المثبت / القفص

(أ) قفص فولاذي مضغوط

الاختيار والتطبيقات:

· المحامل الصناعية العامة (محامل كروية ذات الأخدود العميق، محامل الأسطوانة الأسطوانية) – منخفضة التكلفة، حجم عالي.

· نطاق درجات الحرارة المعتدل (-40°م إلى +150°م)، غير حساس لمعظم الزيوت.

· مناسبة للأحمال المتوسطة منخفضة إلى المتوسطة – ليست للسرعات العالية جدا لأن البناء المضغوط ليس متوازنا.

الاحتياطات:

· السطح مغطى بالزنك أو الفوسفات – مقاومة محدودة للصدأ.

· المسافة الكبيرة نسبيا بين العناصر الدوارة والجيوب – يمكن أن تسبب ضوضاء واحتكاكا.

· عند السرعات العالية، قد تسبب القوة الطرد المركزية تشوها أو كسورا.

· الحمل: يمكن حساب القوى الطرد المركزي والقصور الذاتي باستخدام ديناميكا المحمل، لكن تشتت الصلابة للأجزاء المضغوطة يجعل النتائج غير مؤكدة.

· السرعة: يمكن استخدام تحديد السرعة من كتالوجات المحمل، لكن لا يمكن حساب عمر إرهاق القفص بدقة.

· الحياة: لا يوجد نموذج حياة قفص قياسي – عادة ما يفترض نفس عمر الحمل المحسوب (في الواقع غالبا أقصر).

الخبرة مهمة:

· في التطبيقات عالية السرعة، إذا تجاوز ارتفاع درجة الحرارة المقاس 70 درجة مئوية، انتقل إلى قفص آلي.

· درجة الحرارة: خصائص المواد مقابل منحنيات درجة الحرارة متاحة بشكل مفتوح.

· ضوضاء دوران يدوية: أصوات "النقر" تشير إلى تآكل الجيب – مما يقلل من فترات إعادة التشميل.

· الفحص: بقايا التآكل الحمراء على سطح القفص تشير إلى نقص في التزييت أو التشوه.

(ب) نايلون PA66-GF25، مدعمة بالألياف الزجاجية

الاختيار والتطبيقات:

· المحامل الصغيرة إلى المتوسطة، الأجهزة المنزلية، قطع غيار السيارات (ضوضاء منخفضة، تكلفة منخفضة).

· يسمح باتصال طفيف بين العناصر الدوامة والقفص دون توليد جزيئات تآكل معدنية.

· بعض المرونة، لكنها ليست حساسة جدا للتلوث.

الاحتياطات:

· حد صارم لدرجة الحرارة: -30°م إلى +110°م (قصير الأجل 120°م).

· التغيرات البعدية الرطبة (زيادة الحجم بنسبة 0.2-0.5٪ لكل امتصاص 1٪ للرطوبة) قد تسبب تداخلا.

· ليس للفراغ (إخراج الغازات) أو للأحماض القوية/القلويات.

· لا يوجد نموذج حياة إرهاق مقبول على نطاق واسع؛ امتصاص الرطوبة والشيخوخة يجعل الحسابات غير موثوقة.

· يمكن تقدير التشوه الطرد المركزي، لكن لا يمكن قياس الزحف.

· يمكن تقييم السرعة/درجة الحرارة فقط باستخدام حدود المواد - التنبؤ الدقيق بالعمر غير ممكن.

· الحياة: القفص غالبا ما يكون "الحلقة الأضعف" – حيث يحدد جدولة الفحص الأول عند 30-50٪ من عمر الحمل المحسوب.

· الحكم الميداني: إذا انهار القفص أو ظهرت رائحة ذوبان، توقف فورا.

· الحياة التجريبية: تحت الظروف المعدلة، عادة لا تتجاوز 15,000 ساعة - استبدال إلزامي.

الخبرة مهمة:

· انقع القفص مسبقا في رطوبة ودرجة حرارة مستهدفة لمدة 24 ساعة، وقس التغير في أبعاد الجيب.

· يجب أن تكون مادة القفص متوافقة مع مادة التزييت.

(ج) راتنج فينولي - مغلف، مثل "ميكارتا"

الاختيار والتطبيقات:

· محامل عالية السرعة جدا (مغازل أدوات الماكينات الدقيقة، محامل كروية ذات تلامس زاوي).

· كثافة منخفضة، قوى طرد مركزي منخفضة، مرن.

· الدرجات النموذجية: M208، M209 (FAG)، BX (SKF).

الاحتياطات:

· غير مقاوم للماء، ولا مقاوم لدرجات الحرارة العالية (طويل الأمد <110°C).

· هش - يمكن أن ينكسر تحت أحمال الصدمات.

· يجب أن يكون المزلق متوافقا مع راتنج الفينول (تجنب بعض الزيوت الصناعية التي تحتوي على الإستر).

· يوفر المصنعون منحنيات حدود السرعة (مخططات قيمة dn) - ويمكن استخدامها للحساب.

· لا يوجد نموذج عمر قياسي - عادةما يكون نصف عمر المحمل المصمم.

الخبرة مهمة:

· الركض: 4 ساعات بسرعة مصنفة 20٪، تحقق من إطلاق البارود.

· الزيادة المفاجئة في الاهتزاز (التسارع >10 جم) تشير إلى تآكل غير مستقر في القفص.

· تصحيح: ضرب السرعة المحسوبة في 0.9 (تزييت الزيت) أو 0.8 (تزييت الشحم).

