أخبار

محامل محركات الطائرات

محمليكتب

سرعة دوران مغزل محرك الطائرة عالية، ودرجة حرارة الطرف الساخن عالية، ومحمليحتاج المحمل إلى تحمل الحمل المحوري والحمل القطري، لذلك ينقسم إلى فئتين: محمل محور الدفع ومحمل محور الحركة: يستخدم محمل محور الدفع عادةً محمل كروي ثلاثي النقاط ذو تلامس زاوي لتحمل الحمل المحوري والتحكم في الخلوص المحوري للجزء الثابت الدوار؛ تتحمل محامل محور الحركة الأحمال القطرية فقط، ولأن الدوار سيتحرك في الاتجاه المحوري بسبب التمدد والانكماش الحراري،محامل أسطوانيةعادةً ما تُستخدم الحلقات التي لا تحتوي على حدود في الحلقة الخارجية أو الداخلية.

 

عادةً ما تُدار علب تروس ملحقات محركات الطائرات بواسطة تروس مستقيمة، ولا تتحمل المحامل سوى الأحمال الشعاعية، ويكون التمدد الحراري للدوار ضئيلاً، لذامحامل أسطوانيةومحامل كروية ذات أخدود عميقيتم اختيارهم بشكل رئيسي.

 

ينقل صندوق التروس المخفض كمية كبيرة من الطاقة، بعضها يستخدم تروسًا حلزونية، ويجب أن تتحمل المحامل أحمالًا شعاعية ومحورية، لذلكمحامل أسطوانية, محامل كروية ذات أخدود عميقوثلاث نقاطمحامل كروية ذات تماس زاوييتم اختيارهم بشكل رئيسي.

 

تستخدم محركات الطائرات محامل كروية ذات زاوية تلامس ثلاثية النقاط ومحامل أسطوانية.

محامل كروية ذات تلامس بزاوية ثلاثية النقاط

عند تشغيل محرك الطائرة، يتم توليد حمل شعاعي وحمل محوري على المغزل، وعادة ما يتم وضع مجموعة من محامل الكرات عند نقطة الارتكاز أمام المغزل لتحمل الحمل الشعاعي الناتج عن تراكب القوة غير المتوازنة لكل عمود والدوران عالي السرعة، وفي الوقت نفسه تحمل فرق الحمل المحوري بين القوة الهوائية للمروحة والضاغط للأمام والقوة الهوائية للتوربين للخلف.

 

بالمقارنة بين بنية محامل الكرات ذات الأخدود العميق ومحامل الكرات ذات التلامس الزاوي ثلاثي النقاط، فإن مركز أخدود الحلقة الداخلية لمحمل الكرات ذي التلامس الزاوي ثلاثي النقاط مزود بانحراف محوري Lo، مما يجعل خلوصه المحوري Ga ومقدار الدوار في الاتجاه المحوري أقل وأسهل في التحكم في الخلوص المحوري لمحرك الدوران.

 

يتميز محمل الكرات ذو التلامس الزاوي ثلاثي النقاط بهيكل حلقة داخلية مزدوجة نصفية، كما أن تصميمه القابل للفصل شبه الداخلي يسمح بتركيب المزيد من الكرات، مما يزيد بشكل كبير من قدرة المحمل.

 

بالمقارنة بين بنية محامل الكرات ذات التلامس الزاوي ومحامل الكرات ذات التلامس الزاوي ثلاثية النقاط، فإن محامل الكرات ذات التلامس الزاوي لا تتحمل إلا أحمالًا محورية أحادية الاتجاه، وإذا احتاجت إلى تحمل أحمال محورية ثنائية الاتجاه، فيجب دمجها، مما يشغل مساحة أكبر ويزيد من كتلتها. أما الحلقات الداخلية المزدوجة والنصفية لمحامل الكرات ذات التلامس الزاوي ثلاثية النقاط فتتحمل أحمالًا محورية ثنائية الاتجاه مباشرة، مما يوفر حوالي 50% من المساحة ويحسن الجودة مقارنةً بصفين أو مجموعة من محامل الكرات ذات التلامس الزاوي الداعمة، كما أنها سهلة التركيب، مما يجعلها ملائمة لتصميم المحركات.

