Выбираем лучшую сухую смазку

Антифрикционные покрытия: что это такое и как они работают?

В последние годы все большую популярность завоевывает новый вид смазочных материалов – антифрикционные покрытия (АФП). Их применение является самым перспективным способом решения проблем, связанных с потерями на трение в движущихся узлах. Во многих случаях антифрикционные покрытия могут полностью заменить традиционные пластичные смазки, демонстрируя свою лучшую результативность.

По текстуре и внешнему виду АФП похожи краски, однако вместо пигмента они содержат очень мелкие (высокодисперсные) частицы твердых смазочных веществ, равномерно распределенные в смеси связующих материалов и растворителей. Твердые частицы обладают стабильным низким коэффициентом трения и обеспечивают покрытию хороший смазочный эффект.

В качестве твердых наполнителей в АФП вводят дисульфид молибдена MoS2, поляризованный графит, политетрафторэтилен (тефлон) и др. Покрытия с первыми двумя веществами в составе выдерживают высокие нагрузки, материалы на основе ПТФЭ и подобных ему полимеров – средние.

Связующие элементы в АФП обеспечивают его адгезию к поверхности, химическую стойкость и антикоррозионную способность. В качестве связующих используют эпоксидные смолы, титанаты, полиуретаны, акриловые, фенольные, полиамидные компоненты и пр.

Растворители предназначены для равномерного распределения твердых смазок и связующих на субстрате. Практически сразу после нанесения покрытия они испаряются, оставляя сухой гладкий слой АФП, прочно сцепленный с поверхностью. Толщина слоя легко контролируется и может составлять от 5 до 20 мкм, что практически не влияет на исходную точность размеров детали.

Антифрикционные покрытия наносятся так же, как обычные краски – кистью, методом окунания, трафаретной печати или распыления. Последний способ – самый быстрый и удобный, поэтому АФП в аэрозольных баллонах очень популярны (особенно для непромышленных применений).

В данном обзоре мы постарались собрать сведения о самых известных антифрикционных покрытиях и составить их рейтинг, руководствуясь комплексом свойств, доступностью и стоимостью материалов.

Итак…

Сравним известные сухие смазки

1  место

1 место

MODENGY 1001

Высокоэффективное антифрикционное твердосмазочное покрытие с дисульфидом молибдена и графитом на неорганическом связующем, отверждаемое при комнатной температуре.

99/100

рейтинг

После нанесения АФП растворитель, содержащийся в нем, испаряется, а связующее вещество образует полимерную матрицу, прочно удерживающую частицы твердых смазок.

Мелкодисперсный порошок дисульфида молибдена и графита выравнивает обработанные поверхности, заполняя микронеровности и впадины. Прочная смазочная пленка максимально снижает коэффициент трения и предотвращает скачкообразное движение деталей, что в результате приводит к минимизации их износа.

В отличие от обычных смазок, покрытие MODENGY 1001 не создает липкого слоя, который накапливает пыль и другие абразивные частицы. Именно поэтому его применение особенно эффективно в запыленной среде.

Покрытие не теряет своих свойств даже при очень высоких (до +450 °С) и экстремально низких (до -180 °С) температурах, характеризуется высокой несущей способностью и длительным сроком службы.

MODENGY 1001 применяется в подшипниках и направляющих скольжения, зубчатых передачах, шлицевых и шпоночных соединениях, а также других узлах с парами трения металл-металл.

Помимо отличных эксплуатационных характеристик, покрытие MODENGY имеет еще одно, очень существенное, преимущество – малое время полимеризации. Состав полностью застывает за 15 (!) минут при комнатной температуре (примерно 23 °С). Ну, и цена у него доступная, так как материал отечественного производства.

2  место

2 место

EFELE AF 511 Spray

Антифрикционное покрытие на основе дисульфида молибдена и графита с неорганическим связующим, отверждаемое при комнатной температуре.

96/100

рейтинг

EFELE AF 511 Spray обладает отличной морозо- и термостойкостью, не вымывается водой, не окисляется под действием агрессивных сред, не испаряется, не коксуется и не выгорает.

Покрытие предотвращает схватывания, задиры и заедания, отлично «сцепляется» с поверхностью и не выдавливается из зоны трения даже при больших нагрузках.

Производителем заявлена работоспособность EFELE в условиях радиации, вакуума и даже в космосе.

Сухая смазка EFELE AF 511 может использоваться как в промышленности (металлургия, металло- и деревообработка, машиностроение, переработка полимеров, полиграфия и пр.), так и в быту – для обработки резьбовых соединений, дверные петель и замков, шарниров, оконной фурнитуры, рабочего инструмента.

Покрытие так же находит применение в сфере обслуживания автомобилей: для защиты замков, петель, шарниров, колесные болтов, шлицевых соединений, направляющих люков, салазок сидений от повышенного трения и износа.

В течение 10 минут после нанесения EFELE AF 511 становится нелипким на ощупь, а полностью полимеризуется по прошествии 2 часов.

Цена покрытия EFELE AF 511 Spray достаточно демократична для данного вида материалов, особенно если сравнивать ее со стоимостью импортных аналогов.

Оптимальное соотношение цены и качества давно привлекло внимание к данному АФП. Для более близкого знакомства с ним предлагаем посмотреть видеообзор.

3  место

3 место

Molykote D-321 R

Антифрикционное покрытие на основе дисульфида молибдена и графита с титанатовым связующим, отверждаемое при нормальной температуре.

93/100

рейтинг

По составу данное АФП схоже с предыдущим материалом – те же твердые смазочные частицы, неорганическое связующее и растворитель, испаряющийся сразу после нанесения. Ожидаемо, что функции и свойства покрытий так же близки.

Molykote D-321 R имеет аналогичный предыдущему АФП температурный диапазон работы – от -180 до +450 °С.

Данное покрытие предупреждает скачкообразное движение пар трения, их схватывания, задиры и заедания, бринеллирование (в том числе ложное) и фреттинг-коррозию. Минимизируя коэффициента трения контактирующих поверхностей, материал обеспечивает стабильное усилие затяжки и исключает проблему затрудненного монтажа/демонтажа различных соединений.