(د) PEEK (بولي إيثيركيتون، غالبا معزز بالكربون/ألياف الزجاج)

الاختيار والتطبيقات:

· البيئات القاسية: درجة حرارة عالية (~250°م)، مواد كيميائية قوية، تزييت خال من الزيت.

· المعدات الطبية، تصنيع أشباه الموصلات، محامل الطيران.

· احتكاك منخفض، ضوضاء منخفضة، مقاومة للإشعاع.

الاحتياطات:

· تكلفة عالية جدا (10-20× مقارنة بالنايلون).

· تنخفض القوة بشكل كبير عند درجات الحرارة العالية – حيث تحتاج إلى تقوية للألياف.

· معامل أقل من المعدن – قد يسبب تشوها مرنا مفرطا.

الخبرة مهمة:

· أجرب بسرعة 120٪ لمدة 30 دقيقة في بيئة محاكاة، افحص وجود تشوه.

· القاعدة التجريبية: يجب أن تكون درجة حرارة التشغيل طويلة المدى <80٪ من درجة حرارة انتقال الزجاج (~143°م).

· تبييض سطح القفص يشير إلى عدم توافق مع زيت التشحيم – انتقل إلى زيت PFPE.

· يمكن تقدير عمر القفص باستخدام نماذج ميكانيكا الكسور (انتشار الشقوق).

· يمكن حساب حد السرعة من الكثافة وقيم القوة، باستخدام ديناميكيات FEA + ديناميكا متعددة الأجسام.

(ه) قفص نحاسي مصنع

الاختيار والتطبيقات

· أحمال عالية السرعة متوسطة إلى ثقيلة (المغازل، صناديق التروس عالية السرعة، الشواحن التوربينية).

· احتكاك منخفض طبيعيا ضد العناصر المتدحرجة.

· التوصيل الحراري الجيد يساعد في إزالة حرارة الاحتكاك.

الاحتياطات:

· تكلفة عالية (مصبوبة أو مصنعة من صلب).

· عرضة للتآكل من بعض إضافات المزلق (الكبريت النشط).

· كثافة عالية (≈8.5 جم/سم³) – عند السرعات العالية جدا، تكون القوى الطرد المركزية كبيرة.

الخبرة مهمة:

· يمكن تحديد حد السرعة من قوى طبقة الزيت بين الجيوب والعناصر المتدحرجة.

· تأثيرات الحرارة على القوة متاحة بشكل علني.

· تشير البقع الداكنة على سطح النحاس الأصفر بعد التشغيل إلى تآكل الزيت – تغيير نوع الزيت.

· تسمح درجة الحرارة قصيرة المدى بالوصول إلى 180 درجة مئوية، ولكن فوق 150 درجة مئوية تحقق من الصلابة كل 500 ساعة.

· عامل التصحيح: اضرب الحد من السرعة المحسوبة في 0.85 كهامش أمان عملي.

(و) قفص فولاذي مصنع

الاختيار والتطبيقات:

· محامل كبيرة جدا (أعمدة توربينات الرياح الرئيسية، مطاحن الدرفلة، حلقات الدوران).

· موثوقية عالية، مقاومة للصدمات، نطاق درجات حرارة واسع (-40°م إلى +200°م).

· عادة ما يكون البناء بالمسامير أو قطعة واحدة.

الاحتياطات:

· ثقيلة - قوى طرد مركزية عالية، غير مناسبة للسرعات العالية.

· يتطلب معالجة مضادة للصدأ (فضية، طلاء زنك، أو فوسفات).

· تتطلب دقة عالية في التشغيل لتجنب تعطل عناصر الدوران.

· الفحص: استخدم بورسكوب لفحص حواف الجيب - التشوه البلاستيكي يعني زيادة الصلابة أو تكبير الرذاذ.

· الصيانة: افحص المسامير للتأكد من ارتخاء المسامير كل 2000 ساعة.

الخبرة مهمة:

· تصحيح: السرعة المسموح بها الفعلية = السرعة المحددة المحسوبة × عامل التوازن الحراري (عادة 0.8–0.9).

· تم فحص عمر الإجهاد عند 10⁷ دورات بناء على قوة المادة.

(G) قفص من سبائك الألمنيوم

الاختيار والتطبيقات:

· أعمدة رئيسية لمحركات الطيران، ضواغط عالية السرعة.

· خفيف الوزن (≈2.7 جم/سم³)، وقوة نوعية عالية.

· عادة ما يكون مؤكسدا بقوة لتحسين مقاومة التآكل.

الاحتياطات:

· حساس لتآكل الحقول (بمجرد تلف الطبقة المؤكسدة، يتآكل المعدن الأساسي بسرعة).

· التمدد الحراري الأعلى من الفولاذ - حيث يتطلب التوجه تصميما خاصا عند درجات حرارة عالية.

· ليس للزيوت القلوية أو بيئات مياه البحر.

· الفحص: يجب ألا تتقشر الطبقة المؤكسدة - إذا حدث تقشر، استبدلها فورا.

الخبرة مهمة:

· خلوص التجميع التجريبي: عند درجة حرارة الغرفة، يكون الفراغ الدليل أكبر ب0.02-0.04 مم من أقفاص الفولاذ.

· إذا أظهر طيف الاهتزاز دورانا نصف تردد، قلل السرعة بنسبة 10٪ أو زد تدفق الزيت.

· تحليل العناصر المحدودة معروف جيدا – يمكن حساب الإجهادات الحرارية والطردية بدقة.

· يمكن لنماذج الديناميكا الدوارة التنبؤ باستقرار دوامة القفص.