هناك بعض الالتباس يحيط بالعلاقة بين دقة التحمل وتفاوتات التصنيع ومستوى الخلوص الداخلي أو "اللعب" بين المجاري المائية والكرات. هنا، يلقي Wu Shizheng، المدير الإداري لشركة JITO Bearings المتخصصة في المحامل الصغيرة والصغيرة، الضوء على سبب استمرار هذه الأسطورة وما يجب على المهندسين البحث عنه.
أثناء الحرب العالمية الثانية، في مصنع ذخيرة في اسكتلندا، طور رجل غير معروف يُدعى ستانلي باركر مفهوم الموضع الحقيقي، أو ما نعرفه اليوم باسم الأبعاد الهندسية والتسامح (GD&T). لاحظ باركر أنه على الرغم من رفض بعض الأجزاء الوظيفية التي يتم تصنيعها للطوربيدات بعد الفحص، إلا أنها لا تزال قيد الإنتاج.
وبعد الفحص الدقيق، وجد أن قياس التسامح هو السبب. خلقت تفاوتات إحداثيات XY التقليدية منطقة تسامح مربعة، والتي استبعدت الجزء على الرغم من أنه احتل نقطة في المساحة الدائرية المنحنية بين زوايا المربع. ومضى في نشر النتائج التي توصل إليها حول كيفية تحديد الموضع الحقيقي في كتاب بعنوان الرسومات والأبعاد.
* التخليص الداخلي
اليوم، يساعدنا هذا الفهم على تطوير محامل تظهر مستوى معينًا من اللعب أو الارتخاء، والمعروف باسم الخلوص الداخلي، أو بشكل أكثر تحديدًا، اللعب الشعاعي والمحوري. اللعب الشعاعي هو الخلوص المقاس عموديًا على محور المحمل والتشغيل المحوري هو الخلوص المقاس بالتوازي مع محور المحمل.
تم تصميم هذا اللعب في المحمل منذ البداية للسماح للمحمل بدعم الأحمال في مجموعة متنوعة من الظروف، مع الأخذ في الاعتبار عوامل مثل توسع درجة الحرارة وكيف سيؤثر التوافق بين الحلقات الداخلية والخارجية على عمر المحمل.
على وجه التحديد، يمكن أن يؤثر الخلوص على الضوضاء والاهتزاز والإجهاد الحراري والانحراف وتوزيع الحمل وعمر الكلال. يعد اللعب الشعاعي العالي أمرًا مرغوبًا فيه في المواقف التي من المتوقع أن تصبح فيها الحلقة الداخلية أو العمود أكثر سخونة وتتوسع أثناء الاستخدام مقارنة بالحلقة الخارجية أو الهيكل. في هذه الحالة، سيتم تقليل اللعب في المحمل. على العكس من ذلك، سيزداد اللعب إذا توسعت الحلقة الخارجية أكثر من الحلقة الداخلية.
يعد التشغيل المحوري الأعلى أمرًا مرغوبًا فيه في الأنظمة التي يوجد بها اختلال في المحاذاة بين العمود والإسكان حيث يمكن أن يؤدي اختلال المحاذاة إلى فشل المحمل ذو الخلوص الداخلي الصغير بسرعة. يمكن أن يسمح الخلوص الأكبر أيضًا للمحمل بالتعامل مع أحمال الدفع الأعلى قليلاً لأنه يقدم زاوية اتصال أعلى.
*التجهيزات
من المهم أن يحقق المهندسون التوازن الصحيح للخلوص الداخلي في المحمل. سوف يؤدي المحمل المحكم للغاية مع اللعب غير الكافي إلى توليد حرارة واحتكاك زائدين، مما سيؤدي إلى انزلاق الكرات في مجرى السباق وتسريع التآكل. وبالمثل، فإن الكثير من الخلوص سيؤدي إلى زيادة الضوضاء والاهتزاز وتقليل دقة الدوران.
يمكن التحكم في التخليص باستخدام نوبات مختلفة. تشير النوبات الهندسية إلى الخلوص بين جزأين متزاوجين. يوصف هذا عادة على أنه عمود في حفرة ويمثل درجة الضيق أو الارتخاء بين العمود والحلقة الداخلية وبين الحلقة الخارجية والمبيت. وعادة ما يتجلى في نوبة فضفاضة أو تداخلية أو ضيقة.
يعد التثبيت المحكم بين الحلقة الداخلية والعمود أمرًا مهمًا لإبقائه في مكانه ولمنع الزحف أو الانزلاق غير المرغوب فيه، والذي يمكن أن يولد الحرارة والاهتزاز ويؤدي إلى التدهور.
