مواجهة ظاهرة الانزلاق والالتصاق: الملامح الملولبة مع خزانات التشحيم المجهرية
تتطلب التشكيلات اللولبية على الرافعات اللولبية ذات التروس الدودية التي تتعرض لضغط سطحي > 20 نيوتن/مم2 تحت الحمل والتي تعمل بسرعات محيطية منخفضة تزييتًا مستمرًا. تقدم اللولبات الدقيقة من بورنيمان جزءًا من الحل.
تطلق الخيوط التي تصدر صريرًا مفاجئًا إنذارات لمشغلي الماكينات ذوي الخبرة. وقد أظهرت التجربة أنه لن يمر وقت طويل حتى يفشل النظام. الصرير هو علامة على التآكل ومن المرجح أن يحدث بشكل خاص على المحامل والموجهات والمغازل الملولبة في مجال تكنولوجيا الرفع للخدمة الشاقة. السبب: نقص التشحيم. النتيجة: الانزلاق اللاصق. حيث يتلامس جسمان صلبان – في حالة اللولب، عمود الدوران والصامولة – مع بعضهما البعض في حركة اهتزازية. وفي أسوأ الحالات، يمكن أن يؤدي ذلك إلى لحام دقيق أو لحام بارد. فهل يقع اللوم على الشركة المصنعة لمواد التشحيم؟
يقول موريتز فون سودن، المدير الإداري لشركة Bornemann Gewindeteetechnik: ”لا“. ”الأمر ليس بهذه البساطة. أسباب ظاهرة انزلاق العصا كثيرة. وغالبًا ما تكون مزيجًا من مجموعة متنوعة من التأثيرات المختلفة. ومع ذلك، في رأيي، يكمن أساس ضمان العمر التشغيلي الأمثل للخيط في تصميمه. وتعد جودة سطح الخيط عاملاً رئيسيًا.“
تزييت مثالي لأجنحة الخيط – جيوب تزييت لمواجهة ظاهرة الانزلاق اللاصق
عادةً ما تختفي ظاهرة الانزلاق اللاصق، أو ببساطة الانزلاق اللاصق، بمجرد أن تفصل مادة وسيطة أو مادة تشحيم وسيطة بين الأسطح الملامسة. ويعتمد تأثيرها أيضًا على مدى توافق مادة التشحيم مع المواد المرنة، وسلوك التدفق العكسي، وتوصيل الزيت ومستوى الحماية من التآكل.
العامل الحاسم الآخر هو مزيج المواد في نظام عمود الدوران/الصامولة. على سبيل المثال، في الاقتران بين الحديد الزهر الكروي والفولاذ، يمكن أن يعزز محتوى الحديد في كلتا المادتين اللحام البارد.
وبدلاً من التركيز على إمدادات مواد التشحيم وتوافق مواد التشحيم ومجموعات المواد، تركز شركة Bornemann Gewindetechnik على الدقة في تطوير تضاريس سطح المغازل والصواميل الملولبة. الدقة على المستوى المجهري: تساعد الجيوب المجهرية للتشحيم – التجاويف على السطح الملولب – على الاحتفاظ بمواد التشحيم حيثما كانت هناك حاجة إليها (الشكلان 1 أ و ب)، حتى في ظل أعلى الأحمال السطحية.
| Tragflanke | جناح الدعم |
| Bearbeitungsmarken | علامات التصنيع |
| Rotation | التناوب |
تُظهر الخيوط التي تنتجها شركة Bornemann هذه الجيوب المهمة للتشحيم بشكل موثوق. لا يمكن لطريقة دحرجة اللولب أن تنتج تجاويف على سطح اللولب وبالتالي لا تقدم مثل هذا البديل. ونتيجة لذلك، فإن المغازل الملولبة من بورنيمان تحظى بشعبية خاصة في مجال تكنولوجيا الرفع للخدمة الشاقة. تتكون أداة إنتاج المغازل الملولبة الملولبة من حلقة مدفوعة مع مجموعة من القوالب الجانبية. أثناء التصنيع الآلي، تقوم بعمل قطع التنميط أثناء دوران قطعة العمل داخل حلقة القالب.