Осуществляя технологию сухой смазки, Molykote D-321 R препятствует налипанию пыли на обработанные поверхности, а также проникновению абразивных частиц в закрытый смазанный узел. Тем самым АФП существенно снижает интенсивность абразивного изнашивания.

Смазочный материал не разрушается под влиянием химически агрессивных сред, не стекает и не выбрасывается под действием центробежных сил. Тем самым он исключает частое повторное смазывание.

Так же, как и EFELE AF 511, покрытие Molykote D-321 R работоспособно в условиях вакуума.

Благодаря аэрозольной фасовке, оно эффективно проникает даже к труднодоступным точкам смазки. Высыхание покрытия происходит в течение 5-10 минут при комнатной температуре, полная полимеризация – через 2 часа.

Molykote D-321 R имеет рекомендации известных производителей промышленного оборудования: ALFA LAVAL, Velan, Atlas Copco, Emerson Process Management, Flowserve, IMA, KSB, Metso, Rexnord, Tyco.

Импортное производство и одобрения зарубежных компаний – это, с одной стороны, несомненный плюс покрытия Molykote, но с другой стороны – причина его высокой стоимости (баллон АФП в два раза дороже российского MODENGY или EFELE, аналогичных по свойствам).

4  место

4 место

OKS 511

Сухая смазка с дисульфидом молибдена, быстросохнущим неорганическим связующим и растворителем. Предназначена для обкатки в комбинации с маслами или пластичными смазками.

81/100

рейтинг

Используется в качестве постоянной смазки для узлов, работающих при больших нагрузках и низких скоростях. Применяется в тех случаях, когда смазывание маслом или пластичным материалом невозможно или неоправданно.

OKS 511 сохраняет свои свойства после долгого простоя оборудования, работает в диапазоне температур(-180… +450 °С, выдерживает воздействия УФ-излучения и условия вакуума.

После нанесения OKS 511 образует на поверхностях тонкую пленку сухой смазки, эффективную в пыльной среде, предотвращающую задиры и износ деталей в результате высокого коэффициента трения.

OKS 511 обладает свойствами аварийной смазки. Полимеризуется при комнатной температуре.

При всех своих плюсах этот состав – самый дорогой из представленных в обзоре. Однако стоимость – далеко не всегда является ключевым фактором при выборе смазки, поэтому отдаем этому образцу заслуженное четвертое место.

5  место

5 место

Loctite 8154 LВ

Противозадирная распыляемая смазка черного цвета на основе минерального масла, литиевого мыла и MoS₂. В качестве газа-вытеснителя в составе используется пропан/бутан.

75/100

рейтинг

Loctite LB 8154 облегчает процесс монтажа и демонтажа цилиндрических соединений, подшипников, роликов, шестерен, шплинтованных валов и других деталей, работающих в тяжелых условиях. Защищает детали во время приработки, снижает их износ в результате трения и механических воздействий, предотвращает фреттинг-коррозию при сборке узлов с прессовой посадкой, может обеспечить экстренную смазку.

Покрытие содержит дисульфид молибдена, который позволяет ему работать при температурах до +450 °C. Нижний предел стабильности этого материала составляет -30 °C, и по этому показателю он сильно проигрывает предыдущим образцам – так же, как и по широте применений.

Был ли полезен обзор?

Рейтинг: 5 (1 оценка)

Подпишитесь на Мир Смазок

Вся актуальная информация — 2 раза в неделю, без спама

Благодарим за доверие.

Комментарии (48)

Сухая смазка — что это такое?

Смазочные материалы бывают жидкими, пластичными и твердыми.

В отличие от жидких и пластичных, твердые смазочные материалы сохраняют свою форму и объем в определенном диапазоне нагрузок и температур. Они не содержат в своем составе жидкостей, поэтому называются также сухими смазками.

Что такое сухая смазка и чем она отличается от других смазочных материалов, мы попытаемся разобраться в этой статье.

Рассмотрим подробнее структуру, преимущества и недостатки сухих смазок.

Некоторые сухие смазки (например, графит, дисульфид молибдена) имеют природное происхождение. Они известны и используются уже много веков.

К сухим смазкам также относятся:

• Некоторые металлы (например медь, цинк, олово)
• Политетрафторэтилен (фторопласт)
• Нитрид бора
• Сульфиды, фосфаты, оксиды, фториды металлов
• Полиамид
• Специальные полимеры
• Другие вещества, которые под механическим воздействием образуют на контактирующих поверхностях слой покрытия в виде тонкой пленки

Механизм действия большинства сухих смазок основан на слоистой структуре их частиц. Их атомные слои легко смещаются друг относительно друга, зато выдерживают высокую нагрузку в перпендикулярном направлении.

Сухие смазки используются самостоятельно, в виде порошков, могут образовывать пленочные покрытия, выступать в качестве наполнителей и добавок в пастах, дисперсиях, маслах, пластичных смазках, работать в матрице других твердосмазочных материалов.

Важным условием эффективности сухих смазок является мелкодисперсность частиц порошка. Чем меньший размер имеют частицы, тем лучше проявляются смазочные свойства состава.

Основным преимуществом сухих смазок, по сравнению с жидкими и пластичными материалами, является их способность работать в более тяжелых условиях. Сухие смазки:

• Работают как при экстремально низких, так и экстремально высоких температурах
• Выдерживают более высокие нагрузки
• Не вытекают из узлов трения
• Не способствуют налипанию пыли и абразивов
• Обладают инертностью по отношению к пластиками
• Обладают стойкостью к вакууму, радиации

С помощью твердых смазок решается большое число технологических и производственных задач.

С развитием атомной энергетики и космических технологий в области трибологии стали появляться задачи, которые не удавалось решить с применением традиционных материалов. Например, в космосе узлы трения должны работать в вакууме при жестком излучении и температурах от -150 °С до +180 °С. В таких условиях обычные смазки замерзают и испаряются. Происходит схватывание контактных поверхностей и заклинивание механизма. С этим было связано большое количество отказов космического оборудования.

С целью решения указанных проблем были развернуты масштабные исследования. В поле изучения попали сухие смазки.

