✍ {autor} · 📅 13 شهریور 1405 · 🌐 aembearings.ir
هوا بسیار گرم است.
در بسیاری از مناطق، کولرها با حداکثر توان کار میکنند، یخچالها فشار بیشتری را تحمل میکنند و یخسازها شاید محبوبترین وسایل در ساختمانها باشند.
در پشت بسیاری از سیستمهایی که به مهار گرما کمک میکنند، قطعاتی قرار دارند که اکثر مردم هرگز به آنها فکر نمیکنند: بلبرینگها.
بلبرینگها از موتورها، فنها، دمندهها، پمپها، کمپرسورها و سایر تجهیزات دوار که هوا و سیالات را به حرکت درمیآورند، پشتیبانی میکنند. اما در حالی که این ماشینها برای خنککردن ساختمانها و فرآیندها کار میکنند، بلبرینگهای آنها با چالش حرارتی خاص خود مواجه هستند.
و این چالش بسیار فراتر از سیستمهای تهویه مطبوع و سردخانه است.
حتی در بلبرینگهای غلتشی که برای کاهش اصطکاک طراحی شدهاند، مقداری اصطکاک و در نتیجه تولید گرما اجتنابناپذیر است.
در یک بلبرینگ غلتشی، دمای کارکرد تحت تأثیر چیزی فراتر از شرایط محیطی است.
بار، سرعت، پیشبار یا ترخیص داخلی، نوع و مقدار روانکننده، اصطکاک آببند، همراستایی و گرمای تولید شده توسط قطعات مجاور همگی میتوانند در شرایط حرارتی عملکرد بلبرینگ نقش داشته باشند.
این موضوع اهمیت دارد زیرا دما سیستم را تغییر میدهد.
با افزایش دمای بلبرینگ، حلقهها، عناصر غلتشی، شفت و محفظه منبسط میشوند.
از آنجا که این قطعات لزوماً با سرعت یکسان منبسط نمیشوند یا دمای یکسانی را تجربه نمیکنند، ترخیص کارکرد یا پیشبار بلبرینگ میتواند تغییر کند.
در یک کاربرد دقیق، این تغییر میتواند بر اصطکاک، سفتی، دقت چرخش و در نهایت عمر بلبرینگ تأثیر بگذارد.
روانکاری متغیر دیگری را اضافه میکند. ویسکوزیته گریس و روغن با افزایش دما کاهش مییابد. اگر ویسکوزیته روانکننده برای سرعت کارکرد، بار و شرایط تماس بسیار کم شود، فیلم روانکننده جداکننده سطوح غلتشی میتواند ناکافی شده و خطر سایش و آسیب سطحی را افزایش دهد.
اما روانکاری بیشتر لزوماً بهتر نیست.
در بلبرینگهای روانکاری شده با گریس، پر شدن بیش از حد گریس میتواند آشفتگی و کشش را افزایش داده و گرمای اضافی تولید کند؛ دقیقاً همان شرایطی که طراح سعی در کنترل آن دارد.
دما صرفاً چیزی نیست که برای بلبرینگ اتفاق میافتد. میتواند نحوه عملکرد بلبرینگ را تغییر دهد.
طراحی بلبرینگ یک عمل متعادلسازی است.
در یک بعدازظهر گرم مرداد، تجهیزات دارای بلبرینگ در اطراف ما در حال کار هستند.
سیستمهای تهویه هوا از موتورها و دمندهها برای گردش هوای شرطی شده در ساختمانها استفاده میکنند. فنها حجم عظیمی از هوا را در تأسیسات صنعتی جابهجا میکنند. پمپها سیالات خنککننده را به گردش درمیآورند. سیستمهای سردخانه و کمپرسور غذا، نوشیدنیها و فرآیندهای تولید را در دماهای کنترل شده نگه میدارند.
حتی یخچال و یخساز در اتاق استراحت نیز به موتورهای کوچک و قطعات دوار وابسته هستند که وظیفه خود را به طور قابل اعتماد انجام میدهند.
این کاربردها از نظر اندازه و شرایط کاری بسیار متفاوت هستند، اما نیاز مهم مشترکی دارند:
حرکت قابل اعتماد، ساعت به ساعت.
و به طور فزاینده، فناوری دیگری که به سرعت در حال رشد است، با نسخه خاص خود از همین چالش مواجه است.
سرعت چرخش بالاتر میتواند تولید گرمای اصطکاکی را افزایش دهد و هندسه بلبرینگ، طراحی قفسه، روانکاری و آببندی را به طور فزایندهای مهم میسازد.
