Гидродинамический подшипник – это машиностроительный узел. Основная нагрузка внутри этого элемента приходится на тонкий слой, состоящий из изолирующей смазывающей жидкости. В конструкцию она нагнетается при помощи смазываемого вала. Такие изделия часто называются ещё гидравлическими.
Об особенностях применения механизма
Это достаточно надёжные и простые конструкции, благодаря чему они и получили такое широкое распространение. Состоят они всего из двух элементов: внешнее и внутреннее кольцо тороидальной формы. В местах стыков имеются уплотнения с максимальной герметичностью. Изделия отличаются минимальными эксплуатационными затратами, либо вообще полным их отсутствием. Кроме того, при изготовлении они предъявляют более низкие требования к качеству и точности работы, по сравнению с шарико-, роликоподшипниками. И шума такие подшипники издают меньше, чем обычные подшипники качения. То же самое касается вибраций, их уровень минимален. В ряде случаев такие конструкции обладают неплохими вибродемпфирующими свойствами.
Есть ли недостатки?
Они не обходятся без своих недостатков, как и другие механизмы. Потери энергии у этих деталей бывают значительными. Они обычно зависят от температурных режимов в окружающей среде. Очень сложно рассчитать оптимальный температурный уровень, при котором негативное воздействие сведётся к минимуму. При внештатных ситуациях именно гидродинамические подшипники чаще подвержены авариям, чем другие узлы. Они так же чувствительны к неточности при изготовлении валов, других аксессуаров в системе. Это надо учитывать, ещё проводя первый расчёт.В процессе эксплуатации есть вероятность утечки рабочей среды. Потому часто устанавливают две и больше цапфы с обеих сторон, чтобы возможные утечки предотвратить.
Немного о принципе действия
Такие подшипники в общем случае делятся на несколько видов:- Гидростатические.
- Газо- или гидродинамические. Расчёт у каждой разновидности будет своим.
- Свободная подача смазки.
- Достаточная скорость вращения.
- Геометрия.
Срок службы подшипника уменьшается, если такое происходит достаточно часто. И энергия уходит в больших количествах. Для предотвращения подобных проблем часто ставят дополнительный внешний насос, либо вторичный подшипник. Они включаются в работу в момент запуска, либо торможения системы. Расчёт это так же берёт во внимание.Антифрикционные и износостойкие материалы способны уменьшать износ деталей. Иногда валы окружаются не обычными жёсткими втулками, а несколькими упругими лепестками. Используется и разрезное кольцо из пружинящей фольги, на упругой опоре. Такая конструкция помогает равномерно распределить нагрузку по всем деталям.
Какие ошибки механики допускают чаще всего во время ремонта?
- Они часто используют тормозные жидкости, параметры которых для этих систем не подходят.
- Внутрь механизма во время работы попадает грязь.
- Используются смазки или чистящие средства, способные повредить соединение.
- Неправильно проводится прокачка системы. Например, много раз нажимают на педаль сцепления во время прокачки. В руководстве по ремонту всегда написано, что это надо делать только один раз.
- Попытка прокачки внутренних цилиндров вручную. Из-за этого детали просто ломаются.
- Устанавливают новое уплотнения, хотя элементы старого ещё остались внутри. Из-за этого гидравлическая жидкость не может течь в обратном направлении. Что приводит к утечкам, повреждению нового механизма.
- Перетягиваются фиксирующие болты.
- Неравномерная установка уплотнения. Из-за этого цилиндр начинает наклоняться. Расчёт становится неточным.
Подшипники скольжения и их расчёт
Характер трения – основной параметр, который влияет на расчёт . Трение скольжения бывает трёх основных разновидностей:- Жидкостное.
- Смешанное
- Граничное.
Ещё о некоторых особенностях подшипников скольжения
По сравнению с подшипниками качения, подшипники скольжения проще и доступнее в изготовлении. Они обладают бесшумностью, постоянным параметром жёсткости. В режиме любой смазки долгое время работают практически без износа. Расчёт индивидуальный на это не влияет. Но система смазки у них достаточно сложная для обеспечения жидкостного трения, для некоторых это серьёзный недостаток. Кроме того, они требуют обязательного применения цветных металлов. Среди минусов стоит отметить так же увеличенные размеры в осевом направлении, повышенные пусковые моменты.О конструкциях и материалах
Подшипник скольжения – это корпус и вкладыш, собранные в одной конструкции. Она более простая, чем у тех же подшипников качения. Корпус выпускается разъёмным или цельным. Разъёмные корпуса скрепляются болтами или шпильками. В виде втулки выполняется вкладыш. Если корпус неразъёмный, эта деталь будет выглядеть как две отдельные половинки, верхняя и нижняя. Втулка просто запрессовывается в корпус. Самоустанавливающиеся подшипники используют, если есть вероятность появления повреждений на валу, либо при невозможности точного монтажа механизма. Или используются скольжения.
При изготовлении конструкции скольжения используются следующие материалы:
- Пластмасса
- Чугун
- Бронза
- Сферические.
- Плоские.
- Конические.
- Цилиндрические. Это тоже важно для тех, кто проводит расчёт.
