مقدمة: تتطلب السبائك المستخدمة لإنتاج الآلات الثقيلة الجديدة أن تلبي خصائص وظيفية عالية، وفي كثير من الحالات تحتاج إلى امتلاك أنواع مختلفة من مقاومة التآكل.

تنتمي الفولاذ المصبوب منخفض السبائك إلى مجموعة واسعة من سبائك الحديد التي تستخدم في الأجزاء المعرضة لأحمال ثقيلة. لها العديد من التطبيقات في الهندسة الميكانيكية بما في ذلك الآلات المتينة للتعدين وهندسة الطاقة (مثل آلات التعدين، الكسارات، اللوادر، المطاحن، إلخ). يتم إنتاج هذه الأجزاء المصبوبة بشكل أساسي باستخدام الفولاذ المصبوب ذي الحبيبات الدقيقة المرتبط بالاختراع الأمريكي المسجل لفولاذ الجسيمات مثل HY100 أو درجة T1.

في كلية المسابك بجامعة سيليزيا للتكنولوجيا، بُذلت جهود لاستخدام الفولاذ المصبوب منخفض السبائك من درجة L2HGSNM لتصنيع أجزاء آلات التعدين الثقيلة. هذه السبيكة هي من مجموعة الفولاذ المصبوب المقاوم للتآكل والذي يتميز بمتانة ميكانيكية عالية (Rm > 1300 ميجا باسكال، Re > 1100 ميجا باسكال) ومطيلية منخفضة نسبياً (A5 = %6). ونظراً لهذه الخاصية، تم التركيز على تحسين التركيب الكيميائي وتقنية إنتاج هذه السبيكة لتعزيز خصائص المطيلية.

غالباً ما تتعرض المسامير والجلب المستخدمة في المفاصل المتحركة للآلات الثقيلة، والتي تخضع لأحمال عالية ومتغيرة، لتراكم الغبار والبيئة المالحة. في آلات التعدين، تكون الوصلات والروابط الحركية بين أذرع العمل والغطاء في مثل هذه الظروف، مما يعرضها للتآكل والتآكل الكاشط الشديد. في كلية المسابك بجامعة سيليزيا للتكنولوجيا، وبعد دراسة خصائص مجموعات الفولاذ المصبوب، تحول الاهتمام نحو فولاذ أدوات المصبوبة، وخاصة الفولاذ المصبوب المحتوي على الكروم.

يشرح البحث الحالي نتائج التآكل الكاشط للفولاذ المصبوب منخفض السبائك والمحتوي على الكروم، والتي تم إعدادها في ظروف مخبرية وصناعية.

 

المواد وطريقة الاختبار

 

تم إجراء اختبارات التآكل على الفولاذ المصبوب منخفض السبائك الذي تم إعداده في ظروف مخبرية (K7,K6,K4) والمنتج في ظروف صناعية (KL). تم إعداد سبائك الفولاذ المصبوب المحتوية على الكروم في ظروف مخبرية (T8,T7,T6) وتم أيضاً إعداد سبيكة TZ1 في ظروف صناعية.

المصدر: مجلة صناعة المسابك الشهرية

---

 

تصنيف علب التروس (التروس)

 

يتم تصنيف علب التروس في الصناعة إلى نوعين بناءً على سرعة الدوران المدخلة والمخرجة: الرافعة للسرعة والخافضة للسرعة. علب التروس الخافضة للسرعة، في الواقع، تقلل من سرعة الدوران المدخلة وتزيد من عزم الدوران، بينما تؤدي علب التروس الرافعة للسرعة إلى انخفاض في عزم الدوران عن طريق زيادة السرعة المدخلة.

الهدف من استخدام علب التروس هو خفض أو رفع السرعة وعزم الدوران، ونقله من نقطة إلى أخرى أو تغيير اتجاهه. في أنظمة نقل الطاقة النظرية، تكون القدرة بين الآلات المحركة والمتحركة ثابتة، وتتغير القوة وعزم الدوران وفقاً للعلاقة التالية. ولكن في الواقع، يتم فقدان جزء من القدرة المدخلة بمقدار الكفاءة.

