Flüssige Lager sind Lager, die die Lasten des Lagers allein auf einer dünnen Schicht von Flüssigkeit oder Benzin unterstützen.

Sie können als flüssige dynamische Lager oder hydrostatische Lager weit gehend klassifiziert werden. Hydrostatische Lager werden flüssige Lager äußerlich unter Druck gesetzt, wo die Flüssigkeit gewöhnlich Öl, Wasser oder Luft ist, und die Druckbeaufschlagung durch eine Pumpe getan wird. Hydrodynamische Lager verlassen sich auf die hohe Geschwindigkeit, die Flüssigkeit in einem Keil zwischen den Gesichtern unter Druck selbstzusetzen.

Flüssige Lager werden oft in der hohen Last, der hohen Geschwindigkeit oder den hohen Präzisionsanwendungen verwendet, wo gewöhnliche Kugellager kurzes Leben oder hohes Geräusch und Vibrieren haben. Sie werden auch zunehmend verwendet, um Kosten zu reduzieren. Zum Beispiel Festplatte-Motor sind flüssige Lager sowohl ruhiger als auch preiswerter als die Kugellager, die sie ersetzen.

Operation

Flüssige Lager verwenden eine dünne Schicht von flüssiger oder Gasflüssigkeit zwischen den tragenden Gesichtern, die normalerweise ringsherum oder unter der rotierenden Welle gesiegelt sind.

Es gibt zwei Hauptweisen, die Flüssigkeit ins Lager zu bekommen:

• In Flüssigkeit statisch, hydrostatisch und viele Benzin oder Luftpolster wird die Flüssigkeit in durch eine Öffnung oder durch ein poröses Material gepumpt.
• In flüssig-dynamischen Lagern saugt die tragende Folge die Flüssigkeit auf der inneren Oberfläche des Lagers, einen Schmierkeil unter oder um die Welle bildend.

Hydrostatische Lager verlassen sich auf eine Außenpumpe. Die durch diese Pumpe erforderliche Macht trägt zu Systemenergieverlust bei, wie tragende Reibung sonst würde. Bessere Siegel können Leckstelle-Raten und pumpende Macht reduzieren, aber können Reibung vergrößern.

Hydrodynamische Lager verlassen sich auf die tragende Bewegung, Flüssigkeit ins Lager zu saugen, und können hohe Reibung und kurzes Leben mit Geschwindigkeiten tiefer haben als Design oder während Anfänge und Halts. Eine Außenpumpe oder sekundäres Lager können für den Anlauf und die Stilllegung verwendet werden, um Schaden am hydrodynamischen Lager zu verhindern. Ein sekundäres Lager kann hohe Reibung und kurzes Betriebsleben haben, aber gutes gesamtes Dienstleben, wenn es Anfänge und Halt trägt, ist selten.

Hydrodynamische Schmierung

Hydrodynamische (HD) Schmierung, auch bekannt als flüssige Filmschmierung haben wesentliche Elemente:

1. Ein Schmiermittel, das eine klebrige Flüssigkeit sein muss.
2. Hydrodynamisches Fluss-Verhalten von Flüssigkeit zwischen Lager und Zeitschrift.
3. Die Oberflächen, zwischen denen die flüssige Filmbewegung konvergent sein muss.

Hydrodynamisch (Voller Film) Schmierung wird erhalten, wenn zwei Paarungsoberflächen durch einen zusammenhaltenden Film des Schmiermittels völlig getrennt werden.

Die Dicke des Films überschreitet so die vereinigte Rauheit der Oberflächen. Der Koeffizient der Reibung ist niedriger als mit der Grenzschicht-Schmierung. Hydrodynamische Schmierung verhindert Tragen in bewegenden Teilen, und das Metall zum Metallkontakt wird verhindert.