Статья написана исключительно для ознакомления интернет-пользователей с основными разновидностями подшипников. Будет полезна студентам ВТУЗов и, возможно, молодым специалистам.
Мы не несем ответственности за непосредственный, опосредственный или непреднамеренный ущерб, нанесенный в результате использования информации представленной в данной статье.
Постоянный адрес статьи:
При любом использовании данного материала ссылка на него обязательна!
Вы также можете принять участие в написание статьи, оставив свои дополнения , замечания и комментарии на электронном адресе: Указание имени автора того или иного изменения гарантируется!
Внимание! Доступна новая версия статьи! Подробнее: http://www.prompk.ru/ntn-snr/e/about_bearings/about_bearing.htm
Обсуждение новой версии статьи: http://www.liveinternet.ru/users/prompk_ru/post205546614/
Основные разновидности подшипников
Подшипники - это технические устройства , являющиеся частью опор вращающихся осей и валов. Они воспринимают радиальные и осевые нагрузки, приложенные к валу или оси, и передают их на раму, корпус или иные части конструкции. При этом они должны также удерживать вал в пространстве, обеспечивать вращение, качание или линейное перемещение с минимальными энергопотерями. От качества подшипников в значительной мере зависит коэффициент полезного действия, работоспособность и долговечность машины.
В настоящее время широко находят применение подшипники:
контактные (имеющие трущиеся поверхности) - подшипники качени я и скольжения ;
бесконтактные (не имеющие трущихся поверхностей) - магнитные подшипники .
По виду трения различают:
подшипники скольжения , в которых опорная поверхность оси или вала скользит по рабочей поверхности подшипника;
подшипники качения , в которых используется трение качения благодаря установке шариков или роликов между подвижным и неподвижным кольцами подшипника.
Подшипники скольжения
Принципиальная схема опоры с подшипником скольжения
Подшипник скольжения представляет собой корпус, имеющий цилиндрическое отверстие, в которое вставляется вкладыш или втулка из антифрикционного материала (часто используются цветные металлы), и смазывающее устройство. Между валом и отверстием втулки подшипника имеется зазор, который позволяет свободно вращаться валу. Для успешной работы подшипника зазор предварительно рассчитывается.
В зависимости от конструкции, окружной скорости цапфы, условий эксплуатации трение скольжения бывает:
жидкостным, когда поверхности вала и подшипника разделены слоем жидкого смазочного материала , непосредственного контакта между этими поверхностями либо нет, либо он происходит на отдельных участках;
граничным – поверхности вала и подшипника соприкасаются полностью или на участках большой протяженности, причем смазочный материал в виде тонкой пленки ;
сухим – непосредственный контакт поверхностей вала и подшипника по всей длине или на участках большой протяженности , жидкостной или газообразный смазочный материал отсутствует;
газовое – поверхности вала и подшипника разделены слоем газа , трение минимально.
Виды смазки подшипников скольжения
|
Основные виды смазки |
Смазочные материалы и материалы для создания смазочных покрытий. Варианты смазки |
|
В наноструктурном состоянии: С, BN , MoS 2 и WS 2 ; В виде нанокомпозиционных покрытий: WC / C , MoS 2 / C , WS 2 / C , TiC / C и наноалмаза; В виде алмазных и алмазоподобных углеродистых покрытий: пленок из алмаза, гидрогенизированного углерода (a - C : H ), аморфного углерода (a -С), нитрида углерода (C 3 N 4 ) и нитрида бора (BN ); В виде твердых и сверхтвердых покрытий из VC , B 4 C , Al 2 O 3 , SiC , Si 3 O 4 , TiC , TiN , TiCN , AIN и BN , В виде чешуйчатых пленок из MoS 2 и графита; В виде неметаллических пленок из диоксида титана, фтористого кальция, стекла, оксида свинца, оксида цинка и оксида олово, В виде пленки из мягких металлов: свинца, золото, серебра, индия, меди и цинка, В виде самосмазывающихся композитов из нанотрубок, полимеров, углерода, графита и металлокерамики, В виде чешуйчатых пленок из углеродных составов: фторированного графита и фторид графита; Углерод; Полимеры: PTFE, нейлон и полиэтилен, Жиры, мыло, воск (стеариновая кислота), Керамика и металлокерамика. |
|
|
Жидкостная |
Гидродинамическая смазка: толстослойная и
эластогидродинамическая;
|
|
Тонкопленочная |
Смешанная смазка (полужидкостная); Граничная смазка. |
|
Газодинамическая смазка |
Существует большое количество конструктивных типов подшипников скольжения : самоустанавливающиеся, сегментные, самосмазывающиеся и т.д.
|
|
|
|
|
|
|
г ) |
|
а - внешний вид,
б - типичный шарнирный подшипник с поверхностью скольжения типа " металл-металл",
в - типичный шарнирный подшипник с самосмазывающейся поверхностью,
г - благодаря возможности самоустановки и восприятия больших нагрузок шарнирные подшипники находят применение в узлах тяжелой техники (например, в гидроцилиндре экскаватора)
Шарнирные подшипники скольжения - одни из немногих типов подшипников скольжения, которые стандартизированы и выпускаются промышленностью серийно
Подшипники скольжения имеют следующие преимущества:
допускают высокую скорость вращения;
позволяют работать в воде, при вибрационных и ударных нагрузках;
экономичны при больших диаметрах валов;
возможность установки на валах, где подшипник должен быть разъемным (для коленчатых валов);
допускают регулирование различного зазора и, следовательно, точную установку геометрической оси вала.
