Wie bilden Expander-Lager aus frei neigbaren Kacheln einen sich selbst tragenden flüssigen dynamischen Film, um einen effizienten Betrieb zu erzielen? ​

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In modernen industriellen Geräten sind Expandierer die Kerngeräte für die Energieumwandlung und -übertragung, und ihr stabiler Betrieb ist mit der Unterstützung von Hochleistungslagern verbunden. Unter den vielen Arten von Lagern sind Lager aus einer Reihe von Kacheln, die auf einem Stützring getragen werden, und neigungsfähiger Kacheln für den effizienten Betrieb von Expandern geworden, da sie in der Lage sind, einen selbsttragenden flüssigen dynamischen Film zu bilden. Es lohnt sich zu untersuchen, wie diese einzigartige Lagerstruktur funktioniert und warum sie unter komplexen Arbeitsbedingungen eine wichtige Rolle spielen kann. ​
Die Grundstruktur von Expanderlager besteht aus Fliesen und Unterstützungsringen. Fliesen sind die kerntragenden Lagereinheiten, und die Zahl ist normalerweise mehrfach und gleichmäßig auf der inneren Seite des Stützrings verteilt. Der Stützring als Stützstruktur bietet eine stabile Installationsbasis für Fliesen und sorgt dafür, dass die relative Position jeder Kachel genau ist. Das Design der Fliesen ist einzigartig und seine Oberfläche ist genau bearbeitet, um eine spezifische Lücke mit der rotierenden Schacht aufrechtzuerhalten. Jede Fliese kann sich frei um ihren eigenen Drehpunkt neigen. Dieses scheinbar einfache Freiheitsdesign enthält tatsächlich exquisite mechanische Prinzipien.
Wenn die rotierende Welle des Expanders zu laufen beginnt, wird die Lücke zwischen der Welle und der Fliese mit Schmiermittel, normalerweise Schmieröl, gefüllt. Wenn sich die Welle dreht, wird das Schmieröl in den keilförmigen Lücken zwischen der Schacht und der Fliese gebracht. Da sich die Fliese unter der Wirkung des Schmieröls frei neigen kann, passt die Fliese den Neigungswinkel automatisch gemäß der Position und des Bewegungszustands der Welle ein. Wenn sich die Welle dreht, wird das Schmieröl in der keilförmigen Lücke gepresst und der Druck steigt allmählich an. Mit zunehmender Wellengeschwindigkeit steigt der Druck des Schmieröls weiter und eine Schicht aus flüssigem dynamischem Film mit einer bestimmten tragenden Kapazität zwischen Schaft und Fliese. ​
Dieser selbsttragende flüssige dynamische Film hat mehrere wichtige Funktionen. Erstens trennt es den Schaft vollständig von der Fliese, wodurch direkten Kontakt zwischen Festkörpern vermieden und damit den Reibungswiderstand stark verringert wird. Im Vergleich zu traditionellen Gleitlagern verringert dieses Design den durch Reibung verursachten Energieverlust und verbessert die mechanische Effizienz des Expanders. Zweitens hat der flüssige dynamische Film eine gute Leistung für Pufferung und Vibrationsreduzierung. Während des Betriebs des Expanders wird der Schacht unweigerlich von verschiedenen Störungen und unausgeglichenen Kräften beeinflusst, wodurch der Schaft vibriert und abgelenkt wird. Die Kacheln können ihre Positionen schnell durch frei neigten Kippen einstellen, so dass sich die Dicke und die Druckverteilung des flüssigen dynamischen Films ändert, wodurch eine Kraft entgegen der Störrichtung erzeugt wird, wodurch die Schwingung der Welle wirksam unterdrückt und den stabilen Betrieb der Welle sichergestellt wird. ​
In praktischen Anwendungen zeigt diese Art des Lagers unter verschiedenen Arbeitsbedingungen eine starke Anpassungsfähigkeit. Bei einem Hochgeschwindigkeitsexpander ist die Wellengeschwindigkeit normalerweise hoch, und traditionelle Lager können aufgrund von Reibungsheizungen und einer erhöhten Vibration möglicherweise nicht stabil arbeiten. Das Lager aus frei neigbaren Fliesen kann den Zustand des fließenden dynamischen Films automatisch mit zunehmender Schaftgeschwindigkeit einstellen. Das Schmieröl bildet eine stabilere Druckverteilung unter Hochgeschwindigkeitsfluss, und die freien Kippeigenschaften der Kacheln stellen sicher, dass der flüssige dynamische Film immer eine geeignete Dicke und -form beibehält, was eine zuverlässige Unterstützung für den Schaft bietet, damit der Expander immer noch eine effiziente und stabile Leistung aufrechterhalten kann, wenn sie mit hoher Geschwindigkeit laufen. ​
Für Expander Arbeitsbedingungen mit großen Lasten funktioniert auch dieses Lager gut. Wenn die Welle einer großen radialen Belastung ausgesetzt ist, neigt sich die Fliese an der Seite der Kraft unter der Last weiter, wodurch die Dicke des flüssigen dynamischen Films auf dieser Seite verringert und den Druck erhöht wird, wodurch eine ausreichende Lagerkapazität sorgt, um das Gewicht der Welle und externe Ladungen zu unterstützen. Andere Kacheln passen ihre Neigungswinkel automatisch gemäß den Kraftbedingungen an, um die Last zu teilen und aufgrund von übermäßigem Druck eine Beschädigung einer einzelnen Fliese zu vermeiden. Dieses Lastanpassungsmerkmal ermöglicht es dem Lager, unter hohen Lastbedingungen gute Arbeitsbedingungen aufrechtzuerhalten und die Lebensdauer des Lagers und des Expanders zu verlängern. ​
In Bezug auf die Auswahl der Schmiermethode liefern die strukturellen Merkmale des Lagers auch eine flexible Lösung. Bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen und Anforderungen kann die Lagerbox vollständig mit Schmieröl gefüllt werden, um sicherzustellen, dass das Lager unter verschiedenen Bedingungen vollständig geschmiert werden kann. Für Hochgeschwindigkeits-Anwendungsszenarien ist es angemessener, das Schmieröl auf die Schuboberfläche zu führen und das Öl dann frei aus der Lagerbox abfließen zu lassen. Diese Schmiermethode kann die durch Reibung während des Hochgeschwindigkeitsbetriebs erzeugte Wärme unverzüglich entfernen, die Leistungsverschlechterung des Schmieröls aufgrund von hoher Temperatur vermeiden und die Stabilität des flüssigen dynamischen Films sicherstellen. ​
Aus Sicht der Fertigungstechnologie werden extrem hohe Anforderungen an die Verarbeitungsgenauigkeit eingeräumt, um eine kostenlose Neigung von Fliesen und eine präzise Übereinstimmung zu erreichen. Die Oberfläche der Fliese muss fein gemahlen und poliert sein, um sicherzustellen, dass die Oberflächenrauheit einen extrem niedrigen Niveau erreicht, den Strömungswiderstand des Schmieröls reduziert und die Bildungseffizienz des dynamischen Fluidfilms verbessert. Die Herstellung des Stützrings muss auch eine gute dimensionale Genauigkeit und Form und Positionstoleranz gewährleisten, um sicherzustellen, dass jede Fliese gleichmäßig gestresst werden und nach der Installation stabil funktioniert. Darüber hinaus ist der Montageprozess des Lagers auch kritisch, und der übereinstimmende Clearance zwischen der Fliese, dem Stützring und der Schacht muss streng gesteuert werden. Durch präzise Messung und Anpassung wird sichergestellt, dass das Lager normalerweise seine Leistungsvorteile nach der Installation ausüben kann.