$القدرة=السرعةالدورانية\times عزمالدوران$

$عزمالدورانالمخرج\times سرعةالدورانالمخرجة=الكفاءة\times عزمالدورانالمدخل\times سرعةالدورانالمدخلة$

في الصناعات الثقيلة، تستخدم علب التروس بشكل أساسي لزيادة عزم الدوران، ولهذا السبب، تستحوذ علب التروس الخافضة للسرعة على حصة أكبر من معدات نقل القدرة. بصرف النظر عن خفض أو زيادة السرعة، يتم تصنيف علب التروس إلى الأنواع التالية بناءً على ترتيب محاور الدخل والخرج:

• محاور متوازية أو مباشرة (inline gearboxes): علب تروس تكون محاورها المدخلة والمخرجة متوازية وعلى امتداد خط مستقيم واحد.
• محاور متوازية (parallel shafts): علب تروس تكون محاورها المدخلة والمخرجة متوازية.
• محاور متعامدة (right angle): علب تروس يكون المحور المدخل فيها عمودياً على المحور المخرج.

بالطبع، توجد أيضاً علب تروس تكون محاورها المدخلة والمخرجة ليست متوازية ولا متعامدة، ولها زوايا أخرى. عند تصميم أنظمة نقل القدرة، يتبع المهندس المصمم الإجراء التالي:

• قد يختار نوعين أو أكثر من علب التروس بناءً على عزم الدوران والسرعة المطلوبين.
• من خلال فحص العوامل المختلفة، يحدد النوع الذي يتمتع بأفضل الخصائص للتطبيق المطلوب.

بالإضافة إلى المواصفات الفنية، يتم أيضاً أخذ العوامل التالية في الاعتبار:

• التكلفة المالية
• قيود المساحة المستخدمة
• التهوية والتبريد
• تكاليف الصيانة والإصلاح

لكل نوع من أنواع علب التروس مزايا خاصة به، يشار إلى بعضها بإيجاز أدناه.

• علب التروس اللولبية بمحاور متوازية:
  • كفاءة عالية
  • نقل قوى عالية جداً
  • إمكانية استخدام محامل تتحمل قوى عالية
  • ترتيب أمثل ومضغوط وفعال
  • مناسبة لتطبيقات مثل المطاحن الكروية، الأفران الدوارة، آلات البثق (extruders)، الناقلات، إلخ.
• علب التروس اللولبية بمحاور متراصفة:
  • كفاءة عالية
  • قدرة تحمل عالية للقوى المتدلية
  • موثوقية تشغيل عالية
  • مناسبة للخلاطات، الناقلات الحلزونية، الناقلات، إلخ.
• علب التروس المخروطية-اللولبية بمحاور متعامدة:
  • استخدام أمثل للمساحة
  • إمكانية إنشاء نسب تحويل عالية
  • تحمل عزم دوران ثقيل
  • كفاءة عالية
  • مناسبة للناقلات، المصاعد، الخلاطات، أبراج التبريد، إلخ.
• علب التروس الكوكبية:
  • استخدام أمثل للمساحة
  • تحمل عزم دوران عالٍ
  • كفاءة عالية
  • مناسبة لتوربينات الرياح، المطاحن الأسطوانية، دوران الرافعات والرافعات الشوكية، إلخ.
• علب التروس الدودية:
  • استخدام أمثل للمساحة
  • نسبة تحويل عالية جداً في كل مرحلة
  • تشغيل سلس وخالي من الاهتزازات
  • سعر منخفض جداً
  • بناءً على تصميم زوايا التروس، يمكنها منع الحركة العكسية.
  • نظراً لكفاءتها المنخفضة جداً، تستخدم هذه الأنواع من علب التروس عادةً في التطبيقات الخفيفة أو الثقيلة ذات دورات العمل القصيرة.

---

 

محامل الأسطوانة الحلقية CARB®

 

لكل نوع من أنواع المحامل خصائص ومزايا بناءً على تصميمه تجعله مناسباً إلى حد ما لتطبيق معين. على سبيل المثال، يمكن لمحامل الكرات ذات الأخدود العميق أن تتحمل الأحمال الشعاعية والمحورية المتوسطة. الاحتكاك في هذه المحامل منخفض، ومن الممكن إنتاجها بدقة عالية وبتصاميم قليلة الضوضاء. لذلك، تُستخدم هذه المحامل على نطاق واسع في المحركات الكهربائية الصغيرة والمتوسطة.

يمكن لمحامل الأسطوانة الكروية والحلقية أن تتحمل الأحمال الثقيلة كما أنها ذاتية المحاذاة (تتكيف مع عدم المحاذاة بين المحور والمقعد). هذه الخصائص تجعلها مناسبة للاستخدام في الصناعات الثقيلة حيث توجد أحمال ثقيلة، وتشوهات في المحور، وعدم محاذاة. في هذا النقاش، سنقوم بمراجعة مزايا استخدام محامل الأسطوانة الحلقية.