а - двигатель шпинделя HDD c подшипником качения,
б - двигатель шпинделя HDD c гидродинамическим подшипником скольжения,
в - расположение гидродинамического подшипника скольжения в HDD (Hard Disk Drive)
Использование гидродинамических подшипников скольжения вместо подшипников качения в компьютерных HDD (Hard Disk Drive ) дает возможность регулировать скорость вращения шпинделейв широком диапазоне (до 20 000 об/мин), уменьшить шум и влияние вибраций на работу устройств, тем самым позволив увеличить скорость передачи данных, обеспечить сохранность записанной информации и срок службы устройства в целом (до 10 лет), а также - создать более компактные HDD ( 0,8-дюймовые )
Сравнение типов подшипников используемых в шпинделях HDD (Hard Disk Drive)
|
Требования к HDD |
Требования к подшипнику |
Подшипник качения |
Гидродинамический подшипник |
Типичное применение |
|
|
из пористого материала* |
|||||
|
Большой объем хранения данных |
Однократные биения |
Персональный компьютер, сервер |
|||
|
Высокие скорости вращения |
|||||
|
Низкий уровень шума |
Низкий уровень шума |
Пользовательский компьютер (нетбуки, SOHO) |
|||
|
Низкое потребление тока |
Низкий крутящий момент |
||||
|
Устойчивость к ударам |
Устойчивость к ударам |
Мобильные компьютеры (ноутбуки) |
|||
|
Безотказность |
Устойчивость к заклиниванию |
Все компьютеры |
|||
|
Жесткость |
Жесткость |
||||
Примечание:
* - данные приведены для NTN BEARPHITE;
** - обозначения: ++ - очень хорошо, + - хорошо, о - посредственно.
Недостатки подшипников скольжения:
высокие потери на трение и, следовательно, пониженный коэффициент полезного действия (0,95... 0,98);
необходимость в непрерывном смазывании;
неравномерный износ подшипника и цапфы;
применение для изготовления подшипников дорогостоящих материалов;
относительно высокая трудоемкость изготовления.
Подшипники качения
Принципиальная схема опоры с подшипником качения
Подшипники качения работают преимущественно при трении качения и состоят из двух колец, тел качения , сепаратора, отделяющего тела качения друг от друга, удерживающего на равном расстоянии и направляющего их движение. По наружной поверхности внутреннего кольца и внутренней поверхности наружного кольца (на торцевых поверхностях колец упорных подшипников качения) выполняют желоба – дорожки качения, по которым при работе подшипника катятся тела качения.
|
|
|
|
|
г) д) |
||
а - с шариковыми телами качения, б - с короткими цилиндрическими роликами, в - с длинными цилиндрическими или игольчатыми роликами, г - с коническими роликами ,
д - с бочкообразными роликами
Примечание: приведены только некоторые виды тел качения
В подшипниках качения применяются тела качения различных форм
В некоторых узлах машин в целях уменьшения габаритов, а также повышения точности и жесткости , применяются так называемые совмещенные опоры: дорожки качения выполняются непосредственно на валу или на поверхности корпусной детали. Некоторые подшипники качения изготовляют без сепаратора. Такие подшипники имеют большое число тел качения и, следовательно, большую грузоподъемность. Однако предельные частоты вращения бессепараторных подшипников значительно ниже вследствие повышенных моментов сопротивления вращению.
Для сокращения радиальных размеров и массы используются “безобоемные” подшипники
Сравнение подшипников качения по эксплуатационным характеристикам
|
Тип подшипника |
Высокая частота вращения |
Восприятие перекоса |
|||
|
радиальная |
осевая |
комбинированная |
|||
|
Шариковый радиальный |
|||||
|
Шариковый радиальный двухрядный сферический |
|||||
|
Радиально-упорный однорядный шариковый |
|||||
|
Радиально-упорные шариковые двухрядный и однорядный сдвоенный ("спина к спине") |
|||||
|
Шариковый с четырехточечным контактом |
|||||
|
С коротким цилиндрическими роликами без бортов на одном из колец |
|||||
|
С коротким цилиндрическими роликами с бортами на противоположных сторонах наружного и внутреннего колец |
|||||
|
Радиальный игольчатый |
|||||
|
Сферический роликовый |
|||||
|
Конический роликовый |
|||||
|
Упорный шариковый |
|||||
|
Упорный с коническими роликами |
|||||
|
Упорно-радиальный роликовый сферический |
Примечание:
* - обозначения: +++ - очень хорошо, ++ - хорошо, + - удовлетворительно, о - плохо, х - непригодно.
