تأثير الانزلاق المتقطع
تقوم شركة Bornemann Gewindetechnik منذ أكثر من 25 عامًا بتصنيع أعمدة وصواميل ملولبة لجميع الاستخدامات المتنوعة في جميع القطاعات الصناعية. يتمثل أحد محاور التركيز في التصنيع في إنتاج محركات لولبية شبه منحرفة جاهزة للتركيب، تتكون من أعمدة ومجموعات صواميل لمنشآت الرفع الثقيلة، مثل تلك المستخدمة في مجال منشآت الرفع للمركبات السككية، وفي بناء المسارح أو المنصات، وفي صناعة الآلات الخاصة.
تعد أسطح أعمدة اللولب واختيار مادة التشحيم المناسبة ذات أهمية كبيرة لضمان الأداء الموثوق لأجهزة الرفع. ويجب تجنب ما يُعرف بـ ”تأثير الانزلاق المتقطع“. يقول هانز جيريكي-بورنمان (مدير شركة بورنمان لتقنية اللولب): “عندما يتم إبلاغنا بمشاكل في أنظمة الرفع اللولبية، يمكننا عمومًا أن نفترض أن أحد العوامل التالية هو جزء من السبب: جودة سطح المغازل، أو الشوائب، أو موضع تركيب النظام، أو بشكل خاص اختيار مادة التشحيم. لكن في كثير من الحالات، تكون المشكلة مزيجًا معقدًا من عدة عوامل من هذه العوامل. لذلك، يجب مراعاة كل عامل من هذه العوامل بشكل كافٍ عند التصميم”.
تأثير الالتصاق والانزلاق
يصف تأثير الالتصاق والانزلاق (من الكلمتين الإنجليزيتين stick «الالتصاق» و slip «الانزلاق») — والذي يُعرف أيضًا باسم تأثير الالتصاق والانزلاق — الانزلاق المتقطع للأجسام الصلبة التي تتحرك تجاه بعضها البعض. ويمكن أن يحدث هذا التأثير دائمًا عندما يكون احتكاك الالتصاق أكبر من احتكاك الانزلاق.
ويؤدي ذلك، حسب النظام التريبولوجي، إلى إثارة اهتزازات تنبعث منها أصوات من سطح قابل للرنين (مثل ”صرير“ و”صوت احتكاك“ المحاور). ويختفي هذا التأثير في الغالب بمجرد فصل الأجزاء المتلامسة بواسطة مادة وسيطة أو مادة تشحيم. وغالبًا ما يكون تأثير الالتصاق والانزلاق غير مرغوب فيه في التطبيقات التقنية. يمكن ملاحظة التأثيرات السلبية لتأثير الالتصاق والانزلاق في المحامل، والموجهات في التكنولوجيا الخطية، أو في المغازل الملولبة في تكنولوجيا الرفع، من بين أمور أخرى.
رالف فويرتيل (Klüber Lubrication، مدير هندسة التطبيقات): ”في منشآت تقنية الرفع الثقيلة على وجه الخصوص، يمكن أن تؤدي مواد التشحيم غير المناسبة بسهولة إلى حالات نقص التشحيم، مما يتسبب في زيادة التآكل وبالتالي يؤدي إلى تعطل المنشأة قبل الأوان.“ وعادةً ما تظهر الأصوات الصارخة والصرير المذكورة كأعراض مصاحبة يمكن ملاحظتها مباشرةً لهذا النقص في التشحيم.
في أسوأ الأحوال، يمكن أن تؤدي حالات نقص التشحيم هذه إلى حدوث لحامات دقيقة أو لحامات باردة في أنظمة الرفع بأكملها، أو ما يُعرف بـ«التصاق» الصواميل، مما يتسبب في أضرار جسيمة قد تصل إلى تعطل المنشآت المعنية.