المصادر:

• Why-SKF—CARB-toroidal-roller-bearings—06550_2-EN
• The SKF total shaft solution for industrial—6185EN
• SKF rolling bearings catalogue_tcm_12-121486
• SKF_bearing_ maintenance-handbook
• WWW.SKF.COM

 

محمل الأسطوانة الحلقي CARB®

 

محمل الأسطوانة الحلقي CARB® هو محمل أسطوانة شعاعي، وهو اختصار لـ Compact Aligning Roller Bearing، أي محمل أسطوانة مضغوط ذاتي المحاذاة، وتم تقديمه لأول مرة من قبل شركة SKF في عام 1995.

يتميز هذا المحمل بصف واحد من البكرات الطويلة الشبكية ذات القوس المنخفض والمتماثل، والتي تجمع بين القدرة على المحاذاة الذاتية للمحامل الكروية والقدرة على الإزاحة المحورية للمحامل الأسطوانية، مما يمنحه استخداماً عالياً جداً، ويمكن أن يكون له أيضاً مقطع عرضي صغير مشابه لمحامل الإبر.

 

المحامل المفتوحة (بدون حواجز مانعة للتسرب)

 

تُنتج محامل CARB® بثلاثة تصاميم: مع قفص، وبدون قفص، ومع حواجز مانعة للتسرب. تكون قدرة تحمل الحمولة في التصميم الذي لا يحتوي على قفص أكبر بشكل ملحوظ من المحامل ذات القفص. في جميع التصاميم الثلاثة، تتوفر الحلقة الداخلية بشكلين: أسطواني ومخروطي، ويُشار إلى الأخير باللاحقة K.

 

المحامل ذات الحواجز المانعة للتسرب

 

هذه المحامل تحتوي على حواجز مانعة للتسرب على كلا الجانبين ومليئة بشحم طويل الأمد لدرجات الحرارة العالية. لا تحتاج هذه المحامل إلى صيانة أو إصلاحات، ويمكن أن تعمل في نطاق درجة حرارة من -40°C إلى +150°C. يتم ملء أكثر من 70% إلى 100% من المساحة الداخلية لهذه المحامل بالشحم.

 

الخلوص الداخلي

 

تُنتج محامل CARB® بشكل قياسي بخلوص عادي، ولكن معظمها يتوفر بخلوص أكبر مثل C3، وأحياناً C4 أو C5. النقطة المهمة هي أن الخلوص الداخلي في هذه المحامل ينخفض نتيجة للإزاحة المحورية لحلقة واحدة بالنسبة للحلقة الأخرى، ولأن هذه المحامل تُستخدم في أغلب الأحيان مع المحامل الكروية. يكون خلوصها في الفئة المماثلة أكبر من خلوص المحامل الكروية، ونتيجة للإزاحة بنسبة %6 إلى %8 من عرض المحمل، يتم تقليل خلوص محامل CARB وتصبح متساوية مع المحامل الكروية. كلما زادت الإزاحة من مركز البكرات إلى الخارج، انخفض الخلوص.

 

عدم المحاذاة

 

أقصى قدر من عدم المحاذاة دون أن يكون له تأثير سلبي أثناء التشغيل هو 0.5 درجة. إذا زادت عن هذا المقدار، فستؤدي إلى زيادة الاحتكاك وتقليل عمر المحمل. بالنسبة لمحامل CARB® ذات القفص النحاسي المصنوع بالآلة (اللاحقة MB)، يجب ألا يتجاوز عدم المحاذاة أبداً 0.5 درجة.

كما أن عدم المحاذاة يسبب إزاحة محورية للبكرات واقترابها من جانب إحدى حلقات المحمل، مما قد يؤدي في النهاية إلى تقليل مقدار الإزاحة المحورية المسموح بها.

 

الإزاحة المحورية

 

يمكن أن تكون الإزاحة المحورية ناتجة عن التمدد الحراري أو الانحراف في وضع المحمل. في حالة حدوث إزاحة، يحدث انخفاض في الخلوص، وعندما لا يكون هذا الخلوص كافياً، قد تبرز البكرات من جانب الحلقة أو تلامس حلقة القفل أو المانع للتسرب.

