Типы подшипников в корпусных вентиляторах
Активное охлаждение компонентов компьютера уже давно ни для кого не является новостью. Пользователи так сильно увлечены воздушными потоками, давлением внутри корпуса, что забывают о том, что не каждый вентилятор подходит на отведенную ему роль в полной мере. И не последнее значение в этом играет тип подшипника вентилятора.
Немного истории
Изначально подшипники выглядели совсем не так как сейчас. Как следует из названия, это то, во что упирается шип.
Простая конструкция за счет малого диаметра оси создает большое отношение плеч рычага и даже большой коэффициент трения не создает существенного противодействия вращению. А что бы износ был как можно меньше, в качестве подшипника используется более твердый материал. Сегодня такая конструкция встречается в механических часах.
Так или иначе прогресс взял свое, и современные конструкции уже более совершенны.
Подшипник скольжения
Традиционный спутник бюджетных вентиляторов. Внешне максимально простая конструкция, состоящая из латунной втулки и стального вала, но в своей работе не так уж и проста.
Небольшая разница в диаметре вала и втулки заполнена маслом. При вращении вала силы трения между валом и маслом нагнетают масло в место соприкосновения вала и втулки, создавая давление масляного клина. Если это давление будет достаточно большим, оно предотвращает контакт вала и втулки.
h — толщина слоя смазки, ω — угловая скорость вращения вала, d — диаметр вала, P — величина нагрузки, s —средний зазор, e — эксцентриситет
Как видно из рисунка слабым местом этого подшипника является то, что давление прилагается только с одной стороны вала — это не способствует гашению вибраций, а даже наоборот вызывает их при малой величине нагрузки.
По мере работы нагрев делает масло более жидким, что уменьшает давление масляного клина. Также нагрев способствует ускорению испарения масла и в итоге вал с втулкой начинает контактировать. При повышении окружающей температуры на 20 градусов срок эксплуатации такого подшипника снижается в 3 раза. То есть, для вентилятора с обычным подшипником скольжения наиболее удачным будет место с низкой температурой. А для уменьшения, микровибраций, которые изнашивают втулку и в итоге становятся слышимыми вибрациями нужна нагрузка на вал. Такие условия в сборке башенного типа актуальны только на фронтальной панели.
По мере усовершенствования этого типа подшипника появились самосмазывающиеся вариации, а также с винтовой нарезкой. Их особенностью является большее количество масла, доступное для смазки, а также некоторое подобие насоса за счет винтовых конструкций, обеспечивающее циркуляцию масла в любом положении.
Использование полиоксиметилена (POM) также идет на пользу. Этот материал частенько используют в редукторах дешевого электроинструмента. Но в данном случае это замена мягкой втулки из медного сплава, которая в редукторе рассыпалась бы моментально. Полимерный материал уменьшает коэффициент сухого трения и появление частиц с абразивными свойствами, которые в свою очередь ускоряют износ.
Все эти ухищрения не устраняют полностью недостатки конструкции подшипника скольжения, хотя и позволяют ему проработать несколько лет даже в неудачном положении. Наиболее живучим будет вентилятор, имеющий защиту IP6X. В нем применяется герметизирующая втулка для защиты от пыли, которая также мешает испаряться и вытекать маслу.
Гидродинамический подшипник
Считается вечным, ведь пока в нем есть масло, вал и втулка не могут соприкоснуться. Это обеспечивается особым профилем либо втулки, либо вала, обеспечивающих повышенное давление в некоторых участках. Обычно это встречные косые углубления на втулке. Их проще выполнить в мягком металле, не нарушая балансировки вала. Но на практике может встретиться все что угодно, щедро сдобренное маркетинговыми названиями.
Как видно по результатам моделирования, повышенное давление действует на вал со всех сторон. За счет этого вал меньше вибрирует и практически исключается контакт со втулкой. Но главная проблема подшипников скольжения — высыхание масла тут тоже присутствует. И добавляется еще одна: в лежачем положении масло, по мере высыхания, либо скопится в масляной камере (при этом некоторые конструкции исключают достаточное поступление масла за счет капиллярного эффекта), либо постепенно будет покидать подшипник через недостаточно герметичное уплотнение вала.
И ко всему этому еще добавляется очень большая восприимчивость к работе на низких оборотах. Давление масла зависит от оборотов, и если они будут недостаточны, то гидродинамический подшипник превращается в обычный подшипник скольжения. Недаром производители зачастую ограничивают нижнюю частоту вращения вентиляторов с гидродинамическими подшипниками в 600 оборотов в минуту. Но даже с таким ограничением пользователи отмечают появление посторонних звуков.
