هل التحميل المسبق للمحامل الكروية ذات الأخدود العميق ضروري لأداء عالي السرعة

1. مبدأ العمل والتخليص الداخلي للمحامل الكروية ذات الأخدود العميق

الدولة القياسية محامل الكرات الأخدود العميق تم تصميم محامل الكرات ذات الأخدود العميق في المقام الأول لتحمل الأحمال الشعاعية، وتتكون من حلقة داخلية وحلقة خارجية وكرات فولاذية وقفص. في حالتها الأصلية في المصنع، تكون هذه المحامل عادةً التخليص الداخلي مما يعني وجود فجوة مادية صغيرة بين الكرات والمجاري المائية. يعوض هذا التصميم حالات التداخل أثناء التثبيت والتمدد الحراري المعدني أثناء التشغيل، مما يمنع المحمل من الانغلاق. الفرق بين التخليص والتحميل المسبق

• حالة التخليص: عندما يتم تفريغ المحمل أو تحميله بشكل خفيف، يكون هناك مساحة مادية بين الكرات والمجاري المائية. يتم تقليل عزم الاحتكاك إلى الحد الأدنى، ولكن دقة الدوران والصلابة منخفضة نسبيًا.
• حالة التحميل المسبق: يتم تطبيق قوة محورية أو شعاعية دائمة من خلال الوسائل المادية لجعل الكرات والمجاري المائية في اتصال وثيق. بمجرد دخول محمل الكرات ذو الأخدود العميق إلى حالة التحميل المسبق، يتم التخلص من الخلوص الداخلي، وتكون العناصر الدوارة تحت الضغط، مما يعزز استقرار النظام.

جدول مقارنة الخلوص الداخلي مقابل معلمات التحميل المسبق

النقطة الفنية: تستخدم عادة محامل الكرات الأخدود العميق C3 (كبير) , CN (قياسي) أو C2 (صغير) درجات التخليص. في التطبيقات التي تتطلب التحميل المسبق، عادةً ما يتم اختيار نماذج الخلوص القياسية أو الصغيرة لتحقيق حالة العمل المثالية من خلال تعديل الإزاحة المحورية.

2. معايير التحديد للتحميل المسبق للمحامل ذات الأخدود العميق

في تصميم النظام الميكانيكي، لا تتطلب محامل الكرات ذات الأخدود العميق دائمًا التحميل المسبق. يعتمد ما إذا كان سيتم تطبيق قوة التحميل المسبق في المقام الأول على المتطلبات المحددة لـ الدقة والسرعة والاستقرار من التطبيق.

سيناريوهات التحميل المسبق غير الإلزامية

في السيناريوهات الشائعة التالية، تعمل محامل الكرات ذات الأخدود العميق عادةً مع التخليص الإيجابي ولا تتطلب التحميل المسبق:

• المحركات الصناعية القياسية: يسمح بحركة محورية طفيفة، مع إعطاء الأولوية لتقليل فقدان الاحتكاك.
• الأجهزة المنزلية: مثل المراوح أو الغسالات، مع التركيز على التكلفة المنخفضة وتوليد الحرارة المنخفضة.
• عمليات النقل منخفضة السرعة: عندما تكون السرعة أقل بكثير من السرعة المحددة، يكون تأثير الخلوص على عمر الخدمة ضئيلًا.

السيناريوهات الخاصة التي تتطلب التحميل المسبق

عندما تتجاوز متطلبات التطبيق قدرات الحمل الأساسية، يجب تطبيق التحميل المسبق على محامل الكرات ذات الأخدود العميق:

• دوران عالي الدقة: للتخلص من الجريان الشعاعي والمحوري، مما يضمن دقة المسار المطلقة لمركز العمود.
• منع "الانزلاق عالي السرعة": في ظل السرعات العالية للغاية والأحمال الخفيفة، قد تنزلق الكرات بدلاً من التدحرج بسبب القصور الذاتي. يوفر التحميل المسبق الحد الأدنى الضروري من الحمل لمنع تلطيخ مجرى السباق.
• تعزيز الصلابة: عند التعرض لأحمال متناوبة أو أحمال ناتئة، فإن التحميل المسبق يقلل من انحراف العمود.
• متطلبات الحد من الضوضاء: للتخلص من ضجيج تأثير الكرات التي تدخل منطقة التحميل، مما يجعل التشغيل أكثر سلاسة.

مقارنة معلمات التشغيل: التحميل المسبق مقابل التخليص

3. الطرق الأساسية لتحقيق التحميل المسبق في محامل الكرات ذات الأخدود العميق

في تطبيق محامل الكرات ذات الأخدود العميق، يتم تقسيم تقنيات التحميل المسبق بشكل أساسي إلى التحميل المسبق المحوري و التحميل المسبق الشعاعي .

التحميل المسبق الربيع

هذه هي طريقة التحميل المسبق الأكثر شيوعًا لمحامل الكرات ذات الأخدود العميق. عادةً ما يتم وضع الزنبرك الموجي أو الزنبرك الحلزوني على جانب الحلقة الخارجية أو الداخلية.

• المبدأ: يوفر الزنبرك ضغطًا محوريًا ثابتًا، مما يدفع الكرات إلى جانب واحد من مجرى السباق.
• المزايا: تظل قوة التحميل المسبق ثابتة بشكل أساسي حتى لو تغيرت أبعاد المكونات قليلاً بسبب التمدد الحراري؛ ممتاز لقمع الاهتزاز بسرعات عالية.
• العيوب: صلابة النظام أقل مقارنة بالتحميل المسبق الثابت.

