زيادة الطلب على تحسين الموثوقية عبر الصناعة يعني أن المهندسين بحاجة إلى النظر في جميع مكونات معداتهم.تعتبر أنظمة المحامل أجزاء مهمة في الآلة ويمكن أن يكون لفشلها عواقب كارثية ومكلفة.تصميم المحمل له تأثير كبير على الموثوقية ، خاصة في ظروف التشغيل القاسية بما في ذلك درجات الحرارة المرتفعة أو المنخفضة ، والأجواء الخوائية والمسببة للتآكل.توضح هذه المقالة الاعتبارات التي يجب مراعاتها عند تحديد محامل للبيئات الصعبة ، بحيث يمكن للمهندسين ضمان موثوقية عالية وأداء ممتاز طويل العمر لمعداتهم.

يتكون نظام المحمل من العديد من العناصر بما في ذلك الكرات والحلقات والأقفاص والتزييت على سبيل المثال.لا تتحمل المحامل القياسية عادة قسوة البيئات القاسية ، لذا يجب أخذ اعتبار خاص للأجزاء الفردية.أهم العناصر هي التشحيم والمواد والمعالجة الحرارية الخاصة أو الطلاءات ومن خلال النظر إلى كل عامل يعني أنه يمكن تكوين المحامل بشكل أفضل للتطبيق.

تعمل في درجات حرارة عالية

يمكن أن تشكل التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية ، مثل تلك المستخدمة في أنظمة التشغيل داخل صناعة الطيران ، تحديات للمحامل القياسية.علاوة على ذلك ، ترتفع درجات الحرارة في المعدات حيث تصبح الوحدات أصغر بشكل متزايد وتزيد من كثافة الطاقة ، وهذا يمثل مشكلة بالنسبة لمتوسط ​​المحمل.

تشحيم

التشحيم هو اعتبار مهم هنا.تتمتع الزيوت والشحوم بدرجات حرارة تشغيل قصوى عند هذه النقطة ستبدأ في التدهور والتبخر بسرعة مما يؤدي إلى فشل المحمل.غالبًا ما يقتصر استخدام الشحوم القياسية على درجة حرارة قصوى تبلغ حوالي 120 درجة مئوية ، كما أن بعض أنواع الشحوم التقليدية ذات درجة الحرارة المرتفعة قادرة على مقاومة درجات حرارة تصل إلى 180 درجة مئوية.

ومع ذلك ، بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب درجات حرارة أعلى ، تتوفر شحوم تشحيم مفلورة خاصة ويمكن الوصول إلى درجات حرارة تزيد عن 250 درجة مئوية.عندما لا يكون التزييت السائل ممكنًا ، فإن التزييت الصلب هو خيار يسمح بتشغيل موثوق به بسرعة منخفضة في درجات حرارة أعلى.في هذه الحالة ، يوصى باستخدام ثنائي كبريتيد الموليبدينوم (MOS2) ، وثاني كبريتيد التنجستن (WS2) ، والجرافيت ، أو بولي تترافلورو إيثيلين (PTFE) كمواد تشحيم صلبة لأنها يمكن أن تتحمل درجات حرارة عالية جدًا لفترات زمنية أطول.

المواد

عندما يتعلق الأمر بدرجات حرارة تزيد عن 300 درجة مئوية ، من الضروري استخدام مواد الحلقة والكرة الخاصة.AISI M50 عبارة عن فولاذ بدرجة حرارة عالية يوصى به عادةً لأنه يُظهر مقاومة عالية للتآكل والتعب في درجات الحرارة المرتفعة.BG42 هو نوع آخر من الصلب عالي الحرارة يتمتع بصلابة ساخنة جيدة عند 300 درجة مئوية ويتم تحديده بشكل شائع نظرًا لأنه يتمتع بمستويات عالية من مقاومة التآكل وهو أيضًا أقل عرضة للإرهاق والتآكل في درجات الحرارة القصوى.