تتكون مجموعة القالب من عدة حواف قطع فردية تعمل واحدة تلو الأخرى لعمل قطع متقطع. وأثناء هذه العملية، يتم عمل تجاويف مجهرية في سطح قطعة العمل بين عمليات القطع الفردية وتشكل شُطَبًا مقعرة متعددة الأضلاع لا تتجاوز أبعادها الميكرومتر. للوهلة الأولى، تبدو هذه التجاويف للوهلة الأولى وكأنها عيوب تصنيع. في الواقع، تعمل علامات التصنيع هذه على تحسين السلوك التشغيلي للمغازل الملولبة. يمكن أن تعمل التجاويف المجهرية كجيوب تشحيم دقيقة أثناء التلامس الاحتكاكي المشحم. تمتلئ هذه الجيوب بمادة التشحيم، وبالتالي تتصدى لأي فواصل في طبقة التشحيم. كما ترى في الشكل 2أ، تتسبب جيوب التزييت الدقيقة في تراكم هيدروديناميكي للضغط أثناء التلامس الانزلاقي المشحم بين جسمين صلبين. ويعمل هذا التراكم في الضغط بشكل عمودي على السطح ويمنع الاحتكاك في الحالة الصلبة.
| Hydrodyn. Druck P a | الضغط الهيدروديناميكي المائي P أ |
| Gleitrichtung | اتجاه الانزلاق |
| Gleitrichtung | اتجاه الانزلاق |
| Körper 1 | الجسم 1 |
| Körper 2 | الجسم 2 |
| Schmierstoff | زيوت التشحيم |
| Reibwert µ | معامل الاحتكاك µ |
| Gehonte Oberfläche | سطح مصقول |
| Mikrostrukturiert | هيكلية متناهية الصغر |
| Geschwindigkeit v | السرعة v |
| Fn = 650N (0,32 Mpa) | Fn = 650N (0,32 Mpa) |
| Fn | Fn |
| M (Fr) | M (Fr) |
| -77% | -77% |
| -36% | -36% |
يُظهر الاختبار الذي أُجري على أقراص مقياس الاحتكاك المزودة بجيوب تزييت دقيقة إمكانية جيوب التزييت الدقيقة في تقليل معامل الاحتكاك وبالتالي تقليل خسائر الاحتكاك عند السرعات النسبية المنخفضة التي تقل عن 1.5 م/ث من خلال تحسين إمداد مادة التشحيم أثناء التلامس الاحتكاكي (الشكل 2ب).
هذه الجيوب الدقيقة للتشحيم هي بالفعل موضوع مشاريع بحثية مختلفة في مجالات أخرى (في التلامس الاحتكاكي بين البطانات الأسطوانية والمكابس، على سبيل المثال). في محركات الاحتراق الداخلي، تُستخدم هذه التجاويف في محركات الاحتراق الداخلي لمنع سائل التشحيم من الجريان خارج نقطة التلامس وتقليل خسائر الاحتكاك والتآكل الناجم عن التآكل الميكانيكي. توفر التجاويف أيضًا مزايا مكافئة على جانب دعم الخيط في جانب دعم الخيط لمغازل بورنيمان الملولبة. وعلى وجه الخصوص، يساعد اتجاهها، الذي يكون عموديًا على حركة الاحتكاك، على إبقاء مادة التشحيم في مكانها أثناء التلامس الاحتكاكي وضمان تأثير التشحيم المناسب.
ويوضح موريتز فون سودن قائلاً: ”بطبيعة الحال، توفر عمليات التصنيع الأخرى أيضًا مزايا محددة“، ”ولكن أثبتت خيوطنا اللولبية جدارتها في الهندسة الشاقة، خاصةً في المحركات اللولبية شبه المنحرفة شديدة الإجهاد. يتم عصر مواد تشحيم أقل بكثير. تعمل جيوب التشحيم التي نقدمها كخزانات للتشحيم.“
إن الرأي الشائع بأن المغازل الملولبة المدرفلة لها عمر خدمة أطول ليس شيئًا رآه الرئيس التنفيذي لشركة Bornemann مؤكدًا من الناحية العملية. ”السطح الأكثر صلابة على المغازل المدرفلة لا يؤدي إلى عمر خدمة أطول. في تقنية الرفع، تُستخدم الصواميل البرونزية بشكل عام كأجزاء متآكلة. وبالتالي فإن صلابة المغازل ليست عاملًا مهمًا من الناحية الفنية من حيث التآكل. وعلاوة على ذلك، فقد أثبتت اختبارات التحمل السابقة أن المغازل الملولبة لدينا لا تظهر سوى علامات تآكل ضئيلة للغاية حتى بعد سنوات عديدة من التشغيل.“
إلى جانب جودة الخيط، فإن النظام العام أمر بالغ الأهمية
فقط المزيج الأمثل من الخيط ومواد التشحيم وصيانة المصنع يمكن أن يقاوم ظاهرة الالتصاق الانزلاقي. يعد تنظيف السطح قبل وضع مادة التشحيم أحد أهم المهام التحضيرية. كما نوصي بشدة باستخدام الشحوم السائلة ذات فئة الاتساق NLGI 00. يجب أن تكون كمية الشحوم 30% على الأقل من الحجم بين عمود الدوران والمنفاخ. يتم اشتقاق متطلب آخر لمواد التشحيم من إحكام النظام: نظرًا لأن المنافيخ عادةً ما تكون غير محكمة الإغلاق، لا يمكن استبعاد تكوين التكثيف داخلها بشكل عام. لذلك يجب أن يتمتع زيت التشحيم بمستوى عالٍ من مقاومة الماء ويجب أن يوفر حماية فعالة للغاية من التآكل.