التحميل المسبق الثابت (تحديد موضع التحميل المسبق)

يتم ضبط الموضع النسبي للمحامل باستخدام مكونات ميكانيكية مثل صواميل القفل أو الفواصل أو الأغطية الطرفية الدقيقة.

• المبدأ: يتم إنشاء الإزاحة النسبية بين زوج من محامل الكرات ذات الأخدود العميق عن طريق تشديد الجوز أو سمك الفاصل الطحن للتخلص من الخلوص الداخلي.
• المزايا: يوفر صلابة عالية للغاية للنظام ويمكنه تحمل لحظات الإمالة الكبيرة.
• العيوب: حساسة للغاية للتمدد الحراري. إذا توسع العمود، يمكن أن تزيد قوة التحميل المسبق بشكل حاد.

مقارنة المعلمات: التحميل المسبق الربيعي مقابل التحميل المسبق الثابت

التحميل المسبق الشعاعي

يتحقق من خلال تناسب التدخل .

• الطريقة: اختيار محامل ذات خلوص صغير (على سبيل المثال، مجموعة C2) وزيادة التداخل بين العمود/الحلقة الداخلية أو المبيت/الحلقة الخارجية لتوسيع الحلقة الداخلية أو تقليص الحلقة الخارجية.
• ملحوظة: تتطلب هذه الطريقة تفاوتات تصنيعية صارمة للغاية.

4. تأثيرات التحميل المسبق على أداء محمل الكرات ذو الأخدود العميق

الآثار الإيجابية للتحميل المسبق

• توزيع الحمل الأمثل: بمجرد تطبيق التحميل المسبق، تتصل جميع الكرات بمجرى السباق، مما يؤدي إلى توزيع الحمل بالتساوي عبر عدد أكبر من العناصر المتدحرجة.
• تقليل الحركة غير المنضبطة: يعمل التحميل المسبق على التخلص من التشغيل المحوري والتشغيل الشعاعي، مما يضمن تزامنًا عاليًا وارتعاشًا منخفضًا.
• قمع الضوضاء: ومن خلال القضاء على الفجوات التي تؤدي إلى تصادم المكونات، يتم تقليل الاهتزازات عالية التردد والقعقعة المعدنية.

مخاطر الآثار السلبية

• ارتفاع سريع في درجة الحرارة: التحميل المسبق يزيد من عزم الدوران الاحتكاكي. زيادة الاحتكاك يؤدي مباشرة إلى زيادة توليد الحرارة.
• تقصير مدة الخدمة: إذا تجاوزت قوة التحميل المسبق الحد التصميمي، فإن الضغط الداخلي يزداد بشكل حاد، مما يتسبب في تقشر التعب المبكر.

اتجاهات معلمات الأداء في ظل مستويات التحميل المسبق المختلفة

5. الأسئلة الشائعة حول محامل الكرات ذات الأخدود العميق

س 1: هل يمكن للمحامل الكروية ذات الأخدود العميق التعامل مع التحميل المسبق العالي مثل المحامل الكروية ذات الاتصال الزاوي؟

ج: لا. زاوية الاتصال الأولية لمحمل كرة الأخدود العميق هي 0 درجة. إن تطبيق التحميل المحوري الزائد يجبر الكرات على حواف مجرى السباق، مما يخلق ضغوطًا على الحواف تؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة والفشل المبكر.

س2: كيف يمكنني تحديد ما إذا كان التحميل المسبق على محمل كروي ذو أخدود عميق مناسبًا أم لا؟

ج: يمكن تحديد ذلك من خلال "عزم الاحتكاك" و"ارتفاع درجة حرارة التشغيل".

• بدء اختبار عزم الدوران: يجب أن يكون الدوران سلسًا؛ يجب أن يكون عزم الدوران أعلى قليلاً من حالة عدم التحميل المسبق ولكن بدون مقاومة ملحوظة.
• مراقبة درجة الحرارة: يجب أن تستقر درجة الحرارة بعد 30-60 دقيقة. إذا استمر في الصعود، يكون التحميل المسبق مفرطًا.

س 3: كيف أختار مقدار قوة التحميل المسبق عند استخدام الزنبرك؟

ج: يتم تقديره بشكل عام بناءً على تصنيف الحمل الثابت الأساسي (C0) للمحمل:

• التحميل المسبق الخفيف: 0.005 × C0 إلى 0.01 × C0
• التحميل المسبق المتوسط: 0.01 × C0 إلى 0.02 × C0

س 4: كيف تؤثر درجة الحرارة المحيطة على التحميل المسبق للمحامل الكروية ذات الأخدود العميق؟

ج: له تأثير كبير على التحميل المسبق الثابت. يمكن أن يؤدي التمدد الحراري للعمود إلى زيادة قوة التحميل المسبق بشكل كبير. في المقابل، فإن التحميل الربيعي غير حساس للتغيرات في درجات الحرارة، مع تقلبات القوة عادة أقل من 5%.

س 5: لماذا تصبح بعض محامل الكرات ذات الأخدود العميق أكثر ضجيجًا بعد التحميل المسبق؟

ج: يرجع هذا عادةً إلى "التحميل الزائد" الذي يتسبب في تشوه مجرى القناة أو انهيار طبقة التشحيم. عندما يتجاوز ضغط التلامس قدرة حمل مادة التشحيم، يحدث تلامس من معدن إلى معدن، مما يؤدي إلى أصوات طنين أو طحن عالية التردد.