Hydrodynamische Schmierung verlangt dünne, konvergierende flüssige Filme. Diese Flüssigkeiten können Flüssigkeit oder Benzin sein, so lange sie Viskosität ausstellen. In Computerbestandteilen, wie eine Festplatte, werden Köpfe durch die hydrodynamische Schmierung unterstützt, in der der flüssige Film die Atmosphäre ist.

Die Skala dieser Filme ist auf der Ordnung von Mikrometern. Ihre Konvergenz schafft Druck, der zu den Oberflächen normal ist, mit denen sie sich in Verbindung setzen, sie einzeln zwingend.

3 Typen von Lagern schließen ein:

• Selbsttätig: Film besteht wegen der Verhältnisbewegung. z.B spiralförmige Rinne-Lager.
• Drücken Sie Film: Film besteht wegen der normalen Verhältnisbewegung.
• Äußerlich unter Druck gesetzt: Film besteht wegen der Außendruckbeaufschlagung.

Begrifflich kann von den Lagern als zwei geometrische Hauptklassen gedacht werden: Lager-Zeitschrift (Anti Reibung), und Flugzeug-slider (Reibung).

Die Gleichungen von Reynolds können verwendet werden, um die Regierungsgrundsätze für die Flüssigkeiten abzuleiten. Bemerken Sie, dass, wenn Benzin verwendet wird, ihre Abstammung viel mehr beteiligt wird.

denken kann, haben die dünnen Filme Druck und klebrige Kräfte, die ihnen folgen. Weil es einen Unterschied in der Geschwindigkeit gibt, wird es einen Unterschied in den Oberflächentraktionsvektoren geben. Wegen der Massenbewahrung können wir auch eine Zunahme im Druck annehmen, die Körperkräfte verschieden machend.

Eigenschaften und Grundsätze der Operation

Flüssige Lager können im Vergleich zu anderen Lagern mit einer ähnlichen Lastschätzung relativ preiswert sein. Das Lager kann so einfach sein wie zwei glatte Oberflächen mit Siegeln, um in der Arbeitsflüssigkeit zu behalten. Im Gegensatz kann ein herkömmliches Lager des Rollen-Elements viele Rollen der hohen Präzision mit komplizierten Gestalten verlangen. Hydrostatisch und viele Gaslager haben wirklich die Komplikation und den Aufwand von Außenpumpen.

Die meisten flüssigen Lager verlangen wenig oder keine Wartung, und haben fast unbegrenztes Leben. Herkömmliche Lager des Rollen-Elements haben gewöhnlich kürzeres Leben und verlangen regelmäßige Wartung. Gepumpt hydrostatisch und aerostatic behalten tragende (gas)-Designs niedrige Reibung unten zur Nullgeschwindigkeit und brauchen Tragen des Anfangs/Halts nicht zu ertragen, vorausgesetzt dass die Pumpe nicht scheitert.

Flüssige Lager haben allgemein sehr niedrige Reibung — viel besser als mechanische Lager. Eine Quelle der Reibung in einem flüssigen Lager ist die Viskosität der Flüssigkeit. Hydrostatische Gaslager sind unter den niedrigsten Reibungslagern. Sinken Sie jedoch flüssige Viskosität bedeutet auch normalerweise, dass Flüssigkeit schneller von den tragenden Oberflächen leckt, so vergrößerte Macht für Pumpen oder Siegel verlangend.

Wenn eine Rolle oder Ball schwer geladen werden, haben flüssige Lager Abfertigungen, die sich weniger unter der Last ändern (sind "steifer") als mechanische Lager. Es könnte scheinen, dass das Lager der Steifkeit, als mit der maximalen Designlast, eine einfache Funktion des durchschnittlichen flüssigen Drucks und der tragenden Fläche sein würde. In der Praxis, wenn das Lager von Oberflächen zusammen gedrückt wird, wird der flüssige Ausfluss eingezwängt. Das vergrößert bedeutsam den Druck der Flüssigkeit zwischen den tragenden Gesichtern. Da flüssige tragende Gesichter verhältnismäßig größer sein können als das Rollen von Oberflächen, verursachen sogar kleine flüssige Druck-Unterschiede große Wiederherstellungskräfte, die Lücke aufrechterhaltend.