برای مثال، یک آببند تماسی میتواند محافظت ارزشمندی در برابر آلودگی ایجاد کند، اما تماس بین لبه آببند و حلقه دوار نیز اصطکاک تولید میکند. در کاربردی که محافظت در برابر آلودگی حیاتی است، این مبادله ممکن است کاملاً مناسب باشد. با این حال، در یک کاربرد دقیق با سرعت بالا، طراح ممکن است نیاز به ارزیابی داشته باشد که آیا سپر، آببند غیرتماسی یا رویکرد آببندی دیگر تعادل بهتری ارائه میدهد.
همین اصل در مورد انتخاب روانکننده و مقدار پر کردن صدق میکند.
به ندرت ویژگی واحدی به نام "بهترین بلبرینگ" وجود دارد. طراحی بلبرینگ مجموعهای از مبادلات مهندسی بر اساس نیازهای واقعی کاربرد است.
"دما صرفاً چیزی نیست که برای بلبرینگ اتفاق میافتد. میتواند نحوه عملکرد بلبرینگ را تغییر دهد."
رباتهای انساننما مشکل حرارتی را به ویژه جذاب میکنند زیرا چندین قطعه تولیدکننده گرما میتوانند در یک مفصل جمعوجور مشترک قرار گیرند.
یک مفصل ممکن است موتور الکتریکی، گیربکس یا انتقالدهنده، بلبرینگها، انکودر، قطعات ترمز و الکترونیک را درون یک محفظه بسیار محدود ترکیب کند. گرمای تولید شده توسط یک قطعه به طور منظم از سایر قطعات جدا نمیماند.
در عین حال، ممکن است از سیستم بلبرینگ خواسته شود که سفتی بالا، اصطکاک کم و دقت چرخش دقیق را در حین تحمل بارهای شعاعی، محوری و گشتاوری فراهم کند.
بنابراین برای یک مفصل رباتیک، مهندسان بلبرینگ را صرفاً بر اساس ظرفیت بار انتخاب نمیکنند.
آنها همچنین ممکن است نیاز به در نظر گرفتن داشته باشند:
سفتی
پیشبار
گشتاور راهاندازی و دورانی
سرعت
روانکاری
آببندی
فضای بستهبندی
دقت
چرخه کاری
و دما
این متغیرها با یکدیگر تداخل دارند.
به عنوان مثال، افزایش پیشبار میتواند سفتی سیستم را افزایش دهد، اما پیشبار بیش از حد نیز میتواند اصطکاک و تولید گرما را افزایش دهد. افزایش اثربخشی آببندی ممکن است مقاومت در برابر آلودگی را بهبود بخشد، اما ممکن است گشتاور را نیز افزایش دهد. کاهش فضای بستهبندی فضای ارزشمندی را ذخیره میکند، اما قطعات را متمرکز کرده و مدیریت حرارتی را دشوارتر میسازد.
اینجاست که انتخاب بلبرینگ به مهندسی سیستم تبدیل میشود.
این چالش منحصر به رباتیک نیست.
با کوچکتر، سریعتر و قدرتمندتر شدن تجهیزات، مهندسان دائماً خواستار دستیابی به عملکرد بیشتر در فضای کمتر هستند.
بلبرینگهای مینیاتوری ممکن است درون انکودرهای دقیق کار کنند. بلبرینگهای مقطع نازک میتوانند به کاهش فضای بستهبندی کمک کنند. بلبرینگهای غلتک ضربدری و چهار نقطه تماس میتوانند از شرایط بارگذاری پیچیده در مجموعههای جمعوجور پشتیبانی کنند. بلبرینگهای تکیهگاه پیچگلولهای حرکت خطی دقیق را امکانپذیر میکنند.
خود بلبرینگ ممکن است قطعهای نسبتاً کوچک باشد، اما تعامل آن با سیستم اطراف میتواند تأثیر قابل توجهی بر عملکرد داشته باشد.
به همین دلیل است که انتخاب موفق بلبرینگ با درک کاربرد آغاز میشود، نه صرفاً انتخاب یک شماره قطعه از کاتالوگ.
چه یک دستگاه هواساز باشد که در گرمترین بعدازظهر سال کار میکند، چه یک مفصل جمعوجور که حرکت یک ربات انساننما را کنترل میکند، دما یک مشخصه جداگانه نیست. با سرعت، بار، روانکاری، ترخیص، پیشبار، آببندی و قطعات اطراف تداخل دارد.
درک این روابط بخشی از طراحی حرکت قابل اعتماد است.
پس دفعه بعد که در یک بعدازظهر ۳۵ درجه وارد یک ساختمان دارای تهویه مطبوع شدید، شاید بهتر است از ماشینآلاتی که بیسروصدا در پشت صحنه کار میکنند، قدردانی کنید.
در جایی در داخل، تعداد زیادی بلبرینگ بسیار پرکار، روزی بسیار گرمتر از شما را تجربه میکنند.
منبع: {link}