Большой термостойкостью обладает дисульфид вольфрама WS₂. В вакууме он способен работать до +1300 °С. Дисульфид вольфрама образует очень стойкую к агрессивным средам смазочную пленку огромной несущей способностью. Однако из-за очень высокой стоимости широкого распространения эта сухая смазка не получила.

Распространенный в то время графит для работы в космосе не подходил. Обладая на земле великолепными показателями, в условиях вакуума и сухой атмосферы коэффициент трения его увеличивается на порядок и составляет уже 0,3-0,4. Это очень большое значение.

Ценной находкой для исследователей оказался дисульфид молибдена. В противоположность графиту, он плохо работает во влажной среде. При реакции дисульфида молибдена и воды образуются оксид молибдена, который имеет большую твердость и выступает в качестве абразива. Однако в условиях космоса влага отсутствует и не оказывает своего отрицательного воздействия. К тому же в условиях вакуума дисульфид молибдена сохраняет свои смазывающие свойства при температурах до +800 °С и показывает коэффициент трения по стали порядка 0,02-0,04. Таким образом, дисульфид молибдена стал одной из самых востребованных сухих смазок для использования в космической технике.

Дальнейшие исследования показали, что дисульфид молибдена и графит оказывают друг на друга синергетический эффект. Это означает, что рабочие свойства смеси этих компонентов усиливаются в присутствии друг друга в строго определенных пропорциях.

В последние годы на рынке появляется все больше смазочных материалов, в которых в той или иной мере реализована технология сухой смазки.

Одними самых перспективных видов сухих смазок стали антифрикционные твердосмазочные покрытия. Они отлично работают там, где традиционные смазки бессильны. В России эти материалы выпускаются под торговой маркой MODENGY.

Покрытия по структуре и способу применения напоминают обычные краски, только жидкая среда представляет собой смесь связующих смол и растворителей, а роль красящего пигмента выполняют частицы твердых смазок.

При нанесении на поверхность растворители испаряются, а связующие вещества полимеризуются, образуя матрицу с частицами твердых смазочных веществ.

В зависимости от типа связующего отверждение происходит при обычной температуре либо при выдержке с нагревом.

Одним из ярких примеров инноваций в области сухих смазок с оптимальным соотношением цена-качество стало антифрикционное покрытие MODENGY 1001 в аэрозольной упаковке, разработанное компанией «Моденжи».

• Не требует нагревания для отверждения
• Работает при экстремально низких (до -180 °С) и очень высоких (до +440 °С) температурах
• Выдерживает колоссальную нагрузку
• Не смывается водой
• Не боится радиации
• Может работать в условиях вакуума
• Сухой слой смазки не вызывает налипания абразивных частиц, поэтому детали, смазанные этим покрытием, эффективно работают в пыльной среде

Узнать подробности

Эта сухая смазка в аэрозольной упаковке предназначена для использования в промышленности и быту. Она изготовлена на основе дисульфида молибдена и графита с неорганическим связующим, которое определяет процесс отверждения при обычной температуре. Упаковка в виде аэрозольного баллона позволяет легко наносить эту сухую смазку ровным слоем без применения специального оборудования, и не обладая специальными навыками.

До отверждения антифрикционное покрытие MODENGY 1001 представляют собой дисперсию, а после полимеризации – композитную пленку, состоящую из мелкодисперсных частиц дисульфида молибдена и графита в слое титаната, обладающего также низким коэффициентом трения.

Расход антифрикционного покрытия минимален – оно образует на поверхности детали пленку толщиной всего около 20 микрон. При этом во многих случаях однократного нанесения сухой смазки MODENGY 1001 бывает достаточно на весь срок службы узла.

Следует помнить, что антифрикционное покрытие MODENGY 1001, как и большинство сухих смазок, имеет и некоторые ограничения:

• По сравнению с жидкими и пластичными материалами оно хуже отводит тепло из зоны трения
• Имеет не очень высокую проникающую способность, поэтому смазку достаточно сложно доставить в узкие зазоры между поверхностями трения

Сухие смазки и композиции на их основе применяются преимущественно для обслуживания открытых узлов трения. При использовании сухих смазок отпадает необходимость в оснащении оборудования системами для подачи смазочного материала. Это обеспечивает получение следующих дополнительных преимуществ:

• Уменьшение расхода смазочных материалов
• Упрощение конструкции, а следовательно, повышение надежности и снижение металлоемкости механизма
• Уменьшение эксплуатационных расходов

Сухая смазка MODENGY 1001 может применяться в типовых узлах с парами трения металл-металл. Ею обрабатывают:

Особенно ярко преимущества сухой смазки проявляются при использовании в пыльной среде при низких скоростях движения и высоких нагрузках:

• В конвейерных системах
• В металлургии
• В дерево- и металлообрабатывающей промышленностях
• В турбинах
• В индустрии переработки полимеров
• В прессовом оборудовании
• В трубопроводной арматуре
• В автомобильной технике (петли, замки, дроссельная заслонка и т.д.)

Таким образом, можно выделить следующие преимущества сухих смазочных материалов:

1. Применение технологий смазывания с использованием сухих смазок (например, MODENGY 1001) позволяет резко сократить расход смазочных материалов.
2. В некоторых случаях сухая смазка наносится однократно на весь срок службы узла.
3. Узлы трения с нанесенной сухой смазкой способны работать в таких тяжелых условиях, в которых жидкие и пластичные смазки неэффективны.

Высокую проникающую способность имеет другой вид сухих смазок – сухие адаптивные смазочные материалы MODENGY A-MOLY и MODENGY A-FLON.

Они не имеют в своем составе связующих веществ, чем объясняется их способность мигрировать по поверхностям деталей и заполнять наиболее глубокие впадины.

MODENGY A-MOLY и MODENGY A-FLON распыляются на поверхности деталей из аэрозольных баллонов и не требуют нагрева для полимеризации.

Сухие адаптивные смазочные составы обладают широким диапазоном рабочих температур, низким коэффициентом трения (от 0,03), химической инертностью. Они не подвержены старению и характеризуются длительным сроком службы.

Применение данного вида сухой смазки актуально на ходовых винтах, прессовых посадках, подшипниках и направляющих скольжения, замках, цепных передачах и других парах трения металл-металл и полимер-полимер.