Jedoch, in leicht geladenen Lagern, wie Laufwerke, ist das typische Kugellager stiffnesses ~10^7 MN/m. Vergleichbare flüssige Lager haben Steifkeit von ~10^6 MN/m. Wegen dessen werden einige flüssige Lager, besonders hydrostatische Lager, absichtlich entworfen, um das Lager vorzuladen, um die Steifkeit zu vergrößern.

Flüssige Lager fügen häufig von Natur aus bedeutende Dämpfung hinzu. Das hilft, Klangfülle an den gyroscopic Frequenzen von Zeitschriftenlagern zu verdünnen (manchmal hat konische oder wackelnde Weisen genannt).

Es ist sehr schwierig, ein mechanisches Lager zu machen, das atomar glatt und rund ist; und mechanische Lager deformieren in der Hochleistungsoperation wegen der Zentripetalkraft. Im Gegensatz selbstkorrigieren flüssige Lager für geringe Schönheitsfehler.

Flüssige Lager sind normalerweise ruhiger und (konsequentere Reibung) glatter als Lager des Rollen-Elements. Zum Beispiel haben mit flüssigen Lagern verfertigte Festplatten Geräuscheinschaltquoten für Lager/Motoren auf der Ordnung von 20-24 DB, die etwas mehr ist als das Nebengeräusch eines ruhigen Zimmers. Auf Lagern des Rollen-Elements gestützte Laufwerke sind normalerweise um mindestens 4 DB lauter.

Flüssige Lager können mit einem niedrigeren NRRO gemacht werden (nicht repeatable geht aus) als ein Ball oder rollendes Element-Lager. Das kann in der modernen Festplatte und den extremen Präzisionsspindeln kritisch sein.

Sich neigende Polster-Lager werden als radiale Lager verwendet, um Wellen in Kompressoren zu unterstützen und ausfindig zu machen.

Nachteile

Gesamter Macht-Verbrauch ist normalerweise im Vergleich zu Kugellagern höher.

Macht-Verbrauch und Steifkeit oder befeuchtend ändern sich außerordentlich mit der Temperatur, die das Design und die Operation eines flüssigen Lagers in breiten Temperaturreihe-Situationen kompliziert.

Flüssige Lager können unter Stoß-Situationen katastrophal ergreifen. Kugellager verschlechtern sich mehr allmählich und stellen akustische Symptome zur Verfügung.

Wie Käfig-Frequenzvibrieren in einem Kugellager ist die Hälfte des Frequenzwirbelns eine tragende Instabilität, die exzentrische Vorzession erzeugt, die zu schlechter Leistung und reduziertem Leben führen kann.

Flüssige Leckage; das Halten von Flüssigkeit im Lager kann eine Herausforderung sein.

Flüssige Öllager sind in Umgebungen unpraktisch, wo Ölleckage zerstörend sein kann, oder wo Wartung nicht wirtschaftlich ist.

Flüssige tragende "Polster" müssen häufig in Paaren verwendet werden, oder verdreifacht sich, um das Lager davon zu vermeiden, die Flüssigkeit von einer Seite zu kippen und zu verlieren.

Einige flüssige Lager

Folie-Lager

Folie-Lager sind ein Typ des flüssigen dynamischen Luftpolsters, das in hohen Geschwindigkeitsturbinenanwendungen in den 1960er Jahren von Garrett AiResearch eingeführt wurde. Sie verwenden ein Benzin als die Arbeitsflüssigkeit, gewöhnlich Luft und verlangen kein pressurisation Außensystem.