По сравнению с подшипниками скольжения имеют следующие преимущества:
значительно меньше потери на трение, а, следовательно, более высокий КПД (до 0,995) и меньший нагрев;
в 10...20 раз меньше момент трения при пуске;
экономия дефицитных цветных материалов, которые чаще всего используются при изготовлении подшипников скольжения;
меньшие габаритные размеры в осевом направлении;
простота обслуживания и замены;
меньше расход смазочного материала;
невысокая стоимость вследствие массового производства стандартных подшипников;
простота ремонта машины вследствие взаимозаменяемости подшипников.
e )
а - повреждение внутреннего кольца сферического роликового подшипника, вызванное чрезмерным натягом при посадке ;
б - фреттинг-коррозия внутреннего кольца радиального роликового цилиндрического подшипника, вызванное действием вибрации ;
в - повреждение внутреннего кольца радиального шарикового подшипника, вызванное действием чрезмерной осевой нагрузки ;
г - повреждение внутреннего кольца радиального роликового цилиндрического подшипника, вызванное действием чрезмерной радиальной нагрузки ;
д - следы ржавчины на поверхности ролика сферического роликового подшипника, вызванные попаданием воды внутрь подшипника ;
e - повреждение сепаратора роликового конического подшипника, вызываемое действием больших нагрузок и/или вибраций , и/или неправильным монтажом, и/ или смазыванием, и/или работойна высоких частотах вращения
Повреждения подшипников качения
Недостатками подшипников качения являются:
ограниченная возможность применения при очень больших нагрузках и высоких скоростях;
непригодность для работы при значительных ударных и вибрационных нагрузках из-за высоких контактных напряжений и плохой способности демпфировать колебания;
значительные габаритные размеры в радиальном направлении и масса;
шум во время работы, обусловленный погрешностями форм;
сложность установки и монтажа подшипниковых узлов;
повышенная чувствительность к неточности установки;
высокая стоимость при мелкосерийном производстве уникальных по размерам подшипников.
Магнитные подшипники
Принцип работы магнитного подшипника (подвеса) основан на использовании левитации, создаваемой электрическими и магнитными полями. Магнитные подшипники позволяют без физического контакта осуществлять подвес вращающегося вала и его относительное вращение без трения и износа.
Детская игрушка Левитрон наглядно демонстрирует, на что способны электромагнитные поля
Электрические и магнитные подвесы, в зависимости от принципа действия, принято разбивать на девять типов:
Электростатические;
на постоянных магнитах;
активные магнитные;
LC- резонансные;
индукционные;
кондукционные;
диамагнитные;
Сверхпроводящие;
Магнитогидродинамические.
Принципиальная схема типичной системы на основе активного магнитного подшипника (АМП)
Наибольшую популярность в настоящее время получили активные магнитные подшипники. Активный магнитный подшипник (АМП) - это управляемое мехатронное устройство, в котором стабилизация положения ротора осуществляется силами магнитного притяжения, действующими на ротор со стороны электромагнитов, ток в которых регулируется системой автоматического управления по сигналам датчиков перемещений ротора. Полный неконтактный подвес ротора может быть осуществлен с помощью либо двух радиальных и одного осевого АМП, либо двух конических АМП. Поэтому система магнитного подвеса ротора включает в себя как сами подшипники, встроенные в корпус машины, так и электронный блок управления, соединенный проводами с обмотками электромагнитов и датчиками. В системе управления может использоваться как аналоговая, так и более современная цифровая обработка сигналов.
Принципиальная схема управления типичной системы на основе активного магнитного подшипника
Основными преимуществами АМП являются:
относительно высокая грузоподъемность;
высокая механическая прочность;
возможность осуществления устойчивой неконтактной подвески тела;
возможность изменения жесткости и демпфирования в широких пределах;
возможность использования при высоких скоростях вращения, в вакууме, высоких и низких температурах, стерильных технологиях...
|
|
|
| а) |
а - схема компрессора с подшипниками качения,
б - схема компрессора с магнитными подшипниками
Применение магнитных подшипников дает возможность сделать конструкцию более жесткой, что, например, позволяет уменьшить динамический прогиб вала при высоких частотах вращения
В настоящие время для АМП идет создание международного стандарта, для чего был создан специальный комитет ISO TC108/SC2/WG7.
АМП могут эффективно применяться в следующем оборудовании :
Турбокомпрессоры и турбовентиляторы;
Турбомолекулярные насосы;
Электрошпиндели (фрезерные, сверлильные, шлифовальные);
Турбодетандеры;
газовые турбины и турбоэлектрические агрегаты;
инерционные накопители энергии.
Шпиндели для вакуумных машин с активными магнитными подшипниками
Однако АМП требуют сложную и дорогостоящую аппаратуру управления, внешнего источника электроэнергии, что снижает эффективность и надежность всей системы. Поэтому идут активные работы по созданию пассивных магнитных подшипников (ПМП), которые не требуют сложных систем регулирования: например, на основе высокоэнергетических постоянных магнитов NdFeB (неодим-жедезо-бор).
Пассивный магнитный подшипник на основе высокоэнергетических постоянных магнитов
1
) Albert Kascak
,
Robert Fusaro
&
Wilfredo Morales. Permanent
Magnetic Bearing for Spacecraft Applications. NASA/TM-2003-211996;
2)
Ball and Roller Bearings.
Сat.
№2202.
NTN, 2001;
3)
Care andMaintenanceof Bearings.
Сat.