Подшипники с магнитным центрированием
Большая часть вентиляторов пользуется магнитной левитацией за счет притяжения постоянного магнита ротора и полюсов статора. Убедиться в наличии магнитной левитации просто — достаточно вдоль оси потолкать крыльчатку. Она свободно перемещается на некоторое расстояние и тут же возвращается. В вентиляторах с магнитным центрированием добавляют еще один магнит, придающий больше жесткости, и упор оси вала, который может быть выполнен как из пластика, так и из гидродинамического подшипника.
Дополнительная жесткость уменьшает вибрацию вала на низких оборотах и позволяет гидродинамическому подшипнику работать на любых оборотах и в любом положении.
Подшипник качения
Как можно понять из названия, принцип его работы основан на качении. Чем тверже материал, меньше шероховатость поверхности и точнее детали, тем дольше прослужит такой подшипник. Чем ниже рабочие обороты в подшипнике качения, тем дольше он проработает (даже в перерасчете на суммарное количество оборотов).
Ориентация в пространстве на работе никак не сказывается, поэтому вентиляторы на его основе можно применять в любой части сборки.
Но такой подшипник шумный, что делает его применение на низких оборотах бессмысленной затеей, и с течением времени создаваемый шум растет постепенно. Наиболее долговечная разновидность выполняется из керамики.
А самую тихую модификацию без сепаратора, в которой шарики не создают шума постукиванием друг о друга, скорее всего в компьютерных вентиляторах мы никогда и не увидим.
Заключение
Подшипники компьютерных вентиляторов имеют свои слабые и сильные стороны, учитывая которые можно избежать ускоренной поломки и бессмысленных трат.
Обычный подшипник скольжения дешевый, быстро выходит из строя, но на фронтальной панели может прослужить вполне долго.
Самосмазывающиеся подшипники, особенно с применением пластика (POM) и класса защиты IP6Х могут работать в любой части сборки, не уступая в долговечности другим типам.
Гидродинамический подшипник в самом простом исполнении даже капризнее чем обычный подшипник скольжения. Оптимальным будет использование на оборотах, близких к максимальным, если избегать «лежачего» положения.
Магнитное центрирование позволяет гидродинамическим подшипникам работать в любом положении и оборотах.
Подшипник качения самый надежный, но шумный. Зачастую заранее предупреждает о своей грядущей поломке повышенным шумом, что позволяет избежать внезапной остановки.
Какой тип подшипника в вентиляторе лучше и в каких случаях?
Всем привет! Сегодня разберем, какой лучше подшипник для кулера в системном блоке, для процессорного вентилятора, если это блок питания, какие у них сроки службы, на что влияет конструкция и как сильно.
Сравним подшипники скольжения или качения и скольжения или гидродинамический — какие лучше и почему. О том, сколько охладителей должно быть в компьютере, вы можете почитать вот тут.
Напомню о конструкции вентилятора. Крыльчатка посажена на магнитный вал, который приводится в действие силой электромагнитной индукции.
Ток проходит в нескольких электрических катушках, которые установлены рядом с посадочным местом для вала. От конструкции подшипника, который удерживает вал на посадочном месте, во многом зависит эффективность системы охлаждения ПК.
О типах подшипниках в вентиляторе
Сегодня, в основном, в кулерах используются следующие виды:
Скольжения
Самый простой тип. Состоит из покрытой антифрикционным материалом втулки, в которой вращается ось вентилятора. В исправном состоянии издает минимальный уровень шума, но при износе втулки начинает ощутимо гудеть. Самый дешевый вид, который используется преимущественно в вентиляторах для корпуса ПК.
С винтовой нарезкой
На втулке и оси есть специальная нарезка, благодаря которой рециркулирует смазка. Служат гораздо дольше вышеописанного типа. Кроме этого, ничем не отличаются. Стоят чуть дороже.
Гидродинамический
Вращение вала осуществляется в слое смазки, а втулка удерживается внутри из-за разницы давлений.
Издает наименьший уровень шума из перечисленных девайсов, а по стоимости находится посредине между подшипниками скольжения и качения. Используется в дорогих моделях корпусных вентиляторов и дешевых процессорных.
Качения
В кулерах используются радиальные подшипники, оборудованные двумя кольцами с шариками внутри. Довольно шумный вид, и стоит дороже. Однако и ресурс у них существенно выше, чем у всех предыдущих типов. Используются в дорогих процессорных крыльчатках и видеокартах, а также в блоках питания.