Возврат к списку

Смазка гидротрансформатора Comet | Comet Dry Film Lube

Comet Dry Film Spray Lube 11 OZ. (312 ГРАММ) COMET GP-730A CLUTCH LUBE не притягивает пыль и грязь. Значительно снижает контакт металла с металлом и снижает энергопотребление и потери крутящего момента. Связывается с большинством черных и цветных металлов, пластиком, волокнистой древесиной, стеклом, резиной и т. д. Спрей-смазка Comet — Comet Industries USA.
Сухая пленочная смазка Comet GP-730A творит чудеса для систем сцепления. Ведущие муфты гидротрансформатора с ременным приводом и ведомые шкивы, используемые в снегоходах, квадроциклах, мини-байках, грузовых автомобилях, картах и ​​т. д., как и большинство механических устройств, требуют регулярного профилактического обслуживания; это включает ОЧИСТКУ и ПОВТОРНУЮ СМАЗКУ. Оборудование, работающее в ПЫЛЬНЫХ, ГРЯЗНЫХ или ПЕСОЧНЫХ условиях, требует более интенсивного ухода и частой смазки. . . возможно, даже после каждого использования, в зависимости от приложения. Сцеплению и ведомым шкивам, даже если они не подвергаются таким экстремальным условиям, все равно потребуется смазка, которая будет работать надежно, не «поломаясь», такая, которая не будет «расшатываться», такая, которая выдержит многие тысячи фунтов. на квадратный дюйм центробежного и вращающего давления, и такой, который будет одинаково хорошо работать на различных поверхностях трения, таких как пластиковые направляющие кнопки, стальные ролики и штифты, стальные рампы и противовесы, волокнистые и металлические втулки и т. д. Износ проблемы, часто сопутствующие этому типу оборудования, усугубляются любой смазкой, способной притягивать пыль, грязь, песок и т. д. Даже ременная пыль и металлические частицы, образующиеся в результате собственного износа ведущей муфты и ведомых шкивов, задерживаются и накапливаются в любой влажной среде. смазочные материалы, включая масла, консистентные смазки, противозадирные составы и популярные смазочные/водовытесняющие агенты, предположительно высыхают, но на самом деле оставляют «воскообразный» остаток. Использование любой такой смазки приводит к улавливанию этого инородного вещества, что приводит к образованию абразивного действия по типу «режущей смеси», а также к прилипанию и склеиванию. Настоящая сухая смазка предотвратит это, а также повысит эффективность работы и срок службы деталей.

Специально разработано для необычных требований систем гидротрансформатора, работающих в пыльных, грязных и песчаных условиях. Приклеивается к окрашиваемой поверхности в течение одной-двух минут или менее при нормальных условиях высыхания на воздухе. Он содержит высокий процент мелкодисперсной металлической добавки (MOS2) с превосходными смазывающими свойствами, суспендированной в уникальном связующем веществе. Он не «пылится» и не смещается, а склеивание происходит без нагревания или запекания. Даже при скользящем давлении он связывается с большинством черных и цветных металлов, стеклом, резиной и многими другими поверхностями трения. Он значительно повышает эффективность обычных смазочных материалов, наносимых поверх него. Он не вызывает коррозии, инертен к воде, маслу и многим кислотам, растворителям и щелочам. Не содержит масла, жира, воска или силикона; он не будет притягивать пыль или грязь. Значительно снижает контакт металла с металлом и, таким образом, снижает энергопотребление и потери крутящего момента. Удлинительная трубка сопла поставляется с каждой банкой для концентрации и фокусировки распыления, уменьшая количество отходов.

Диапазон рабочих температур: от -300 градусов F (-184 C) до + 700 градусов F (+371 C)

Надевайте перчатки. Избегайте ЛЮБОГО контакта с кожей и ногтями. Никогда не наносите в помещении, используйте только на открытом воздухе.

Признаками того, что система гидротрансформатора нуждается в очистке и смазке, являются неустойчивое или рывковое включение при ускорении и тенденция к кажущемуся «замыканию» на определенной скорости (вторая причина рывкового включения — чрезмерно ослабленная приводная цепь). При наличии любого из этих условий немедленно отремонтируйте устройство. Ведущий и ведомый шкивы следует разобрать и очистить. СМОТРИТЕ РИСУНОК НИЖЕ.

Посетите страницу устранения неполадок для получения дополнительной информации о неисправностях преобразователей крутящего момента Comet. Ремни со временем изнашиваются, но поврежденный или порванный приводной ремень всегда указывает на наличие проблемы в системе. Заменяйте приводной ремень только после устранения проблемы. Компоненты должны быть чистыми, смазанными и идеально выровненными для правильной работы.

Смазанный ограничитель для двигателя с гидродинамическим подшипником

Настоящая заявка связана с предварительной заявкой на патент США № 60/554,9 и испрашивает приоритет.57, поданной 19 марта 2004 г., предварительной заявки на патент США № 60/554,958, поданной 19 марта 2004 г., и предварительной заявки на патент США № 60/554,962, поданной 19 марта 2004 г., каждая из которых включены посредством ссылки, как если бы они были полностью изложены здесь.

1. Поле:

Различные примеры, описанные в данном документе, в целом относятся к функциям ограничения осевого смещения относительно вращающихся частей в двигателях с гидродинамическими подшипниками (FDB) (например, «ограничитель») и, в частности, относятся к двигателям FDB со смазкой или «мокрые» ограничители.

2. Описание предшествующего уровня техники:

Дисководы способны хранить большие объемы цифровых данных на относительно небольшой площади. Дисковые накопители хранят информацию на одном или нескольких носителях записи, которые обычно имеют форму круглых дисков хранения (например, носителей), имеющих множество концентрических круговых дорожек записи. Типичный дисковод имеет один или несколько дисков для хранения информации. Эта информация записывается на диски и считывается с них с помощью головок чтения/записи, установленных на приводных рычагах, которые перемещаются с дорожки на дорожку по поверхности дисков с помощью исполнительного механизма.

Как правило, диски устанавливаются на шпиндель, который вращается двигателем шпинделя, чтобы поверхности дисков проходили под головками чтения/записи. Шпиндельный двигатель обычно включает в себя вал и ступицу, к которой прикреплены один или несколько дисков, а также втулку, определяющую отверстие для вала. Постоянные магниты, прикрепленные к ступице, взаимодействуют с обмоткой статора, вращая ступицу и диск. Для облегчения вращения между втулкой и валом обычно располагают один или несколько подшипников.