Zeitschriftenlager

Druck-eingeölte Zeitschriftenlager scheinen, einfache Lager zu sein, aber sind wohl flüssige Lager. Zum Beispiel pumpen Zeitschriftenlager in Benzin (Benzin) und Dieselmotoren Öl am Tiefdruck in ein Gebiet der großen Lücke des Lagers. Als das Lager rotiert, wird Öl in den Arbeitsteil des Lagers getragen, wo es mit der Ölviskosität zusammengepresst wird, die die Flucht von Öl verhindert. Infolgedessen, die tragenden Wasserflugzeuge auf einer Schicht von Öl, aber nicht auf dem Metall-auf-Metall-Kontakt, wie es erscheinen kann.

Das ist ein Beispiel eines Flüssigkeitslagers, das kein sekundäres Lager für den Anfang/Halt verwendet. In dieser Anwendung kommt ein großer Teil des tragenden Tragens während des Anlaufs und der Stilllegung vor, obwohl im Motorgebrauch wesentliches Tragen auch durch harte Verbrennen-Verseuchungsstoffe verursacht wird, die den Ölfilm überbrücken.

Luftpolster

Verschieden von Lagern der Kontakt-Rolle verwertet ein Luftpolster (oder Luftstreuer) einen dünnen Film von unter Druck gesetzter Luft, um eine außerordentlich niedrige Reibungslastlager-Schnittstelle zwischen Oberflächen zur Verfügung zu stellen. Die zwei Oberflächen berühren sich nicht. Nichtkontakt seiend, vermeiden Luftpolster die traditionellen Lager-zusammenhängenden Probleme der Reibung, des Tragens, particulates, und des Schmiermittelberührens, und bieten verschiedene Vorteile in der Präzisionspositionierung, wie fehlender Rückstoß und stiction, sowie in Hochleistungsanwendungen an.

Der flüssige Film des Lagers ist Luft, die durch das Lager von sich zur tragenden Oberfläche fließt. Das Design des Luftpolsters ist solch, dass, obwohl die Luft ständig der tragenden Lücke entflieht, der Druck zwischen den Gesichtern des Lagers genug ist, um die Arbeitslasten zu unterstützen.

Beispiele

Lufthockey ist ein Spiel, das auf einem Aerostatic-Lager gestützt ist, das den Puck und die Paddel des Spielers aufhebt, um niedrige Reibung und so Zeitraffer zur Verfügung zu stellen. Der tragende Gebrauch ein flaches Flugzeug mit periodischen Öffnungen, die Luft gerade über den umgebenden Druck liefern. Der Puck und die Paddel ruhen auf Luft.

Ein anderes Beispiel eines flüssigen Lagers ist Schlittschuhlaufen. Schlittschuhe bilden ein hydrodynamisches Flüssigkeitslager, wo der Schlittschuh und das Eis durch eine Schicht von durch das Wärmegewicht verursachtem Wasser getrennt werden (früher vorgehabt, durch das Druck-veranlasste Schmelzen verursacht zu werden; sieh Schlittschuhlaufen für Details.)

Michell/Kingsbury Flüssigkeitslager des Kippen-Polsters

Michell/Kingsbury Flüssigkeit dynamische Lager des Kippen-Polsters wurde unabhängig und fast gleichzeitig sowohl vom Australier britischen Ursprungs, Anthony George Maldon Michell als auch von amerikanischem tribologist Albert Kingsbury erfunden. Das Patent von Michell (in England und Australien) wurde 1905 gewährt, während der erste offene Versuch von Kingsbury 1907 war. Das amerikanische Patent von Kingsbury wurde schließlich 1911 gewährt, nachdem er demonstriert hat, dass er am Konzept viele Jahre lang gearbeitet hatte. Wie festgesetzt, durch Sydney Walker, einen langfristigen Angestellten von Michell, war das Bewilligen des Patents von Kingsbury "ein Schlag, den Michell hart gefunden hat zu akzeptieren".