№
3017. NTN;
4) Henrik Strand. Design, Testing and Analysis of Journal Bearings for
Construction Equipment. Department of Machine Design. Royal Institute of
Technology. Stockholm, Sweden, 2005;
5) ISO Standardization for Active Magnetic Bearing Technology. Published 2005 ;
6)
Kazuhisa Miyoshi. Solid
Lubricants and Coatings for Extreme Environments:
State-of-the-Art Survey. NASA, 2007
;
7) Needle Roller Bearings. Cat.№ 2300-VII/E. NTN;
8) Needle Roller Bearing Series General Catalogue. IKO;
10
) Lei Shi, Lei Zhao, Guojun Yang и др.
DESIGN AND EXPERIMENTS OF THE ACTIVE MAGNETIC
BEARING SYSTEM FOR THE HTR-10. 2nd International Topical Meeting on HIGH
TEMPERATURE REACTOR TECHNOLOGY
. Beijing, CHINA, September 22-24, 2004;
11)
Linear Motion Rolling Guide Series General
Catalogue
, IKO
;
12
) Precision Rolling Bearings. Cat
.№ 2260-II/E. NTN;
13
) Spherical Plain
Bearings. Сat.№5301-II/E. NTN;
14) Torbjorn A. Lembke. Induction
Bearings. A Homopolar Concept for High Speed Machines. Electrical Machines and
Power Electronics. Department of Electrical Engineering. Royal Institute of
Technology.
Stockholm, Sweden,
2003
;
15
) Анурьев В.И.
Справочник конструктора-машиностроителя. М.: Машиностроение, 2001;
16) Журавлев Ю. Н. Активные магнитные подшипники: Теория, расчет, применение. -
СПб.: Политехника, 2003
;
17
) Орлов П.И. Основы конструирования/Справочно-методическое пособие в 2-х книгах. М.: Машиностроение, 1988;
18) Черменский О.Н., Федотов Н.Н. Подшипники качения. Справочник-каталог. М: Машиностроение, 2003.
Существует сравнительно недавно, но, несмотря на жесткую конкуренцию на рынке систем охлаждения, за счет инновационного подхода к разработке своих изделий и удачной маркетинговой деятельности, она все же смогла закрепиться на Европейском рынке. Совместно с Австрийским Институтом Теплопередачи и Вентиляторных Технологий было создано несколько удачных разработок в сфере вентиляторных технологий, которые призваны понизить шум и повысить эффективность охлаждения в компьютерных системах.
Ассортимент товаров Noctua на данный момент еще достаточно мал, но он постепенно расширяется. Началось же завоевание рынка и раскрутка бренда Noctua, именно с того самого «необычного» вентилятора, о котором пойдет речь в этом обзоре - Noctua NF-S12.
В первую очередь вентилятор Noctua NF-S12 обращает на себя внимание непривычной расцветкой и формой лопастей с большим углом атаки. Но излишне броский внешний вид иной раз вызывает некоторую долю скептицизма и предвзятого критического отношения. Поэтому, наверное, интересующимся людям, будет интересно увидеть этот вентилятор при практических испытаниях, но сначала, давайте ознакомимся с информацией технического характера, которая подчеркивает особенности данной модели и свидетельствует о тщательном ее проектировании.
Вентиляторы серии Noctua NF-S12 наделены двумя инновационными технологиями: помимо использования особой низко-шумной формы лопастей, которую видно при невооруженном взгляде на вентиляторе, был реализован самостабилизирующийся гидродинамический тип подшипника (SSO).
На схеме поясняющей принцип действия подшипника желтыми стрелками показано гидродинамическое давление, созданное закачанным маслом, а красным цветом, по-центру изображен магнит, притягивающий к себе металлический вал крыльчатки. Главным отличием SSO-подшипника от других видов гидродинамических подшипников состоит в установке дополнительного магнита, который поддерживает ось ротора. Обычно гидродинамические подшипники центруются только во время вращения за счет гиро эффекта. Поэтому в момент пуска вентилятора обычно возникает некоторое биение вала о втулку. В SSO подшипнике ось крыльчатки стабилизируется по-центру, еще до момента пуска за счет магнита, предотвращая, таким образом, возникновение деформации втулки.
Благодаря использованию SSO подшипника получается уменьшить шум и увеличить срок службы вентилятора. Собственно эффект от этой инновации компания Noctua проиллюстрировала на приведенном выше графике зависимости шума различных типов подшипников от времени работы. Полученные показатели выглядят очень интригующе. Отмечается, что гидродинамический SSO подшипник даже на начальном этапе своей работы оказывается тише подшипника скольжения, который считается самым тихим, ну и уж конечно, он выходит и тише двух шарикоподшипников. По истечении определенного периода эксплуатации, который даже приблизительными цифрами почему-то не указан, подшипник скольжения и качения, теряют свои акустические свойства и становятся более шумными, в отличие от SSO подшипника. Конечно, график носит рекламный характер, поэтому и воспринимать его следует адекватно, скорее всего, он немного приукрашен для лучшей наглядности.
В серии вентиляторов Noctua NF-S12 есть две модели с одинаковой геометрией крыльчатки, но с разной номинальной скоростью вращения – это модели NF-S12-1200 и NF-S12-800. Номинальная скорость вращения этих вентиляторов составляет 1200 об/мин и 800 об/мин. Мы же будем тестировать только более быстрый вариант Noctua NF-S12-1200, как более эффективный и, соответственно, интересный.