С течением времени плотность хранения увеличивалась, а размер системы хранения уменьшался. Эта тенденция привела к повышению точности и снижению допусков при производстве и эксплуатации магнитных запоминающих дисков. Соответственно, все большее значение приобретает подшипниковый узел, поддерживающий ступицу и накопительный диск.

Один типичный подшипниковый узел, используемый в таких системах хранения, включает гидродинамический подшипник. В гидродинамическом подшипнике смазочная жидкость, такая как воздух или жидкость, образует опорную поверхность между неподвижным элементом корпуса и вращающимся элементом ступицы диска. В дополнение к воздуху, типичные смазочные материалы включают газ, масло или другие жидкости. Гидродинамические подшипники распределяют опорную поверхность по большой площади, в отличие от узла шарикоподшипника, который состоит из ряда точечных интерфейсов. Это желательно, потому что увеличенная опорная поверхность уменьшает биение или биение между вращающимся и неподвижным элементами. Кроме того, использование жидкости в зоне контакта придает подшипнику демпфирующий эффект, что помогает уменьшить неповторяющееся биение.

Один из вариантов двигателя FDB включает двигатель с магнитным смещением. То есть конструкция подшипника взаимодействует с цепью или элементом с магнитным смещением для создания и поддержания давления жидкости в зонах подшипника за счет создания осевой магнитной силы, особенно в конструкциях, в которых упорный подшипник расположен в зазоре на конце вала. Магнитное смещение может уменьшить или устранить необходимость обеспечения гидродинамических канавок на одном или нескольких элементах двигателя, чтобы выполнить то же самое, что, в свою очередь, снижает мощность, потребляемую двигателем. Однако обычно в таких системах единственной силой или структурой, удерживающей вращающуюся часть двигателя на месте, является осевая магнитная сила; поэтому, если ударные осевые силы превышают магнитные силы в двигателе, ротор может сместиться, а дисковод может быть поврежден или выйти из строя.

Соответственно, шпиндельные двигатели FDB и, в частности, те, которые имеют электромагнитное смещение и одиночный упорный подшипник, обычно имеют функции, ограничивающие осевое смещение вращающихся частей относительно неподвижных частей во время ударного воздействия. Часто такие функции называют «ограничителем ударов». Ограничитель обычно ограничивает или снижает возможность осевого смещения вращающихся частей двигателя относительно неподвижных частей за пределы желаемого или приемлемого диапазона осевого движения. Ограничитель может быть прикреплен к вращающемуся элементу или являться его частью и отделен небольшим зазором от неподвижной части двигателя. Во время достаточно сильного удара ограничитель будет перемещаться в осевом направлении и контактировать с неподвижной частью двигателя, тем самым ограничивая осевое движение вращающейся части двигателя.

Однако, если во время работы произойдет удар, функция ограничителя приведет вращающиеся части в непосредственный контакт с неподвижными частями. Контактирующие поверхности могут привести к образованию частиц или заеданию и блокировке двигателя во время контакта, отчасти из-за того, что контактные поверхности не смазываются, например сухой контакт между поверхностями. Образование частиц может привести к снижению производительности или выходу из строя двигателя шпинделя или дискового привода, например, к загрязнению подшипниковой жидкости и т.п.

В одном аспекте предусмотрен двигатель с гидродинамическим подшипником (FDB), имеющий осевой ограничитель. В одном примере двигатель включает в себя двигательную систему FDB, прикрепленную к верхней крышке, включающую в себя часть вала и часть ротора, расположенные с возможностью относительного вращения. Двигатель может дополнительно включать в себя электромагнитный узел для обеспечения магнитного смещения в осевом направлении. Осевой ограничитель включен для ограничения осевого перемещения ротора относительно вала. Ограничитель пространственно закреплен по отношению к одному валу или ротору и расположен осевой торцевой поверхностью, противоположной части поверхности, пространственно закрепленной по отношению к другому валу или ротору, с образованием зазора между ними. Зазор заполнен жидкостью, такой как смазка для подшипников и т.п., тем самым обеспечивая смазываемый или влажный ограничитель для ограничения осевого перемещения вала и ротора. Смазанный или влажный ограничитель может уменьшить повреждение при контакте по сравнению с типичными ограничителями с сухим контактом.

В некоторых примерах часть поверхности ограничителя, образующая зазор, может иметь канавки для обеспечения циркуляции жидкости через зазор. Альтернативно или дополнительно поверхность, противоположная ограничителю, может иметь канавки. Рифленая поверхность на одной или обеих противоположных поверхностях зазора может обеспечивать большую среднюю ширину зазора и потреблять меньшую мощность от двигателя. В других примерах ограничитель может быть объединен с резервуаром или капиллярным уплотнением, содержащим жидкость, такую ​​как смазка для подшипников и т.п.

В другом аспекте предоставляется дисковод. Дисковый привод содержит неподвижный вал, поддерживаемый верхней крышкой, и ступицу, установленную на валу с возможностью вращения. Кроме того, имеется смазываемый ограничитель для ограничения осевого перемещения ступицы относительно вала.

Настоящее изобретение и его различные варианты осуществления станут более понятными после рассмотрения приведенного ниже подробного описания в сочетании с прилагаемыми чертежами и формулой изобретения.

Для более полного понимания раскрытых здесь аспектов и примеров в последующем описании делается ссылка на прилагаемые чертежи.

РИС. 1 иллюстрирует вид сверху примерной системы хранения данных на дисковом накопителе;

РИС. 2 a показан вид сбоку части примерного двигателя, включающего примерный осевой смазываемый или мокрый ограничитель;

РИС. 2 b иллюстрирует примерное циркуляционное течение вблизи зазора между осевым зазором ограничителя и противоположной поверхностью; и

ФИГ. 3 a и 3 b иллюстрируют примерные рисунки канавок, которые можно использовать на одной или нескольких частях примерного двигателя, связанного со смазываемым ограничителем.