ومع ذلك، فإن ملاءمة التداخل ستقلل الخلوص في محمل الكرة لأنها توسع الحلقة الداخلية. إن التوافق المحكم بين الهيكل والحلقة الخارجية في المحمل مع اللعب الشعاعي المنخفض سوف يضغط على الحلقة الخارجية ويقلل الخلوص بشكل أكبر. سيؤدي هذا إلى خلوص داخلي سلبي — مما يجعل العمود أكبر من الفتحة — ويؤدي إلى احتكاك مفرط وفشل مبكر.
الهدف هو عدم اللعب التشغيلي عندما يعمل المحمل في الظروف العادية. ومع ذلك، فإن اللعب الشعاعي الأولي المطلوب لتحقيق ذلك يمكن أن يسبب مشاكل في انزلاق الكرات أو انزلاقها، مما يقلل من الصلابة ودقة الدوران. يمكن إزالة هذا التشغيل الشعاعي الأولي باستخدام التحميل المسبق. التحميل المسبق هو وسيلة لوضع حمل محوري دائم على المحمل، بمجرد تركيبه، باستخدام غسالات أو نوابض مثبتة على الحلقة الداخلية أو الخارجية.
يجب على المهندسين أيضًا أن يأخذوا في الاعتبار حقيقة أنه من الأسهل تقليل الخلوص في المحمل ذي المقطع الرقيق لأن الحلقات تكون أرق وأسهل في التشوه. باعتبارها شركة مصنعة للمحامل الصغيرة والمصغرة، تنصح JITO Bearings عملائها بضرورة توخي المزيد من العناية فيما يتعلق بالتركيبات من العمود إلى الهيكل. تعتبر استدارة العمود والإسكان أيضًا أكثر أهمية مع المحامل من النوع الرفيع لأن العمود الخارجي سوف يشوه الحلقات الرقيقة ويزيد من الضوضاء والاهتزاز وعزم الدوران.
*التسامح
أدى سوء الفهم حول دور اللعب الشعاعي والمحوري إلى قيام الكثيرين بالخلط بين العلاقة بين اللعب والدقة، وتحديدًا الدقة التي تنتج عن تفاوتات التصنيع الأفضل.
يعتقد بعض الناس أن المحمل عالي الدقة يجب ألا يلعب تقريبًا وأنه يجب أن يدور بدقة شديدة. بالنسبة لهم، يبدو اللعب الشعاعي السائب أقل دقة ويعطي انطباعًا بالجودة المنخفضة، على الرغم من أنه قد يكون محملًا عالي الدقة مصممًا بشكل متعمد مع اللعب السائب. على سبيل المثال، لقد سألنا بعض عملائنا في الماضي عن سبب رغبتهم في الحصول على محمل عالي الدقة وأخبرونا أنهم يريدون "تقليل اللعب".
ومع ذلك، فمن الصحيح أن التسامح يحسن الدقة. بعد وقت قصير من ظهور الإنتاج الضخم، أدرك المهندسون أنه ليس من العملي أو الاقتصادي، إن كان من الممكن على الإطلاق، تصنيع منتجين متشابهين تمامًا. حتى عندما تظل جميع متغيرات التصنيع كما هي، ستكون هناك دائمًا فروق دقيقة بين وحدة وأخرى.
واليوم، أصبح هذا يمثل التسامح المسموح به أو المقبول. تنظم فئات التسامح للمحامل الكروية، المعروفة بتصنيفات ISO (متري) أو ABEC (بوصة)، الانحراف المسموح به وقياسات الغطاء بما في ذلك حجم الحلقة الداخلية والخارجية واستدارة الحلقات والمجاري المائية. كلما كانت الفئة أعلى وكان التسامح أكثر إحكامًا، كلما كان المحمل أكثر دقة بمجرد تجميعه.
من خلال تحقيق التوازن الصحيح بين التركيب والتشغيل الشعاعي والمحوري أثناء الاستخدام، يمكن للمهندسين تحقيق الخلوص التشغيلي المثالي الصفري وضمان انخفاض مستوى الضجيج والدوران الدقيق. ومن خلال القيام بذلك، يمكننا إزالة الخلط بين الدقة واللعب، وبنفس الطريقة التي أحدث بها ستانلي باركر ثورة في القياس الصناعي، يمكننا تغيير الطريقة التي ننظر بها إلى المحامل بشكل أساسي.
وقت النشر: 04 مارس 2021