Das Lager hat Schnittschuhe, oder polstert auf Türangeln aus. Wenn das Lager in der Operation ist, trägt der rotierende Teil des Lagers frisches Öl in zum Polster-Gebiet durch die klebrige Schinderei. Flüssiger Druck veranlasst das Polster, sich ein bisschen zu neigen, eine schmale Beengtheit zwischen dem Schuh und der anderen tragenden Oberfläche schaffend. Ein Keil von unter Druck gesetzter Flüssigkeit baut hinter dieser Beengtheit, die bewegenden Teile trennend. Die Neigung des Polsters ändert sich anpassungsfähig mit der tragenden Last und Geschwindigkeit. Verschiedene Designdetails sichern fortgesetztes Nachfüllen des Öls, um zu vermeiden, heißzulaufen und Polster-Schaden.

Michell/Kingsbury Flüssigkeitslager werden in einer breiteren Vielfalt der rotierenden Hochleistungsausrüstung, einschließlich in Wasserkraftwerken verwendet, um Turbinen und Generatoren zu unterstützen, die Hunderte von Tonnen wiegen. Sie werden auch in der sehr schweren Maschinerie wie Seepropeller-Wellen verwendet.

Das erste sich neigende Polster, das im Betrieb trägt, war wahrscheinlich das hat unter der Leitung von A.G.M. Michell durch George Weymoth (Pty) Ltd, für eine Schleuderpumpe an Cohuna auf dem Fluss von Murray, Viktoria, Australien 1907 gerade zwei Jahre gebaut, nachdem Michell veröffentlicht und seine dreidimensionale Lösung der Gleichung von Reynold patentiert hatte. Vor 1913 waren die großen Verdienste des Lagers des Kippen-Polsters für Seeanwendungen erkannt worden. Das erste englische mit dem Lager auszurüstende Schiff war das Quer-Kanaldampfschiff Paris, aber viele Marinebehälter wurden während des Ersten Weltkriegs ähnlich ausgestattet. Die praktischen Ergebnisse waren sensationell - der lästige Stoß-Block ist drastisch kleiner und leichter, bedeutsam effizienter, und bemerkenswert frei von Wartungsschwierigkeiten geworden. Es wurde geschätzt, dass die Royal Navy Kohle zu einem Wert von infolge der Anprobe der Lager des Kippen-Polsters von Michell 1918 allein 500,000 £ gespart hat.

Gemäß dem ASME (sieh Verweisung sich verbinden), wurde das erste Michell/Kingsbury flüssige Lager in den USA im Holtwood Hydroelektrischen Kraftwerk (auf dem Fluss Susquehanna, in der Nähe von Lancaster, Pennsylvanien, den USA) 1912 installiert. Die 2.25 Tonnen, die tragen, unterstützen eine Wasserturbine und elektrischen Generator mit einer rotierenden Masse von ungefähr 165 Tonnen und Wasserturbinendruck, der weitere 40 Tonnen hinzufügt. Das Lager ist in fast dem dauernden Dienst seit 1912 ohne ersetzte Teile gewesen. Der ASME hat berichtet, dass es noch im Betrieb bezüglich 2000 war. Bezüglich 2002 hat der Hersteller eingeschätzt, dass die Lager an Holtwood ein Leben ohne Wartungen von ungefähr 1,300 Jahren haben sollten.

Links

• ASME Geschichtsbroschüre über den Susquehanna von Kingsbury, der trägt
• 91-seitige 10.6 Mb NASA technisches Handbuch Schmierung von Maschinenelementen, NASA-RP-1126 durch B.J.Hamrock, 1984 hier.
• Kinematische Modelle für das Design Digitalbibliothek (KMODDL) - Kino und Fotos von Hunderten von Arbeitsmodellen der mechanischen Systeme an der Universität von Cornell. Auch schließt eine E-Buchbibliothek von klassischen Texten auf dem mechanischen Design und der Technik ein.