Следующее описание представлено для того, чтобы позволить специалисту в данной области техники создавать и использовать различные аспекты изобретений. Описания конкретных материалов, методов и областей применения приведены только в качестве примеров. Специалистам в данной области техники будут очевидны различные модификации описанных здесь примеров, а определенные здесь общие принципы могут быть применены к другим примерам и применениям без отклонения от сущности и объема изобретения. Например, аспекты и примеры могут быть использованы в различных двигателях, включая двигатели для использования в дисковых накопителях. Двигатели для дисковых накопителей могут быть спроектированы и могут работать по-разному. Примеры двигателей и другие иллюстративные объекты, представленные в данном документе, предназначены для иллюстрации различных аспектов и не предназначены для ограничения диапазона двигателей и устройств, в которых могут применяться такие примеры и аспекты.

В одном примере, описанном в настоящем документе, ограничитель осевого удара встроен в двигатель шпинделя FDB, при этом ограничитель представляет собой смазываемый или «мокрый» ограничитель. Термины «смазываемый ограничитель» и «мокрый» ограничитель обычно указывают на то, что зазор, расположенный между поверхностью ограничителя и частью противоположной поверхности двигателя, заполнен жидкостью во время относительного вращения ограничителя и противоположной поверхности. Таким образом, во время осевого движения между ограничителем и противоположной частью двигателя создается влажный или смазанный контакт для ограничения осевого смещения (например, отсутствие сухого контакта поверхности с поверхностью во время ударного воздействия). Смазанный ограничитель может снизить вероятность повреждения, вызванного прямым контактом вращающейся части и неподвижной части двигателя во время осевого удара. Напротив, «сухой» ограничитель включает в себя противоположные поверхности, которые не содержат смазочной жидкости в зазоре, так что прямой контакт во время ударного события имеет относительно высокий потенциал повреждения или снижения производительности системы, как описано ранее.

Одна примерная конструкция двигателя шпинделя, которая может выиграть от смазываемого ограничителя, предусмотренного в настоящем документе, включает неподвижный вал, прикрепленный к верхней крышке, электродвигатель со смещением, при этом неподвижный вал двигателя поддерживается на верхнем и нижнем концах. Типовой смазываемый ограничитель может обеспечивать ограничение осевого смещения ротора относительно вала во время ударного события, которое в противном случае могло бы преодолеть силу электромагнитного смещения.

Дополнительно ограничитель может иметь рифленую поверхность для обеспечения циркуляции жидкости в зазоре между ограничителем и противоположной поверхностью. Например, ограничители, встроенные в двигатели FDB, обычно проектируются с небольшими зазорами и гладкими поверхностями, чтобы уменьшить вероятность повреждения во время удара. Однако тесные зазоры и гладкие поверхности могут привести к потерям мощности и могут создать области давления ниже окружающего в смазочном материале. Давление ниже окружающего может вызвать попадание газа в смазку, что может привести к снижению производительности двигателя. Соответственно, ограничитель с канавками может обеспечивать увеличенный средний зазор, тем самым снижая потери мощности на границе раздела ограничителя без канавок или с гладкой поверхностью. Кроме того, элементы с канавками, связанные с ограничителем, могут создавать давление, превышающее давление окружающей среды, тем самым снижая вероятность попадания воздуха в смазку.

Ограничитель может включать любые подходящие канавки, прорези или другие рельефные элементы, встроенные в ограничитель или противоположную поверхность двигателя, так что во время относительного движения между ограничителем и противоположной поверхностью создается циркуляционный поток смазки под давлением. Кроме того, смазываемый ограничитель может также образовывать часть капиллярного уплотнения и/или резервуара для смазки подшипников внутри двигателя FDB.

Кратко обратимся к РИС. 1, вид сверху примерного дисковода 9.0061 10 для использования с различными описанными здесь аспектами. Дисковод 10 включает основание корпуса 12 и верхнюю крышку 14 . Основание корпуса 12 в сочетании с верхней крышкой 14 образует герметичную среду для защиты внутренних компонентов от загрязнения элементами, находящимися вне герметизированной среды. Дисковод 10 дополнительно включает в себя комплект дисков 16 , который установлен на концентраторе 202 (см. РИС. 2 9).0051 а ) для вращения на шпиндельном двигателе 200 (см. рис. 2 а ) дисковым зажимом 18 . Пакет дисков 16 включает один или несколько отдельных дисков, которые установлены с возможностью совместного вращения вокруг центральной оси. Каждая поверхность диска имеет соответствующую головку чтения/записи 20 , которая установлена ​​на дисководе 10 для связи с поверхностью диска. В примере, показанном на фиг. 1, головки чтения/записи 20 поддерживаются изгибами 22 , которые, в свою очередь, крепятся к монтажным кронштейнам головки 24 привода 26 . Привод, показанный на фиг. 1 относится к типу, известному как исполнительный механизм с вращающейся подвижной катушкой, и включает в себя двигатель звуковой катушки (VCM), обозначенный в целом номером 28 . Двигатель звуковой катушки 28 вращает привод 26 с прикрепленными к нему головками чтения/записи 20 вокруг поворотного вала 30 для размещения головок чтения/записи 20 на нужной дорожке данных вдоль пути 32 . Общая конфигурация и расположение дисковода 10 , показанные на фиг. 1 является только иллюстративным, и часто использовались другие расположения различных компонентов, и представленные аспекты не ограничиваются конкретной конфигурацией показанного дисковода 10 .

РИС. 2 a показана часть примерного двигателя шпинделя , 200, , включая смазанный ограничитель , 250, согласно одному примеру. В этом примере двигатель 200 обычно включает неподвижную часть вала, включающую вал 220 и упорную чашку 222 . В частности, вал 220 закреплен на нижнем конце упорной чашкой 222 , а на верхнем конце винтовой опорой 224 . Винтовая опора 224 дополнительно закреплена относительно верхней крышки 14 в конфигурации с прикрепленной верхней крышкой.