هناك حاجة أيضًا إلى أقفاص درجة حرارة عالية ويمكن توفيرها في مواد بوليمر خاصة بما في ذلك PTFE و Polyimide و Polyamide-imide (PAI) و Polyether-ether-ketone (PEEK).بالنسبة لأنظمة التشحيم بالزيت ذات درجة الحرارة العالية ، يمكن أيضًا تصنيع أقفاص تحمل من البرونز أو النحاس أو الفولاذ المطلي بالفضة.

الطلاءات والمعالجة الحرارية

يمكن تطبيق الطلاءات المتقدمة والمعالجات السطحية على المحامل لمكافحة الاحتكاك ومنع التآكل وتقليل التآكل ، وبالتالي تحسين أداء المحمل في درجات الحرارة العالية.على سبيل المثال ، يمكن طلاء الأقفاص الفولاذية بالفضة لتحسين الأداء والموثوقية.في حالة تعطل مادة التشحيم / التجويع ، يعمل الطلاء الفضي مثل مادة تشحيم صلبة ، مما يسمح للمحمل بالاستمرار في العمل لفترة قصيرة من الوقت أو في حالة الطوارئ.

الموثوقية في درجات حرارة منخفضة

في الطرف الآخر من المقياس ، يمكن أن تكون درجات الحرارة المنخفضة مشكلة بالنسبة للمحامل القياسية.

تشحيم

في تطبيقات درجات الحرارة المنخفضة ، على سبيل المثال تطبيقات الضخ المبردة مع درجات حرارة تصل إلى -190 درجة مئوية ، تصبح مواد التشحيم الزيتية شمعية مما يؤدي إلى فشل المحمل.يعتبر التزييت الصلب مثل MOS2 أو WS2 مثاليًا لتحسين الموثوقية.علاوة على ذلك ، في هذه التطبيقات ، يمكن أن تعمل الوسائط التي يتم ضخها كمواد تشحيم ، لذلك يجب تكوين المحامل بشكل خاص للعمل في درجات الحرارة المنخفضة هذه باستخدام مواد تعمل بشكل جيد مع الوسائط.

المواد

إحدى المواد التي يمكن استخدامها لتحسين عمر كلال المحمل ومقاومة التآكل هي SV30® - وهو عبارة عن فولاذ مصلب عالي الصلابة وعالي النيتروجين ومقاوم للتآكل.يوصى أيضًا باستخدام كرات السيراميك لأنها تقدم أداءً فائقًا.تعني الخصائص الميكانيكية المتأصلة للمادة أنها توفر عملية ممتازة في ظروف التشحيم السيئة ، وهي مناسبة بشكل أفضل للعمل بشكل موثوق في درجات حرارة منخفضة.

يجب أيضًا اختيار مادة القفص لتكون مقاومة للتآكل قدر الإمكان وتشمل الخيارات الجيدة هنا PEEK و Polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) والبلاستيك PAI.

المعالجة الحرارية

يجب معالجة الحلقات بالحرارة بشكل خاص لتحسين ثبات الأبعاد في درجات الحرارة المنخفضة.

التصميم الداخلي

هناك اعتبار آخر للعمل في درجات حرارة منخفضة وهو التصميم الداخلي للمحمل.تم تصميم المحامل بمستوى من اللعب الشعاعي ، ولكن مع انخفاض درجة الحرارة ، تخضع مكونات المحمل لانكماش حراري وبالتالي تقل كمية اللعب الشعاعي.إذا انخفض مستوى اللعب الشعاعي إلى الصفر أثناء التشغيل ، فسيؤدي ذلك إلى فشل المحمل.يجب تصميم المحامل المخصصة لتطبيقات درجات الحرارة المنخفضة بمزيد من التشغيل الشعاعي في درجات حرارة الغرفة للسماح بمستوى مقبول من التشغيل الشعاعي في درجات حرارة منخفضة.

