Железо,  Статьи

О смазке подшипников вентиляторов систем охлаждения

При эксплуатации вычислительного оборудования одним из важных условий обеспечения его надежной работы является хорошее охлаждение. Самым главным компонентом, отвечающим за отвод тепла от греющихся компонентов, является система охлаждения. Она требует периодического обслуживания, во время которого производится очистка от грязи и, при необходимости, смазка подшипников.

Частично этот вопрос рассматривался в статье » Ремонт и профилактика механической части вентиляторов видеокарт«. В данной статье вопрос смазки подшипников рассматривается боле подробно, затрагиваются факторы, влияющие на работу подшипников, вопросы выбора смазочных материалов, способы восстановления работоспособности закрытых подшипников и другие вопросы, связанные с этой темой.

Что влияет на продолжительность работы подшипников до очередного периода обслуживания или замены?

В большинстве случаев на производительном вычислительном оборудовании устанавливаются активные узлы охлаждения, состоящие из массивного радиатора, обдуваемого вентилятором с подшипниками скольжения или качения.

Основные детали подшипника скольжения:

Подшипники скольжения имеют следующие достоинства:

  • низкая стоимость;
  • невысокая чувствительность к вибрационным нагрузкам;
  • меньший шум при эксплуатации в сравнении с шарикоподшипниками;
  • простота обслуживания, малый расход смазочных материалов;
  • невысокие требования к материалу и качеству обработки.

В то же время они имеют и некоторые недостатки, среди которых большое трение и быстрый износ втулок подшипников при эксплуатации.

Основные детали шарикоподшипника:

Более качественные шарикоподшипники имеют наружные защитные шайбы (shields или seals):

Подшипники качения (шариковые) имеют ряд достоинств, среди которых:

  • малое трение;
  • небольшие габариты в осевом направлении;
  • сравнительно низкая стоимость, которая все же выше подшипников скольжения, обычно представляющих собой простую латунную втулку в отличие от комплекта колец, шариков и сепаратора в шарикоподшипнике;
  • малый пусковой момент сопротивления;
  • малый расход смазочных материалов и простота обслуживания.

В то же время они имеют и некоторые недостатки, среди которых:

  • высокая чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам, которая возрастает при использовании некачественных лопастей на высоких оборотах;
  • большие габариты в радиальном направлении;
    больший шум и меньшая надёжность при эксплуатации на высоких оборотах.

Когда нужно производить смазку подшипников вентиляторов?

При круглосуточной эксплуатации охлаждаемого оборудования рано или поздно вырабатывается смазка, содержащаяся в подшипниках вентиляторов. При этом появляются посторонние шумы, вентиляторы начинают вращаться с меньшей скоростью, либо вообще останавливаются. Из-за увеличения трения в движущихся узлах происходит повышенный износ, сопровождающийся выделением мелкодисперсных металлических частиц. Это еще больше усугубляет ситуацию, разбивает втулки подшипников скольжения и деформирует шарики в подшипниках скольжения.

Основные факторы, влияющие на продолжительность работы подшипников (состояние смазки):

  1. Скорость вращения подшипников (Bearing speed);
  2. Размер подшипников (Bearing size);
  3. Тип подшипника (Type of bearing). В вентиляторах чаще всего используются подшипники скольжения (со втулками) и подшипники качения с одним рядом шариков (однорядные);
  4. Нагрузка (Load) зависит от веса лопастей вентилятора, их сбалансированности, наличия грязи, положения вентилятора в пространстве (в зависимости от этого изменяется вектор, определяющий осевую нагрузку);
  5. Рабочий диапазон температур (Lowest and highest operating temperature);
  6. Окружающая среда (Ambient conditions) — наличие пыли, грязи, влаги и т.д. Чем больше неблагоприятных факторов, тем меньше период времени нормального функционирования подшипников;
  7. Соответствие условиям эксплуатации (Convenience of application);
  8. Крутящий момент (Torque).

Для борьбы с износом и другими негативными явлениями, вызванными выработкой смазки в подшипниках вентиляторов систем охлаждения нужно периодически производить их чистку и повторную смазку. В смазке нуждаются и новые дешевые китайские подшипники, так как они ее содержат очень мало (если вообще содержат). Отсутствие смазки в таких подшипниках обычно проявляется их повышенной шумностью (стрекотом) и значительным нагревом. Повышение шума от работающей системы охлаждения, а также нарушения в работе вентиляторов, выявляемые визуально (остановка вращения лопастей) являются индикаторами, свидетельствующими о необходимости проведения профилактических работ по очистке и смазывании подшипников.

От чего зависит продолжительность работы подшипника?

Продолжительность работы подшипников на одной смазке зависит от использующегося смазочного материала, типа подшипников (качества), условий их работы (вид осевой нагрузки, крутящий момент и т.д.), а также условий, определяемых окружающей средой (температура, пыль, грязь и т.д.).

График, иллюстрирующий продолжительность работы подшипников с минеральным маслом и литиевой смазкой в зависимости от частоты вращения при температуре 70 градусов по Цельсию:

Из-за чего шарикоподшипник может выйти из строя?