نبذة عن بورنيمان
تقوم شركة Bornemann Gewindetechnik (www.bornemann-gewindetechnik.de) بتصنيع الخيوط من جميع الأشكال والأحجام الخاصة. نحن ننتج حلولاً مخصصة لتكنولوجيا الرفع وتطبيقات الأعمال الفولاذية الهيدروليكية، ومعدات المنصات وصمامات البوابات للسدود، على سبيل المثال لا الحصر. وإلى جانب العمل الصعب عالي الدقة على الخيوط اللولبية الداعمة ومسامير التغذية والخيوط متعددة البداية، فإننا نركز أيضًا على إنتاج مغازل خيوط لولبية كبيرة جاهزة للتركيب ومجموعات صواميل. يمكن استخدام أي نوع من المواد القابلة للتشغيل الآلي كمادة البدء. الأحجام القياسية للمغازل الملولبة يتراوح قطرها من 10 إلى 180 مم ويصل طولها إلى 10 أمتار. تُنتج عملية التصنيع المحسّنة من Bornemann أسطح خيوط ملولبة تحقق جودة مكافئة للخيوط الملولبة الأرضية.
انزلاق العصا والعواقب: ضوضاء فظيعة وزيادة التآكل
ظاهرة الانزلاق اللاصق شائعة أيضاً في الحياة اليومية. عندما تصدر الأبواب صريرًا، أو عندما تصدر العجلات صريرًا على القضبان أو عندما تصدر المساحات صريرًا على الزجاج الأمامي، يكون الاحتكاك الساكن أكبر من الاحتكاك المنزلق. ومع ذلك، في التطبيقات التقنية في البيئات الصناعية على وجه الخصوص، سرعان ما تصبح ظاهرة الانزلاق اللاصق مشكلة: فهي مؤشر على زيادة التآكل ونقص التزييت على الملامح اللولبية (الشكل 3). في الحالات القصوى، يمكن أن تتسبب في حدوث لحام بارد في جميع أنحاء نظام عمود الدوران/الصامولة بالكامل.
| Reibwert µ | معامل الاحتكاك µ |
| Keine Mikroschmiertaschen | لا توجد جيوب تزييت دقيقة |
| -77% | -77% |
| 325 N (0,16 MPa) | 325 N (0,16 MPa) |
| Mikroschmiertaschen | جيوب التشحيم الدقيقة |
| -36 % | -36 % |
| 650 N (0,32 MPa) | 650 N (0,32 MPa) |
| Geschwindigkeit v | السرعة v |
| Keine Mikroschmiertaschen | لا توجد جيوب تزييت دقيقة |
| Ra = 0,05-0,1 µm | Ra = 0,05-0,1 µm |
| Mikroschmiertaschen | جيوب التشحيم الدقيقة |
| Ra = 0,05-0,1 µm | Ra = 0,05-0,1 µm |
| Ap,max = 20µm | Ap,max = 20µm |
| Srad =1,5 mm, Stan =0,5 mm | Srad =1,5 mm, Stan =0,5 mm |
| Aufbau: | التصميم: |
| Tribometer Wazau TRM 5000, Ring-Scheibe | مقياس ترايبومتر وازاو TRM 5000، قرص حلقي |
| Scheibe 1: | القرص 1: |
| D = 82 mm, d= 65 mm, CuAl10Ni5Fe4 | D = 82 mm, d= 65 mm, CuAl10Ni5Fe4 |
| Scheibe 2: | القرص 2: |
| D = 90 mm, d = 55 mm, Stahl vergütet | D = 90 mm，d = 55 mm，steel, tempered |
| Schmierstoff: | زيوت التشحيم: |
| Motoröl, 0W30, vollsynthetisch | زيت محرك، 0W30، صناعي بالكامل، 0W30، صناعي بالكامل |
| Geschwindigkeit: | السرعة: |
| 0-9 m/s (Rampe) | 0-9 m/s (ramp) |
| Last: | التحميل: |
| 325/ 650 N (0,16 ( 0,32 MPa) | 325/ 650 N (0.16 ( 0.32 MPa) |
| Fn | Fn |
| M(Fr) | M(Fr) |