Двигатель 200 дополнительно включает часть ротора, прикрепленную с возможностью вращения к части вала, включая втулку 205 и втулку 202 , которые вращаются вокруг неподвижного вала 220 . Внутренняя радиальная поверхность втулки , 205, и внешняя радиальная поверхность вала , 220, образуют зазор между ними, где одна или обе радиальные поверхности могут включать расположенные по окружности области канавок , 215, и , 216, . Область канавки , 215, и/или область канавки , 216 могут быть асимметричными и могут функционировать в качестве насосных уплотнений и/или для рециркуляции смазочной жидкости через части двигателя 9.0061 200 , например, канал рециркуляции 207 . Область канавки , 217, может быть дополнительно сформирована между втулкой , 205, и упорной чашкой , 222, для образования, например, упорного подшипника.

Вместе с валом 220 и упорным стаканом 222 установлен статор 212 , который при подаче питания взаимодействует с магнитом, связанным со ступицей 202 , и вызывает вращение ступицы 6 6 5 102 относительно неподвижной и неподвижной втулки 202 . вал 220 . Статор 212 содержит множество «зубцов» (не показаны), образованных из магнитного материала, где на каждый из зубцов намотана обмотка или проволока (не показаны).

Для создания и поддержания давления в области канавки 216 и для смещения вращающегося узла предусмотрена магнитная цепь постоянной силы, содержащая магнит 213 , поддерживаемый вращающимся узлом (здесь установлен на ступице 202 ), и расположенный через зазор от магнитопроводящего стального кольца 209 с опорой на стационарный узел. Разумеется, возможны и другие магнитные цепи или конфигурации. Такая конфигурация признает множество преимуществ; однако существенным недостатком двигателей с гидродинамическими подшипниками с магнитным смещением предшествующего уровня техники является то, что осевая магнитная сила является единственной силой, удерживающей вращающийся узел на месте в двигателе. Если другие осевые силы, такие как удар, превысят силу магнитного поля, то вращающийся узел может выпасть из двигателя, и дисковод выйдет из строя.

Соответственно, в одном примере ограничитель 250 включен для ограничения осевого перемещения части ротора двигателя 200 средствами, отличными от осевых магнитных сил. В этом примере ограничитель 250 представляет собой влажный или смазываемый ограничитель, в котором осевая поверхность 252 расположена напротив части поверхности 206 втулки 205 . Поверхность 206 может включать ребро или другую часть поверхности втулки 205 в фиксированном пространственном отношении с втулкой 205 . Осевой зазор (более четко виден на фиг. 2 b ) разделяет нижнюю осевую поверхность 252 ограничителя 250 и противоположную поверхность 206 втулки 205 . Осевой зазор заполнен жидкостью, в данном примере смазочной жидкостью, которая также используется в подшипниках 215 , 216 и 217 двигателя 200 .

При ударе или подобном событии, вызывающем осевое смещение втулки 205 относительно вала 220 , осевая поверхность 252 ограничителя 250 контактирует с противолежащей частью поверхности 206 втулки 205 , при этом внутри жидкости или смазки осуществляется контакт поверхностей, т. е. , тем самым снижая вероятность образования мусора, блокировки или других вредных воздействий на работу двигателя 200 . Жидкость обычно описывается здесь как смазочная жидкость, такая как масло, используемое в обычных гидродинамических подшипниках, но это не является ограничением, и следует понимать, что в зазоре между ограничителем 9 может использоваться любая подходящая жидкость.0061 250 и противоположной поверхности 206 . Кроме того, не требуется, чтобы зазор между ограничителем , 250, и противоположной частью поверхности , 206 сообщался по текучей среде с другими частями двигателя или подшипниками.

Ограничитель 250 может быть установлен, например, запрессовкой или эпоксидным соединением в кольцевой гребень или плечевую часть упорной чашки 222 . Кроме того, ограничитель 250 может быть выполнен за одно целое с упорной чашкой 9.0061 222 , или другая часть, пространственно закрепленная относительно ступицы 220 , например, осевая поверхность 252 может быть просто сформирована как часть элемента двигателя и размещена напротив противоположной поверхности 206 . В других примерах ограничитель 250 может быть аналогичным образом закреплен относительно ротора, например, закреплен на части втулки 205 , ступицы 202 или т.п., и выполнен с возможностью образования осевого зазора между противоположной поверхностью. связанный с неподвижной частью двигателя, такой как упорная чашка 222 или тому подобное. Следует отметить, что осевая поверхность , 252, и противоположная поверхность , 206, не обязательно должны быть параллельны друг другу или перпендикулярны оси вращения.

Дополнительно поверхность ограничителя 250 , а в данном конкретном примере осевая поверхность 252 может включать в себя одну или несколько канавок, прорезей или другой рельеф поверхности, образованный в ней для создания перекачивающей силы и циркуляции смазочной жидкости в зазор между торцевой поверхностью 252 ограничителя 250 и противолежащей поверхности 206 втулки 205 . Альтернативно, противоположная поверхность 206 втулки 205 может иметь канавки и т. п. в дополнение к ограничителю 250 или вместо него для обеспечения циркуляции смазочной жидкости. Канавки могут иметь любой подходящий рельеф поверхности, например, одну или несколько канавок, выступов, ямок или других вариантов поверхности, образованных на одной или обеих противоположных поверхностях для обеспечения перекачивающей силы для смазки во время относительного вращения ограничителя 9.0061 250 и противоположная поверхность 206 .

Канавки, сформированные на одной или обеих противоположных поверхностях, помимо создания перекачиваемого или находящегося под давлением потока смазки, могут увеличивать средний зазор между противоположной поверхностью 252 ограничителя 250 и частью поверхности 206 . Как показано на фиг. 2 b, увеличенный средний зазор может снизить мощность, потребляемую двигателем, связанную со смазанным ограничителем 250 во время работы и поддерживайте требуемые пределы осевого смещения, которые меньше среднего расстояния зазора. Например, небольшой зазор обычно потребляет больше энергии во время работы, чем относительно больший зазор; соответственно, рифленая поверхность или поверхности могут создавать большее среднее расстояние зазора, тем самым снижая мощность, потребляемую двигателем.

Соотношение поверхности с канавками и поверхностей без канавок на осевом конце ограничителя 250 и/или на части поверхности 206 может быть оптимизировано для потерь мощности с учетом глубины канавки, потока и площади контакта для обеспечения желаемого осевые смещения при эксплуатационных и неэксплуатационных ударных воздействиях.