Качения керамические
По конструкции не отличаются от предыдущего типа.
Кардинальное отличие в использовании керамики, которая при контакте создает намного меньше шума по сравнению с металлом, как в предыдущем случае. Самые дорогие из представленных в этом обзоре, но и откатают по максимуму.
С каким типом покупать кулера
На мой взгляд, шумные подшипники качения больше подойдут для серверной или стрим-хаты, где и без них всегда довольно шумно.
Для домашнего ПК или тихого офиса лучше взять бесшумные подшипники скольжения, а если интересует ресурс, отдать предпочтение керамическим.
Особенно это важно, если компьютер установлен в той же комнате, где вы обычно спите, а на ночь вы его не выключаете — например, фармите АФК ресурсы в корейской ММОПРГ или там криптовалюты, а также по религиозным убеждениям.
В конце добавлю: при выборе, обращайте вниманье на параметр шума в технических характеристиках к товару. Сейчас есть очень много различных крутых производителей, которые имеют свои запатентованные технологии и может быть так, что уровень шума будет ниже чем ожидается.
Также советую ознакомиться с инструкцией «Как правильно ставить кулер на корпус». Поделитесь этом постом в социальных сетях, чтобы помочь продвижению моего блога. До завтра!
Подшипник в кулерах имеет значение
Пришел давеча клиент и попросил ему рассказать о корпусных кулерах. В довес моим пояснениям нашел прекрасный материал на просторах интернета. Решил поделиться, может кому нибудь пригодиться .
Подшипник скольжения (sleeve bearing)
Простейший тип подшипника, состоит из втулки, покрытой антифрикционным материалом, внутри которой вращается вал.
Уровень шума — В исправном состоянии — низкий, однако при износе таких подшипников кулеры в целом начинают сильно шуметь из-за вибрации.
Ресурс — Относительно невысокий и сильно зависит от эксплуатационной температуры и вибрационных нагрузок. У современных вариантов заявляется ресурс до 35 тысяч часов, однако он достижим только в идеальных условиях, на практике такие подшипники служат в два-три раза меньше.
Стоимость — Самый дешёвый тип подшипника.
Подшипник скольжения c винтовой нарезкой (rifle bearing, Z-Axis bearing)
Подшипник скольжения со специфическими нарезами на втулке и оси, осуществляющими рециркуляцию смазывающей жидкости.
Уровень шума — Низкий
Ресурс — Существенно выше чем у простейших подшипников скольжения и приближается к FDB-подшипникам.
Стоимость — Немного выше, чем у обычных подшипников скольжения, но ниже, чем у FDB-подшипников.
Гидродинамический подшипник (FDB bearing)
Усовершенствованный подшипник скольжения, в котором вращение вала происходит в слое жидкости, постоянно удерживающейся внутри втулки за счёт создающейся при работе разницы давлений.
Уровень шума — Низкий
Ресурс — Существенно выше, чем у подшипников скольжения, заявляются цифры до 80 тысяч часов, однако в реальных эксплуатационных условиях эту цифры также стоит уменьшить минимум вдвое.
Стоимость — Выше, чем у обычных подшипников скольжения, но ниже, чем у подшипников качения.
Подшипник качения (ball bearing)
Из всех типов подшипников качения в кулерах применяются только радиальные шарикоподшипники, состоящие из двух колец, тел качения (собственно шариков) и сепаратора.
Уровень шума — Формально — выше чем у подшипников скольжения, однако из-за большего ресурса в равных условиях длительной эксплуатации кулеры на таких подшипниках не оказываются более шумными, чем аналоги на подшипниках скольжения, более подверженные износу.
Ресурс — Заявленный ресурс может быть от 59 до 90 тысяч часов, в реальных условиях эксплуатации такие подшипники существенно долговечнее, чем подшипники скольжения.
Стоимость — Выше, чем у подшипников скольжения.
Керамический подшипник качения (ceramic bearing)
Подшипник качения с использованием керамических материалов.
Уровень шума — Низкий.
Ресурс — Заявленный ресурс может быть до 160 тысяч часов при достаточно высоких эксплуатационных температурах, фактически, в настоящее время это самые долговечные подшипники, применяемые в кулерах.
Стоимость — Самая высокая.
Подшипник масляного давления (SSO)
Усовершенствованный гидродинамический подшипник. Отличается увеличенным слоем жидкости (смазки) Для уменьшения износа вал центрируется установленным в основание постоянным магнитом
Уровень шума — Самый низкий.
