. Существуют также комбинированные варианты этих изделий, которые могут возпринимать и радиальную нагрузку.
Выбирая подшипник, анализируют, стеснено ли пространство в радиальном направлении. Если да, то устанавливают подшипники, в которых меньшая высота поперечного сечения (игольчатые без колец или с внутренним кольцом, радиальные шарикоподшипники и т. д.). Если же оно ограничено в осевом направлении, выбирают однорядные цилиндрические подшипники либо упорные игольчатые без колец.
Немаловажно и то, какой тип направления движения вала в подшипнике. Так, есть модели, имеющие возможность осевого сдвига, направляющие вал в нескольких аксиальных направлениях, а также те, которые имеют возможность углового смещения, за счет чего компенсируются возможные перекосы конструкций.
Определяя нужный размер подшипника качения, учитывают несколько факторов. В первую очередь, рассчитывают будущую нагрузку на деталь, а также ее тип – динамическая или статическая. Также учитывают возможную грузоподъемность подшипника, сроки его эксплуатации, надежность и т. д. Так, вращающиеся подшипники имеют динамическую нагрузку. А те, что перемещаются крайне мало между кольцами, неподвижны или осуществляют колебательные движения, по сути имеют статическую нагрузку. Поэтому роликоподшипники имеют более высокое напряжение, чем шарикоподшипники. Первые применяют для большой нагрузки (валы, огромные конструкции), а вторые – для малой и средней.
Подшипники скольжения
Подшипники скольжения в корне отличаются от подшипников качения. Но задача их та же – обеспечить направление двух движущихся деталей или их опирание, передавая при этом все силы в деталях. Отличие состоит в том, что если в подшипниках качения работают тела качения – шарики и цилиндры, – то в подшипниках скольжения эту роль выполняют подвижные детали (планки, валы или цапфы). Они скользят по поверхности неподвижного элемента (полукольца или втулки). Благодаря подобному принципу скольжение элемента происходит между антифрикционным слоем подшипника и деталью, для которой он служит. Благодаря заложенной смазке, а также покрытию площадь контакта активно смазывается. Если же движение происходит радиально, подвижность обеспечивается за счет зазора между антифрикционным слоем и валом.
Различают много видов подшипников качения. Это и радиальные подшипники, и упорные, и полосы, полукольца, и многие другие варианты и конструкции. Они имеют ряд бесспорных преимуществ – бесшумная работа, способность выдерживать высоку нагрузку, при этом относительно медленно вращаться или колебаться. Кроме того, именно этот тип рекомендуется для работы в тяжелых условиях эксплуатации, когда наблюдается перепад температуры. За счет этих уникальных свойств подшипники скольжения применяются во всех сферах промышленности, особенно для деталей со стесненным пространством.