Спецификация вентилятора Noctua NF-S12-1200 выглядит следующим образом:
|
Размер, мм |
|
|
Скорость вращения, об/мин |
|
|
Скорость вращения с U.L.N.A., об/мин |
|
|
Воздушный поток, м3/ч |
|
|
Воздушный поток с U.L.N.A. м3/ч |
|
|
Уровень шума, дБ |
|
|
Уровень шума с U.L.N.A., дБ |
|
|
Мощность, Вт |
|
|
Напряжение питания, В |
|
|
Тип подшипника |
SSO гидродинамический |
|
3-контактный |
|
|
Ресурс, ч |
|
|
Гарантия |
|
|
Дополнительно |
|
|
Сайт производителя |
|
|
Средняя цена |
* экстраполированные значения
Вентилятор Noctua NF-S12 помещен в картонную упаковку, стильно оформленную в рыжевато-черных тонах. На лицевой стороне упаковки сделан вырез, через который просматривается необычная крыльчатка вентилятора.
С обратной стороны упаковки на четырех европейских языках отмечено использование оптимизированного дизайна лопастей и гидродинамического самостабилизирующегося подшипника (SSO), а ниже приведена полная спецификация вентилятора Noctua NF-S12 и указаны дополнительные компоненты, которые входят в комплект поставки.
Вентилятор Noctua NF-S12-1200 и комплектация аккуратно уложены в прозрачный пластиковый бокс.
В комплект вентилятора Noctua NF-S12-1200 входит:
- 4 антивибрационных держателя;
- понижающий скорость вращения переходник U.L.N.A.;
- 3:4-контактный переходник;
- 4 винта.
Окраска вентилятора Noctua NF-S12-1200, как уже отмечалось, вышла довольно выразительной, сочетая светло-бежевый корпус и темно-коричневую крыльчатку. Компания Noctua подчеркивает, что она оптимизировала форму крыльчатки таким образом, чтобы уменьшить шум, возникающий при захвате лопастями воздуха. Рассматривая вентилятор Noctua NF-S12-1200 можно заметить большой зазор между крыльчаткой и корпусом, этот прием также призван уменьшить шум от движущегося воздушного потока.
Крыльчатка вентилятора состоит из семи лопастей имеющих большой угол атаки. Данная геометрия лопастей позволяет создавать больший воздушный поток, на меньшей скорости вращения, за счет чего можно снизить частоту оборотов вентилятора и тем самым уменьшить шум. Поэтому на максимальной скорости в 1200 об/мин вентилятор Noctua NF-S12-1200 способен создавать воздушный поток 47,67 CFM, а шум при этом достигает только 17 дБ.
Вентилятор питается от 3-контактного разъема, который не поддерживает режим PWM. Отметим что, провода предусмотрительно спрятаны в чехол. При помощи переходника U.L.N.A. можно понизить скорость вентилятора в два раза – от 1200 об/мин до 600 об/мин, при этом произойдет двукратное падение величины воздушного потока от 48 CFM до 24 CFM, но зато шум уменьшится фактически ниже границы слышимости человеком.
Тестирование
Описание методики тестирования вентиляторов и общие понятия, которыми нужно руководствоваться при их выборе, можно найти в первой статье посвященной тестированию вентиляторов .
Тестовая конфигурация платформы состоит из следующих компонентов:
|
Материнская плата |
Gigabyte GA-965P-DS4 (Intel P965 Express) |
|
Процессор |
Intel Core 2 Duo E6300 (LGA775, 1,86 ГГц, L2 2 Мб) |
|
Оперативная память |
2 х DDR2-800 1024 Мб Apacer PC6400 |
|
Видеокарта |
EVGA GeForce 8600GTS 256 Mб DDR3 PCI-E |
|
Жесткий диск |
Samsung HD080HJ, 80 Гб, SATA-300 |
|
Оптический привод |
ASUS DRW-1814BLT SATA |
|
Блок питания |
Chieftec CFT-500-A12S 500W, 120 мм вентилятор |
|
CODEGEN M603 MidiTower |
Выполняя роль активного элемента процессорного кулера в тесте №1, вентилятор Noctua NF-S12-1200, как и ожидалось, не демонстрирует высоких показателей, потому как вентиляторы с малым профилем крыльчатки не способны создавать большое воздушное давление, которое требуется для «преодоления» большого сопротивления радиатора. Возможно, на радиаторах с большим зазором NF-S12-1200 будет более эффективным, но на нашем Thermalright SI-128 зазор между пластинами равен приблизительно 1 мм, что налагает повышенное требование к такой характеристике вентилятора, как создаваемое давление.
В тесте №2, где Noctua NF-S12-1200 использовался в качестве единственного корпусного вентилятора, картина кардинально изменилась. Вентилятор Noctua NF-S12-1200 обошел практически всех своих оппонентов, при этом создаваемый им уровень шума был даже чуть ниже, чем у остальных вентиляторов, но при предвзятом прослушивании был выявлен легкий специфичный треск.