وهنا يلعب تزاوج المواد في نظام عمود الدوران والصواميل دورًا حاسمًا. في حالة تزاوج مواد مثل الحديد الزهر والصلب، يمكن أن يؤدي محتوى الحديد في المواد إلى تشجيع اللحام البارد. أما في حالة الجمع بين البرونز والصلب، فيمكن استبعاد اللحام البارد بشكل عام. إذن، ما الذي يجب مراعاته لتجنب حالات نقص التشحيم المخيفة هذه أو ما يُعرف بتأثير الانزلاق المتقطع؟
التوافق مع المواد
يجب أن يكون من الثابت أن مادة التشحيم متوافقة مع مواد الخوار والموانع. وفي حالة عدم وجود هذا التوافق، قد تؤثر مادة التشحيم على هذه المواد وتؤدي، على سبيل المثال، إلى ظهور مسامية أو تشققات أو انتفاخات. وستكون النتيجة حدوث تسربات مع فقدان مادة التشحيم أو دخول الأوساخ. في كلتا الحالتين، لن تتمكن الخوار أو نظام الختم من أداء وظيفتها على النحو المطلوب. يجب إجراء اختبارات التوافق بين مادة التشحيم ومواد الخوار والختم عند درجة الحرارة القصوى المسموح بها للاستخدام لمدة لا تقل عن 168 ساعة، لضمان السلامة في هذا الصدد.
وفقًا لشركة MFB-Technik المصنعة للمنفاخ المطوي، فإن الاختيار الصحيح لمواد المنفاخ المطوي، بالإضافة إلى مراعاة التأثيرات البيئية الخارجية، هي معايير مهمة تؤثر على عمر المنفاخ المطوي، ولكن غالبًا ما يهملها العملاء.
سطح أعمدة اللولب
هناك عدة عوامل تضمن بقاء مادة التشحيم في المكان المطلوب. ومن بينها تضاريس سطح أعمدة اللولب والصواميل، التي تصنعها شركة Bornemann-Gewindetechnik باستخدام تقنية الدوامة. وبذلك يتم تكوين جيوب تشحيم مجهرية على سطح اللولب. تضمن هذه الجيوب أن مادة التشحيم لا يتم دفعها بعيدًا عند التعرض لحمل سطحي مرتفع، بل تبقى في ”الوديان“ الموجودة على السطح، حيث لا تلامسها جوانب الدعم في ملامح الخيوط.
في حالة المغازل الملولبة المصنعة باستخدام طريقة الدرفلة، غالبًا ما يمنع عدم وجود جيوب التشحيم على الجوانب الحاملة لمقاطع الخيوط الملولبة بقاء مادة التشحيم المطبقة عندما تنزلق مقاطع الصواميل فوق المغزل تحت ضغط سطحي مرتفع. فإما أن يتم ضغط مادة التشحيم من الجانب أو يتم دفعها أمام الصامولة. في كلتا الحالتين، يحدث تمزق في طبقة التشحيم، مما يؤدي في البداية إلى ارتفاع درجة الحرارة وظهور ظاهرة الانزلاق المتقطع المصحوبة بأصوات صاخبة في بعض الأحيان، ثم يؤدي لاحقًا إلى تلف آلية اللولب. موريتز فون سودن (مدير المبيعات، Bornemann-Gewindetechnik): ”يأتي العديد من عملائنا من مجال تكنولوجيا الرفع الثقيل. هنا يتم استخدام أعمدة لولبية ذات تصميم دوامي بشكل ثابت لتجنب المشاكل المعروفة الناتجة عن نقص التشحيم“.
كما تلعب قدرة المادة المزلقة نفسها على الالتصاق دورًا مهمًا. وتُحدد هذه القدرة من خلال تركيبة المادة المزلقة، وبالتحديد نوع وكثافة المُكثِّف. علاوة على ذلك، فإن تنظيف السطح قبل تطبيق المادة المزلقة أمر حاسم. فعلى سبيل المثال، لا تساعد بقايا سوائل معالجة المعادن على الالتصاق.