Ресурс — Заявленный ресурс может быть до 160 тысяч часов при достаточно высоких эксплуатационных температурах, фактически, в настоящее время это самые долговечные подшипники, применяемые в кулерах.
Стоимость — Выше чем у подшипников качения, но ниже чем у керамических подшипников качения
Самосмазывающийся подшипник скольжения (LDP)
Усовершенствованный подшипник скольжения. Имеет защиту от пыли, соответствующую IP6X, и специальный слот для восстановленного масла, которые увеличивают срок службы вентилятора.
Уровень шума — В исправном состоянии — низкий.
Ресурс — Заявленный ресурс может быть до 160 тысяч часов при достаточно высоких эксплуатационных температурах, фактически, в настоящее время это самые долговечные подшипники, применяемые в кулерах.
Стоимость — Выше чем у подшипников скольжения (sleeve bearing), ниже чем у гидродинамических
Подшипник с полиоксиметиленом (POM Bearing)
Усовершенствованный подшипник скольжения. Для увеличения срока службы вал покрыт полиоксиметиле́ном, обладающим пониженным коэффициентом трения скольжения.
Уровень шума — В исправном состоянии — низкий.
Ресурс — Заявленный ресурс может быть до 160 тысяч часов
Стоимость — Выше чем у подшипников скольжения (sleeve bearing), ниже чем у гидродинамических
Сообщество Ремонтёров
6.1K поста 35.8K подписчиков
Правила сообщества
ЕСЛИ НЕ ХОТИТЕ, ЧТОБЫ ВАС ЗАМИНУСИЛИ НЕ ПУБЛИКУЙТЕ В ЭТОМ СООБЩЕСТВЕ ПРОСЬБЫ О ПОМОЩИ В РЕМОНТЕ, ДЛЯ ЭТОГО ЕСТЬ ВТОРОЕ СООБЩЕСТВО:
Посты с просьбами о помощи в ремонте создаются в дочернем сообществе: https://pikabu.ru/community/HelpRemont
К публикации допускаются только тематические статьи с тегом «Ремонт техники».
В сообществе строго запрещено и карается баном всего две вещи:
В остальном действуют базовые правила Пикабу.
За 20р втулочное говно превращается в нормальный подшипник на шарах. 20р — это стоимость двух подшипников 693zz 8х3мм на Али — вынимается втулка и на ее место вставляются подшипники, диаметры совпадают.
У шариковых подшипников вой обычно стоит такой, что желание использовать этот кулер быстро пропадает. Но ресурс да, неплохой.
POM — полиоксаэтилен/полиформальдегид это лишь частный случай материала подшипника скольжения. Вместо POM могут быть специальные полиамиды, модифицированные фторопласты, а так же наиболее передовые высокотемпературные термопласты PPS, PEEK, PAI(Torlon например).
Подшипник скольжения (sleeve bearing) — простой и ремонтопригодный тип подшипника в вентиляторе пк, при использовании качественной консистентной смазки (не силиконовой, не WD40, не отработки 10W40) имеет средний интервал обслуживания, обслуживание сводится к замене смазки.
Подшипник качения (ball bearing) — я бы сказал, что повышенный шум подшипников качения в вентиляторах пк — миф берущий свои корни в момент смены производителями нжмд типа подшипников шпинделя с качения на гидродинамические «вона энти ваши винчестеры как жужжали на подшипниках качения, значить плохой тип, шумный!». На деле самый надежный тип подшипников для вентиляторов, обслуживание сводится к замене подшипников.
Гидродинамический подшипник (FDB bearing) — в лучшем случае, если производитель не наврал и в вентиляторе действительно используется гидродинамический подшипник, у применения этого подшипника есть ограничения, первое — ресурс в часах заявлен при непрерывной работе на номинальных оборотах, второе — при увеличении зазора между валом и втулкой (износе втулки) гидродинамический эффект утрачивается.
Циклы старт-стоп существенно сокращают ресурс данного типа подшипников.
Работа на пониженных оборотах существенно сокращает ресурс данного типа подшипников.
Обслуживание не предусмотрено.
Noctua SSO\Sunon MagLev
MagLev (Vаро подшипник) это модернизированный подшипник скольжения, в котором специальная система магнитов образует магнитное поле, компенсирующее собственный вес ротора. В результате при работе ротор левитирует в магнитном поле, почти не касаясь стенок втулки.
нормально работает только при вертикальном положении вала(горизонтальном положении вентилятора), например в ноутбуке, видеокарте настольного ПК, блоке питания настольного ПК, при горизонтальном положении вала (вертикальном положении вентилятора) по-сути работает как обычный подшипник скольжения.