При подключении понижающего скорость вращения до 800 об/мин переходника U.L.N.A., вентилятор NF-S12-1200 становится практически бесшумным, но с другой стороны производительность его при этом заметно падает.
Выводы.
Вентилятор Noctua NF-S12-1200 является одним из лучших решений, которое оптимизировано для организации эффективной и тихой корпусной вентиляции. Также отметим, что наиболее эффективно вентилятор будет работать в корпусах с большим количеством вентиляционных решеток.
За счет своеобразной формы лопастей вентилятор NF-S12-1200 способен создавать большой воздушный поток на низких оборотах и при низком уровне шума, но в областях, где требуется создание большого воздушного давления, он становится менее эффективным, и этот факт в полной мере демонстрирует проведенное нами тестирование. С учетом этих особенностей не советуем применять его как охлаждение радиаторов различных систем охлаждения с зазором между пластинами менее 2 мм.
Другим моментом, который заставляет немного призадуматься при выборе вентилятора, является его стоимость, которая у Noctua NF-S12-1200 может кому-то показаться достаточно высокой. Но она в некоторой степени оправдывается «европейским» качеством изготовления и наличием самостабилизирующегося гидродинамического подшипника, который способен очень долгий период времени сохранять свои акустические свойства и имеет очень большой срок эксплуатации в 150 тыс. часов и более.
Достоинства:
- оптимизированная геометрия лопастей для создания тихой корпусной вентиляции;
- низкий уровень шума;
- бесшумная работа при подключении переходника U.L.N.A.;
- самостабилизирующийся гидродинамический подшипник с ресурсом в 150 тыс. часов;
- антивибрационный силиконовый подвес.
К недостаткам отнесем:
- отсутствие поддержки PWM;
- низкое статическое давление.
Выражаем благодарность фирме ООО ПФ Сервис (г. Днепропетровск) за предоставленное для тестирования оборудование.
Статья прочитана 5246 раз(а)
| Подписаться на наши каналы | |||||
 |
 |
||||
Применяются в шлифовальных станках.
На схеме приведен многоклиновый гидродинамический подшипник. F 1 , F 2 , F 3 – силы от действия масляных клиньев.
Создаются несколько клиновых зазоров, куда вращающимся валом увлекается масло. Возникает результирующая гидродинамическая сила F д , которая воспринимает внешнюю нагрузку F в любом направлении.
Клиновые зазоры создаются с помощью башмаков, самоустанавливающихся от внешней нагрузки.
1 – башмаки; 2 – опоры
Самоустановка башмаков достигается их поворотом на сферических опорах.
Рассчитывают длину башмака вдоль оси шпинделя, длину его по дуге и максимально допустимую нагрузку на один башмак.
Кроме этого, расчет гидродинамических подшипников сводится к определению нагрузочной способности F g подшипника и определению жесткости подшипника.
,
к – число вкладышей.
,
где
- жесткость
слоя смазки;
-
жесткость элементов и сопряжений
конструкции.
Недостатки гидродинамических опор : изменение положения оси шпинделя при изменении частоты его вращения.
Гидростатические подшипники.
Обеспечивают высокую точность вращения, обладают демфирующей способностью, высокой долговечностью, высокой нагрузочной способностью при любой частоте вращения шпинделя.
Различают осевые и радиальные гидростатические подшипники.
Осевой гидростатический подшипник.
Насос нагнетает масло под давлением, которое заполняет зазоры как показано на схеме. Образуется масляной слой, исключающий контакт сопряженных поверхностей при неработающем шпинделе.
Радиальный гидростатический подшипник.
По окружности располагаются полости – карманы, куда через дроссели подается масло от насоса. При приложении внешней нагрузки F вал занимает смещенное положение: h 1 > h 2 . Это приводит к повышению давления в одних карманах и понижению в противоположных. Разность давлений создает результирующую силу, воспринимающую внешнюю нагрузку F .
Расчет
гидростатических подшипников сводится
к определению нагрузочной способности
F
с
,
жесткости масляного слоя
,
расхода
масла и потерь на трение.
,
где е – относительное смещение шпинделя в опоре;
Δ – диаметральный зазор Δ =(0,0008÷0,001)∙Д (мм);
Д
– диаметр шейки шпинделя,
l – расстояние между опорами;
Р н – давление нагнетаемое насосом.
-
жесткость слоя смазки.
[мм 3 /с]
– расход масла.
где μ – динамическая вязкость масла (1÷10)∙10 3 Па 3 ∙с.
l 0 =0,1∙Д – размеры перемычек, ограничивающих карманы.
-
потери на трение.
Р Т – потери на трение в рабочем зазоре.
Р Q – потери на прокачивание масла.
Недостатки гидростатических опор : сложная система питания и сбора масла.
Применение : шпинделя особо точных станков и тяжело-нагруженных станков с низкой частотой вращения, где образовывается масляной слой за счет гидродинамического эффекта.
Опоры с газовой смазкой.
По конструкции аналогичны гидростатическим опорам, только вместо масла используется сжатый воздух под давлением Р =0,3÷0,4 МПа.
Преимущества : малые потери на трение.
Недостаток : малая нагрузочная способность.
Применение : прецизионные станки небольших размеров.