سلوك التدفق
تضمن الهندسة المناسبة لخيوط الصامولة ألا تدفع مادة التشحيم أمامها بل تسحبها فعليًا إلى فجوة التشحيم. ومع ذلك، يمكن أن تنقل مادة التشحيم بعيدًا عن نقطة الاحتكاك أو تنطلق منها بسرعة – ولكن يجب أن تعود إلى مكانها بأسرع ما يمكن. لهذا السبب، توصي Klüber Lubrication باستخدام شحوم متدفقة من فئة القوام NLGI 0، أو الأفضل من ذلك 00. وبالطبع، يجب أن تكون أنظمة المحور محكمة الإغلاق بشكل جيد. يجب أن تملأ كمية الشحم ما لا يقل عن 30٪ من الحجم بين المحور والمنفاخ.
إفراز الزيت
نظرًا لسرعات الانزلاق المنخفضة نسبيًا والضغوط السطحية العالية في نظام الاحتكاك بين صامولة المغزل والمغزل في أنظمة الرفع بالمغزل، لا يمكن أن يتشكل غشاء تشحيم هيدروديناميكي – مما قد يؤدي إلى نقص في التشحيم. في هذه الحالة التشغيلية، تحدد الإضافات بشكل حاسم كفاءة مادة التشحيم. ونظرًا لأن الإضافات مذابة في الجزء الزيتي من شحم التشحيم، يجب أن يفرز شحم التشحيم كمية كافية من الزيت تحت الحمل. وبفضل قابليته الجيدة للتدفق، يصل الزيت بما في ذلك الإضافات بسهولة إلى نقطة الاحتكاك الفعلية، مما يضمن تشحيمًا موثوقًا.
الحماية من التآكل
هناك متطلب آخر يفرضه نظام الإحكام على مادة التشحيم: نظرًا لأن الخرطوم المطوي لا يكون عادةً محكم الإغلاق تمامًا، فلا يمكن استبعاد تكوّن التكثيف داخله من حيث المبدأ. ولهذا السبب، يجب أن تتمتع مادة التشحيم بمقاومة عالية للماء وأن توفر حماية ممتازة من التآكل.
مارك شيليغ (المدير التنفيذي لشركة MFB-Technik Schillig GmbH & Co. KG): ”نحن أيضًا نواجه مشكلة “الماء المتكثف” بانتظام. من حيث المبدأ، “المانع للتسرب لا يعمل”. يجب ضمان تبادل الهواء أثناء الحركة، وإلا فإن الخوار سيتضرر بالتأكيد. يتم استخدام مصافي أو صمامات عالية الجودة لحل هذه المشكلة. يتم نقل الماء المتكثف إلى الخارج عبر فاصل بواسطة الضغط الزائد عند انضغاط الخوار. لقد قمنا بالفعل بتنفيذ حلول متنوعة مع عملائنا”.
تقوم شركة Bornemann-Gewindetechnik GmbH، الواقعة في ديليغسن بالقرب من هيلدسهايم، منذ 25 عامًا بتصنيع الخيوط بجميع أشكالها الخاصة، بالإضافة إلى قطع الخراطة والتفريز، وذلك بفضل 40 موظفًا على مساحة 3800 متر مربع. وتستخدم الشركة جميع المواد القابلة للتشكيل كمواد أولية. علاوة على ذلك، تقدم الشركة خدمة إصلاح المغازل التالفة. تتراوح الأحجام القياسية للمغازل الملولبة بين 10 و180 ملم في القطر وتصل إلى طول 6 أمتار. يمكن الحفاظ على تفاوتات قياسية تبلغ h6 في مراكز المعالجة الحديثة. تتوافق h6 مع قطر عمود يبلغ 100 ملم مع تفاوت يبلغ 99.978 إلى 100 ملم، بحيث يمكن تركيب المحامل الكروية عليها بشكل صحيح. بمساعدة عملية الدوران، يتم الحصول على أسطح ملولبة بجودة صقل. تبلغ مدة التسليم من 2 إلى 3 أسابيع بعد استلام الطلب.