Основные причины поломки шарикоподшипников:

  • износ (усталость металла) − отслаивание металлических поверхностей с деталей подшипника вследствие трения шариков и беговых дорожек колец;
  • смятие (деформация) подшипников из-за слишком сильных статических нагрузок, ударов;
  • разрушение шариков или колец под воздействием чрезмерных ударных нагрузок из-за неправильного монтажа, плохих условий эксплуатации;
  • абразивное изнашивание при попадании в подшипник песка, грязи;
  • разрушение сепараторов при недостаточной смазке, воздействии сильных центробежных сил и других причин.

Шарикоподшипник с загустевшей (засохшей) смазкой:

Как смазывать подшипники вентиляторов систем охлаждения?

Радиальные шарикоподшипники без защитных шайб (открытые) смазывать очень просто: достаточно просто капнуть немного смазки на шарики подшипников. После их прокручивания смазка сама распределиться по поверхности шариков и обеспечит уменьшенное трение при их работе.

Подшипники качения с шариками, закрытыми с обеих сторон защитной металлической шайбой, смазывать немного сложнее.

Высоконадежный закрытый однорядный радиальный шарикоподшипник:

Если просто капнуть на такой подшипник смазку, только небольшое ее количество пройдет в рабочую область — к шарикам. О стальная смазка, оставшаяся снаружи подшипника станет способствовать накоплению пыли на подшипнике, что ухудшит его рабочие характеристики у уменьшит продолжительность периода времени до очередного обслуживания.

Чтобы более качественно смазывать закрытые шарикоподшипники, можно снять защитные шайбы, либо производить этот процесс с помощью ультразвукового оборудования и/или специального вакуумного насоса. Чистка и смазка подшипников в ультразвуковой ванне дает очень хорошие результаты, но требует наличия соответствующего оборудования.

Так как подшипники, использующиеся в вентиляторах систем охлаждения вычислительного оборудования очень малы, то снимать их защитные шайбы не очень удобно.

В связи с этим, для качественного обслуживания подшипников качения вентиляторов желательно использовать способы смазывания, обеспечивающие более глубокое проникновение смазочного материала внутрь пространства, в котором находятся шарики. Для этого нужно использовать смазки глубокого проникновения, наносить их под давлением, а также использовать нагревание смазочного материала, что увеличит активность его просачивания внутрь закрытого подшипника и улучшает смачиваемость. Кроме того, можно оставить шариковые подшипники на несколько часов в пробирке со смазкой, что обеспечит гарантированное проникновение во все его внутренние части. Если используется изначально густая смазка, перед нанесением ее можно разогреть для придания лучших проникающих свойств.

Перед смазкой подшипники обязательно нужно очищать от накопившейся грязи. Это можно делать с помощью бензина «Галоша», средства для очистки карбюратора, смазки WD-40 и других подручных материалов.

В кустарных (домашних) условиях для смазки маленьких подшипников, имеющих диаметр всего несколько миллиметров, можно использовать использованные(очищенные) шприцы для нанесения флюса/термопасты с закручивающимся защитным колпачком или немного доработанные медицинские шприцы.

Смазка небольших шарикоподшипников с помощью масленки, сделанной из шприца

Для улучшения качества смазывания закрытых шарикоподшипников малого диаметра можно использовать шприцы, в которых закрыто выходное отверстие, через которое выходит залитое в них вещество. Обычно для этих целей без какой-либо доработки можно использовать предварительно очищенные шприцы для нанесения флюса/термопасты.

Если таковые отсутствуют, можно использовать немного модернизированный медицинский шприц. В нем нужно обеспечить закрытие выходной части, в качестве которой в обычном режиме используется инъекционная медицинская игла. От пластиковой части медицинского шприца с иголкой нужно аккуратно отломать последнюю и закрыть образовавшееся выходное отверстие, например, заполнив его расплавленной пластмассой с помощью зажигалки.

В цилиндрическую тубу шприца, из которой вынут поршень вставляются очищенные от грязи подшипники, вставляется поршень, всасывается немного смазки (на 2-3 мм выше уровня подшипников) и производится вытравливание излишнего воздуха. Шприц при этом нужно держать поршнем вниз. Затем закрывается выходное отверстие шприца, он переворачивается поршнем вверх, которым затем производится сдавливание подшипников и смазки, находящихся внутри.

Какие ошибки чаще всего допускают при смазывании подшипников?

При смазке подшипников вентиляторов не следует допускать следующих ошибок:

  • перед смазкой не проводится очистка подшипников от накопившейся грязи;
  • не нужно наносить на подшипники слишком много смазки, так как это приводит к избыточному накоплению грязи, ухудшает температурный режим работы, что в конечном итоге приводит к более быстрому износу;
  • слишком малое количество нанесенной смазки не может обеспечить снижение трения в подшипниках, что быстро приводит к их износу;
  • используется неподходящий вид смазки. Слишком жидкие и очень густые смазки не подходят для подшипников, так как не выполняют задачи по долговременному уменьшению трения в движущихся частях;
  • подшипники слишком долго работают без наличия смазки (при ее выработке, загрязнении). Это приводит к очень быстрому выходу из строя подшипников из-за разбития втулок, разрушения шариков и т.д. При обслуживании подшипников прежде всего следует ориентироваться на их состояние, а не время от последнего обслуживания.