Привод подач станков.
Размер или диаметр вентилятора измеряется в миллиметрах, например, 120, 140, 92, 90, 80, 40, 50, 60, 200мм.
Толщина обычно составляет от 15 до 40мм.
Крепление вентилятора для пк
В большинстве случаем, корпусные вентиляторы для пк, крепятся на винты, выполненные из какого-либо металла.К некоторым моделям прилагаются, резиновые, силиконовые или иные крепления, позволяющие снизить вибрацию и уровень шума.
К радиатору кулера вентиляторы крепятся, чаше всего с помощью прижимных рамок или винтов.
Типы и виды подшипников в вентиляторах для пк
Тип подшипника в вентиляторе влияет на его характеристики и долговечность.
Подшипники, применяемые в вентиляторах для пк, можно разделить на два типа: скольжения и качения, по принципу работы.
Около наименования, располагаться цифры, обозначающие примерно возможное время наработки подшипника на отказ, при идеальных условиях.
Подшипники скольжения
Скольжения, простой (sleeve bearing) до 35 т. ч.Один из самых конструктивно простых подшипников скольжения. Состоит из втулки и вала. Быстрее прочих приходит в негодность из-за большого трения деталей.
Ресурс работы напрямую зависит от вибрационных нагрузок и температурного режима. Издаваемый шум невысокий, но из-за быстрого износа, может достигать неприятных для слуха значений.
Гидродинамический
(FDB bearing) до 80 т ч
Улучшенный вариант простого. Пространство между втулкой и валом заполнено смазкой, минимизирующий трение, благодаря чему срок службы значительно увеличивается и снижается уровень шума.
Масляного давления
(SSO) до 160 т ч
Отличается от предыдущего магнитом, центрирующим вал, благодаря которому снижается износ, увеличен объем смазки, следствие чего более долговечен и тих.
Самосмазывающийся
(LDP) до 160 т ч
Используется специальная, более вязкая, жидкая или твердая смазка, прочная пленка или покрытие. Улучшено качеством обработки внутренних компонентов…
С магнитным центрированием
, левитацией от -- - 160 до --
Практически, бесконтактный механизм, основанный на принципе магнитной левитации.
Очень тихий (До 80% тише, чем остальные...), обладает большей надежностью, лучше переносит использование в агрессивных средах.
Подшипники качения
Подшипник качения (ball bearing) до 60 - 90 т чПодшипники качения, теоретически немного более шумные, но и более износостойкие.
Они состоят из колец, тел качения (шариков или роликов), сепаратора, удерживающим тела качения в нужном положении. Пространство между телами заполняется смазкой.
Керамический
(ceramic bearing) до 160 т ч
Изготавливается с применением керамических материалов, выдерживает более высокие температуры и обладает более низким уровнем шума.
Виды разъемов вентиляторов для пк
Предупреждение!
Если у вентилятора присутствует несколько различных разъемов для подключения, то используйте только один из на выбор, иначе возможно нанести повреждения устройствам.
3pin и 4 pin - pwn
ОбщееОба предназначены для подключения к материнской плате.
У обоих разъемов третий контакт является тахометром, определяющим количество оборотов и сигналом.
Оба типа взаимно совместимы, то есть 3pin возможно подключить к 4pin разъему и наоборот, соблюдая ключ. *
Отличия 3pin от 4pin
Отличие 3pin от 4pin коннектора заключается в следующем:
У 3pin количество оборотов фиксированно, как правило, это максимальное значение, которое обычно, изначально не контролируется в автоматическом режиме.
У 4pin регулировка производится автоматически, за счет получаемого PWM сигнала с 4 контакта.
2pin
Встречается внутри блоков питания, на платах видеокарт и... Имеет только + 12в и заземление (-), контроль скорости возможен и осуществляется путем изменения напряжения, с отсутствием информации о количестве оборотов для пользователя.Molex
Четырех контактный разъем, используемый, для подключения к блоку питания. Как правило, в нем задействованы только два провода из 4, + и – от 12в. Подразумевает работу вентилятора на максимальной скорости.*
Если подключить 3pin коннектор к 4pin разъему или наоборот, то регулировка по принципу PWM осуществляться не будет. Если материнская плата способна самостоятельно регулировать скорость через 3 контакт, путем изменения напряжения, то регулировка будет происходить самостоятельно, если нет, то возможно выставить фиксированное количество оборотов, в биосе, либо оставить, как есть, тогда вентилятор, все время будет работать на максимальных оборотах.
Влияние параметров на работу вентилятора
RPM - количество оборотов в минуту.
CFM - максимально возможный поток воздуха за минуту в кубических футах.
Уровень шума измеряется в сонах - sone или децибелах - dBA . Тихими считаются со значениями до 2000 об/м (RPM).
Пример
Представим, два вентилятора.
Пример демонстрирует (зависимости), что при большем диаметре вентилятора и меньшем количестве оборотов, возможно получить большую эффективность.
Подсветка
Некоторые модели оснащаются подсветкой в декоративных целях. Она может быть, как одноцветной, многоцветной, так и с возможностью выбора цвета и эффекта. Наличие подсветка влияет, как на стоимость, так и на потребление электроэнергии.
Уровень масла