Следует признать, что примерный двигатель шпинделя 200 показан здесь только в иллюстративных целях, и другие конструкции двигателей рассматриваются и возможны для использования с примерным ограничителем 250 . Например, заявка на патент США Ser. В документе № 10/600096, озаглавленном «Ограничитель ротора для двигателя с гидродинамическим подшипником», который настоящим включен посредством ссылки, как если бы он был полностью изложен в настоящем документе, описаны дополнительные примерные конструкции двигателя, которые могут использоваться с описанными здесь аспектами.

В другом аспекте настоящего примера капиллярное уплотнение 260 образовано между ограничителем 250 и частью двигателя 200 , в частности частью вращающейся втулки 205 . Как показано на фиг. 2 и , вращающаяся втулка 205 сужается от широкого зазора вблизи верхнего конца ограничителя 250 к узкому зазору вблизи нижнего конца ограничителя 250 , образуя капиллярное уплотнение 260 между ними. ИНЖИР. 2 и дополнительно показана жидкость между ограничителем 250 и втулкой 205 , образующая мениск 262 . В этой конфигурации капиллярные силы, воздействующие на жидкость внутри капиллярного уплотнения , 260, , будут вытягивать жидкость к осевому зазору, связанному с ограничителем , 250, . Дополнительно капиллярное уплотнение 260 может служить резервуаром смазочной жидкости для подшипников 215 , 216 и 217 , где смазочная жидкость проходит через зазор между ограничителем 250 и часть поверхности 206 , противоположную опорным частям двигателя 200 .

Рифленая поверхность ограничителя 250 (и/или противолежащая часть поверхности 206 ) может дополнительно обеспечивать продувку жидкостью воздухом через капиллярное уплотнение 260 . Кроме того, обеспечиваемая циркуляция и нагнетательная сила могут поддерживать давление смазки между противоположными поверхностями на уровне, превышающем давление окружающей среды, тем самым снижая возможность поглощения газа смазкой вблизи капиллярного уплотнения и т.п.

В данном примере капиллярное уплотнение 260 расположено параллельно подшипникам 215 и 216 , что может уменьшить общую высоту (вдоль оси вращения) двигателя 200 . Кроме того, этот конкретный пример может увеличить объем резерва жидкости в двигателе , 200, . Однако специалисты в данной области поймут, что возможны другие конструкции и конфигурации капиллярного уплотнения , 260, и резервуаров для жидкости (независимо от того, используются ли они в сочетании с ограничителем 9). 0061 250 или нет).

В одном примере ограничитель 250 включает в себя кольцо цилиндрической формы, прикрепленное к упорной чашке 222 . Однако в других примерах возможны различные другие формы и конструкции. Например, форма поперечного сечения, показанная на фиг. 2 a , может включать один или несколько ребер, выступов, изгибов и т.п., образующих, например, L- или S-образные поперечные сечения. Ограничитель 250 может также иметь меньшую осевую длину, чем показано, например, иметь квадратную или плоскую прямоугольную форму поперечного сечения. Дополнительно ограничитель 250 может иметь конические части и может фиксироваться относительно вала 220 различными способами; например, ограничитель 250 может быть выполнен за одно целое с упорной чашкой 222 , валом 220 и т.п.

РИС. 2 b более подробно показан осевой зазор между осевой поверхностью 252 ограничителя 250 и противолежащей частью поверхности 206 . В частности, фиг. 2 b иллюстрирует циркуляционный поток 280 a — e жидкости или смазки в одном примере, как показано пунктирными стрелками. Циркуляционный поток 280 a — e обычно направлен из области капиллярного уплотнения (поток 280 a ) через осевой зазор между осевой поверхностью 252 ограничителя 900 61 250 и 6 поверхностью 250 (поток 280 б ). Затем циркуляционный поток проходит между упорной крышкой 222 и рукав 205 (Поток 280 C , 280 D ) до каналов циркуляции 207 (поток 280 E ). Таким образом, в этом примере осевая поверхность 252 смазывается во время относительного вращения и контакта между осевой поверхностью 252 и поверхностью 206 . Кроме того, показана общая циркуляция жидкости от капиллярного уплотнения 260 к опорным поверхностям двигателя 9.0061 200 позволяет использовать капиллярное уплотнение 260 , интегрированное с ограничителем 250 , в качестве резервуара для подшипников скольжения двигателя 200 .

РИС. 3 A и 3 B иллюстрируют несколько образцовых рисунков, которые могут быть предоставлены на осевой поверхности 352 A или 352 B из ограничителя 35062 B из ливня 35062 B 35062 B 35062 B 35069 B 35069 B 35069 B B . б соответственно. Дополнительно или альтернативно аналогичные рельефные узоры могут быть нанесены на поверхность, противоположную осевой поверхности ограничителя, для обеспечения различных описанных здесь преимуществ. Узоры с канавками являются только иллюстративными, и может быть использована любая подходящая форма канавки или рисунок канавки.

Здесь проиллюстрированы и описаны различные аспекты двигателя и FDB. Специалисту в данной области техники будет понятно, что принципы, относящиеся к каждому из них, могут быть адаптированы к другим конструкциям. Например, был показан и описан двигатель FDB с фиксированным валом, имеющий электромагнитное смещение и смазываемый ограничитель, однако следует понимать, что аспекты описанных примеров могут быть адаптированы к другим вращающимся конструкциям, таким как конструкции двигателей FDB с вращающимся валом и нравиться. Кроме того, следует понимать, что некоторые компоненты были идентифицированы здесь отдельно, но такая идентификация не означает, что такие компоненты должны быть образованы отдельно от других компонентов. Точно так же компоненты, идентифицированные здесь, могут быть подразделены на подкомпоненты в других конструкциях. Кроме того, проиллюстрированные элементы, такие как рециркуляционные каналы, опорные поверхности, насосные канавки и т.п., могут быть расположены дополнительно или иначе, чем представлено в аспектах настоящего документа.

Другие модификации и вариации также будут очевидны специалистам в данной области из представленных иллюстративных аспектов. Например, различные иллюстративные способы и системы, описанные в настоящем документе, могут использоваться отдельно или в сочетании с различными системами и способами FDB и капиллярных уплотнений.