 

القفص

 

تتوفر محامل CARB® ذات القفص بأربعة أنواع من القفص، اعتماداً على نوع التطبيق:

• قفص من نوع النافذة مصنوع من مادة البولي أميد 4.6 ويُشار إليه باللاحقة TN9 في الرقم الفني، ويمكن أن يعمل حتى درجة حرارة +120°C.
• قفص من نوع النافذة مصنوع من الفولاذ المضغوط ويتوسطه البكرات، بدون لاحقة في الرقم الفني.
• قفص من نوع النافذة مصنوع من النحاس المصنوع بالآلة ويتوسطه البكرات، مع اللاحقة M في الرقم الفني.
• قفص من النحاس المكون من قطعتين مصنوع بالآلة ويتوسطه الحلقة الداخلية، مع اللاحقة MB في الرقم الفني.

 

الرقم الفني للمحمل

 

تتضمن جميع المحامل القياسية رقماً فنياً رئيسياً يتكون من 3 أو 4 أو 5 أرقام أو مزيج من الحروف والأرقام. في محامل CARB، يكون الرقم الفني على النحو التالي:

XXXXC

حيث يشير الحرف C إلى محمل CARB. بعد الحرف C، يشير الرقمان التاليان إلى سلسلة أبعاد ISO، وهي رمز يمكن الحصول عليه بدقة بالرجوع إلى جداول المحامل. من هذين الرقمين، يحدد الرقم الأول سلسلة العرض ويحدد الرقم الثاني سلسلة القطر.

يشير الرقمان الثالث والرابع إلى القطر الداخلي، والذي يتم الحصول عليه بضربه في الرقم 5 للحصول على القطر الداخلي بالملليمتر.

مثال: C 123 حيث 22 هو سلسلة الأبعاد والقطر الداخلي هو $d=13\times 5=75$ ملم.

 

الواحق في الرقم الفني لمحامل CARB®:

 

• C2: خلوص شعاعي داخلي أقل من العادي
• C3: خلوص شعاعي داخلي أكبر من العادي
• C4: خلوص شعاعي داخلي أكبر من C3
• C5: خلوص شعاعي داخلي أكبر من C4
• CS5: حاجز مانع للتسرب من مطاط الأكريلونيتريل بيوتادين المهدرج (HNBR) المقوى بصفائح فولاذية على جانب واحد من المحمل.
• 2CS5: حاجز مانع للتسرب من نوع CS5 على جانبي المحمل، مملوء بنسبة تتراوح بين 70% إلى 100% من شحم مقاوم للحرارة.
• HA3: حلقة داخلية فولاذية مقواة سطحياً
• K: حلقة داخلية مخروطية، بزاوية 1:12
• K30: حلقة داخلية مخروطية، بزاوية 1:30
• M: قفص من نوع النافذة من النحاس المصنوع بالآلة ويتوسطه البكرات
• MB: قفص من النحاس من قطعتين مصنوع بالآلة ويتوسطه الحلقة الداخلية
• TN9: قفص من نوع النافذة من البولي أميد 4.6 المقوى بألياف زجاجية ويتوسطه البكرات
• V: مجموعة بكرات بدون قفص
• VE204: محمل معدل لإزاحة محورية أكبر
• VG114: قفص من الفولاذ المقسى سطحياً ويتوسطه البكرات

مثال: C 2310KV/C3

نوع المحمل هو CARB لأنه يبدأ بالحرف C. سلسلة أبعاده هي 23، والتي يمكن الحصول على قطرها الخارجي وعرضها بالرجوع إلى جداول المحامل. قطرها الداخلي هو 50 مم، والحرف K يشير إلى أن الحلقة الداخلية مخروطية بنسبة 1:12، والحرف V يشير إلى أنه بدون قفص، مما يعني أن به بكرات فقط ويمكنه تحمل حمولة عالية جداً، وC3 يشير إلى فئة الخلوص.

 

الحل الجديد من SKF، في الترتيبات العائمة باستخدام محامل CARB®

 

يتطلب ترتيب المحامل في مكون دوار للآلة مثل المحور، بشكل عام، محملين لتثبيت وتأمين المكونات الدوارة محورياً وشعاعياً بالنسبة لغلاف الآلة الثابت. اعتماداً على نوع التطبيق والحمولة ودقة الحركة المطلوبة والتكاليف، قد يكون ترتيب المحمل على النحو التالي:

• ترتيب محمل ثابت ومحمل عائم
• ترتيب محمل قابل للتعديل
• ترتيب محمل عائم

المصدر: مجلة الصيانة في الصناعة الشهرية