Какие смазки лучше использовать для вентиляторов систем охлаждения?

Любой смазочный материал, добавленный в узел, в котором происходит трение из-за движения близко расположенных частей механизма, уменьшает терние, что способствует его уменьшению. Дальнейшие процессы, происходящие внутри подшипника зависят от качества самих подшипников (качество шариков, гладкость поверхности и т.д.), свойств залитой в них смазки, частоты вращения движущихся узлов и чистоты окружающего пространства.

Смазки имеют различающиеся между собой основу, состав присадок, которые влияют на их густоту, рабочий диапазон температур, долговечность, взаимодействие с другими веществами, электропроводимость и другие свойства. Чаще в сего в качестве основы смазочных материалов используют:

  • минеральное масло (Mineral Oil);
  • технический вазелин;
  • полиальфаолефин (Polyalphaolefin);
  • эфирное синтетическое масло (Ester Oil);
  • полигликоль (Polyglycol);
  • графитовая смазка;
  • силикон (Silicon Oil);
  • перфторалкилвиниловый эфир или перфторалкилэфир (Perfluoralkylether)$
  • другие.

Базовое масло и присадки, использующиеся в смазках для подшипников:

Более жидкие смазочные материалы хорошо проникают внутрь движущихся узлов, что значительно уменьшает трение, но в то же время они быстрее вырабатывают свой ресурс. Густые смазки более долговечны, но имеют немного более высокий коэффициент трения. Самая лучшая смазка для подшипников имеет консистенцию, подобную немного разжиженному вазелину.

Неплохой вариант для смазки подшипников вентиляторов систем охлаждения — это такая смазка, которая в начальный момент имеет низкую густоту, что помогает ее проникновению в движущиеся части, а затем немного густеет (но не засыхает), что увеличивает период времени до следующих ремонтно-профилактических работ. Примером такой смазки является состав, предназначенный для велосипедных цепей (обычно она продается в аэрозольных баллонах), например, Mottec Grease For Bicycle Chains. Недостатком таких смазок является

Проникающая смазка для велосипедных цепей Liqui Moly Bike Kettenspray:

Это достаточно густая смазка, разбавленная эфирами, благодаря чему она легко попадает внутрь смазываемого участка. Через пару минут эфиры, содержащиеся в смазке, испаряются и она приобретает более густую консистенцию.

Таблица с информацией о назначении смазки и уплотнительных элементах подшипников качения:

Для использования в подшипниках качения и скольжения вентиляторов лучше всего использовать специальные силиконовые инертные смазки, например, ОМЛ-2. Они обладают высокой текучестью, что способствует их проникновению в трущиеся узлы и образованию на них тонкой пленки, уменьшающей трение.

Смазка OML-2 для подшипников вентиляторов систем охлаждения, продающаяся на Aliexpress по цене примерно 2.3USD за шприц с 2 мл. полезного вещества (Fan Lubricant):

Силиконовая смазка для подшипников OSL:

Синтетическое масло для смазки дронов и радиоуправляемых машинок хорошо подходит для подшипников:

Силиконовая смазка для подшипников с АлиЭкспресс:

Машинное масло не очень хорошо подходит для смазки подшипников, так как оно слишком жидкое и очень быстро вырабатывается.

Широко распространенная смазка WD-40 хорошо проникает в подшипники, но очень быстро вырабатывается (высыхает). По сути это керосиновый растворяющий состав для разблокирования закисших соединений и вытеснения влаги, содержащий лишь небольшое количество смазки. Ее можно использовать для очистки загрязненных подшипников перед основным смазыванием.

Хорошо подходят для подшипников специальные аэрозольные смазки для подшипников, а также консистентные смазочные материалы (например, автомобильные литиевые смазки, варианты с кальцием, дисульфидом молибдена и т. д).

Исходя из практики хорошие результаты дают смазки Hydra-2 Anderol, МС-1000, неплохо себя показывают варианты МС-1510, 1520

Литол и ему подобные смазки для ступичных подшипников для вентиляторов подходят не очень хорошо, так как слишком густые, что затрудняет их нанесение. При эксплуатации вращающихся на высокой скорости подшипников, смазанных густой смазкой, быстро происходит ее вытеснение из рабочей области, что приводит к повышению трения. Кроме того, некоторые из них имеют небольшую допустимую рабочую температуру, при превышении которой они распадаются на составные компоненты, что еще больше ухудшает ситуацию.

Заключение

Периодическая очистка и смазывание трущихся частей вентиляторов увеличивают их ресурс, уменьшают шум от работающего оборудования. Их необходимо выполнять при обнаружении проблем с работой системы охлаждения, проявляющихся повышенным шумом или остановкой вращения вентилятора.

При смазывании небольших подшипников вентиляторов не требуется использовать большое количество смазки, поэтому лучше использовать качественные, хотя и дорогостоящие образцы.

2 комментария

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

English English Русский Русский