التعامل مع ضغط الفراغ

في البيئات ذات الفراغ الفائق مثل تلك الموجودة في تصنيع الإلكترونيات وأشباه الموصلات وشاشات LCD ، يمكن أن يكون الضغط أقل من 10-7mbar.تُستخدم محامل التفريغ الفائقة عادةً في معدات التشغيل في بيئة التصنيع.تطبيق فراغ نموذجي آخر هو المضخات الجزيئية التوربينية (TMP) التي تولد الفراغ لبيئات التصنيع.في هذا التطبيق الأخير غالبًا ما تكون المحامل مطلوبة للعمل بسرعة عالية.

تشحيم

التزييت في هذه الظروف هو المفتاح.في مثل هذه الفراغات العالية ، تتبخر شحوم التزييت القياسية وكذلك الغازات ، ويمكن أن يؤدي عدم وجود تزييت فعال إلى فشل المحمل.لذلك يجب استخدام تزييت خاص.بالنسبة للبيئات ذات الفراغ العالي (حتى 10-7 ملي بار تقريبًا) يمكن استخدام شحوم PFPE لأنها تتمتع بمقاومة أعلى بكثير للتبخر.بالنسبة للبيئات شديدة التفريغ (10-9mbar وأقل) ، يجب استخدام مواد التشحيم والطلاء الصلبة.

بالنسبة للبيئات ذات الفراغ المتوسط ​​(حوالي 10-2 مللي بار) ، مع التصميم الدقيق واختيار شحم التفريغ الخاص ، يمكن أن تكون أنظمة المحامل التي توفر فترات حياة طويلة تزيد عن 40.000 ساعة (حوالي 5 سنوات) من الاستخدام المستمر ، وتعمل بسرعات عالية ، حقق.

المقاومة للتآكل

يجب تكوين المحامل المخصصة للاستخدام في بيئة مسببة للتآكل بشكل خاص حيث يمكن أن تتعرض للأحماض والقلويات والمياه المالحة من بين المواد الكيميائية المسببة للتآكل الأخرى.

المواد

المواد هي اعتبار حيوي للبيئات المسببة للتآكل.يتآكل الفولاذ المحمل القياسي بسهولة ، مما يؤدي إلى فشل المحمل المبكر.في هذه الحالة ، يجب مراعاة مادة الحلقة SV30 ذات الكرات الخزفية لأنها شديدة المقاومة للتآكل.في الواقع ، أظهرت الدراسات أن مادة SV30 يمكن أن تدوم عدة مرات أطول من الفولاذ المقاوم للتآكل في بيئة رش الملح.في اختبارات رش الملح التي يتم التحكم فيها ، يظهر فولاذ SV30 فقط علامات تآكل طفيفة بعد 1000 ساعة من اختبار رش الملح (انظر الرسم البياني 1) ويمكن رؤية مقاومة التآكل العالية لـ SV30 بوضوح على حلقات الاختبار.يمكن أيضًا استخدام مواد الكرة الخزفية الخاصة مثل الزركونيا وكربيد السيليكون لزيادة مقاومة المحمل للمواد المسببة للتآكل.

الحصول على المزيد من تزييت الوسائط

البيئة الصعبة النهائية هي التطبيقات التي تعمل فيها الوسائط كمواد تشحيم ، على سبيل المثال مواد التبريد أو الماء أو السوائل الهيدروليكية.في جميع هذه التطبيقات ، تعتبر المادة أهم اعتبار ، وغالبًا ما تم العثور على المحامل الهجينة الخزفية SV30 لتوفير الحل الأكثر عملية وموثوقية.

خاتمة

تمثل البيئات القاسية العديد من التحديات التشغيلية للمحامل القياسية ، مما يؤدي إلى فشلها قبل الأوان.في هذه التطبيقات ، يجب تكوين المحامل بعناية بحيث تكون مناسبة للغرض وتوفر أداءً ممتازًا طويل الأمد.لضمان الموثوقية العالية للمحامل ، يجب إيلاء اهتمام خاص للتشحيم والمواد وطلاء الأسطح والمعالجة الحرارية.