 

يمكن فصل مجموعة القفص والكرات لمحمل الكرات ذي التلامس الزاوي ثلاثي النقاط عن الحلقة الخارجية، وبالتالي يمكن استخدام قفص صلب من قطعة واحدة، مما يوفر قوة أعلى، وهو مناسب لسرعة الدوران العالية، ويسهل الحصول على دقة تشغيل أعلى؛ وفي الوقت نفسه، يجعل هذا الهيكل تركيب وفحص المحامل أكثر ملاءمة.

 

محامل أسطوانية

بالمقارنة مع محامل الأسطوانات الأسطوانية الميكانيكية العادية، فإن قطر أسطوانات محامل الأسطوانات الأسطوانية لمحركات الطائرات أصغر، وتتلخص مزاياها فيما يلي:

1) يمكن أن يقلل من مقاومة تقليب الزيت للأسطوانة أثناء التشغيل عالي السرعة؛

2) قوة القصور الذاتي صغيرة؛

3) يمكن الحفاظ على ضغط تلامس كافٍ عندما تكون القوة الشعاعية صغيرة لتجنب انزلاق الأسطوانة؛

4) بما أن مكونات الحلقة والبكرة والقفص قابلة للفصل، يمكن استخدام قفص صلب، والذي يتمتع بقوة أفضل واستقرار عالي السرعة.

 

محامل أسطوانيةتتميز الحلقات الداخلية الخالية من الحافة عادةً بعرض أكبر للحلقة الداخلية لاستيعاب الحركة المحورية بين الحلقتين الداخلية والخارجية الناتجة عن التمدد الحراري بين العمود والحلقة الداخلية للمحمل، بالإضافة إلى عدم المحاذاة النسبية بين الحلقتين الداخلية والخارجية بسبب خطأ التجميع المحوري لمجموعة الدوار أثناء التركيب. في حال ضيق مساحة التركيب أو وجود متطلبات خاصة، يمكن استخدام العمود أو غلاف المحمل مباشرةً بدلاً من الحلقة الداخلية الخالية من الحافة.

 

محرك طائرةمحامل أسطوانيةغالباً ما تواجه ظروف التشغيل أحمالاً شعاعية صغيرة أو معدومة، وسرعة دوران عالية جداً، مما يجعل البكرات عرضة للانزلاق والاحتكاك. ولمنع الانزلاق، تُستخدم مسارات غير دائرية لتحقيق التحميل المسبق الشعاعي للمحمل، ويتم استخدام توزيع الحمل لنوعين نموذجيين من محامل المسارات غير الدائرية.

 

مادة المحمل

تكون درجة حرارة بيئة تشغيل محمل توربين المحرك عالية جدًا، وعادة ما يكون من الضروري تبريد المحمل بكمية من زيت التشحيم تبلغ عدة لترات في الدقيقة، ولكن درجة حرارة تشغيل المحمل لا تزال تصل إلى حوالي 250 درجة مئوية.

 

لضمان أداء المحمل في ظروف التشغيل ذات درجات الحرارة العالية، يُستخدم عادةً فولاذ 8Cr4Mo4V (M50) وأنواع أخرى من فولاذ المحامل عالي الحرارة، ويُعالج حراريًا بدرجة حرارة عالية. حتى لو وصلت درجة حرارة المحمل إلى 400 درجة مئوية بعد توقف المحرك، فإنه يضمن استمرارية أدائه. ولضمان عمر افتراضي طويل في ظروف الإجهاد الدوراني، يُشترط ألا تقل صلابة سطح مادة المحمل عن 60 HRC عند درجة حرارة الغرفة. يُقسّى فولاذ 8Cr4Mo4V بالمعالجة الحرارية، إلا أن صلابته أقل من صلابة مادة المكون الهيكلي، مما قد يؤدي إلى تشقق الحلقة المعدنية عند تعرضها لقوة طرد مركزي كبيرة وإجهاد محيطي عالٍ على العمود. لذلك، عندما تتجاوز قيمة dn 2.5×10⁶ مم·دورة/دقيقة، يُصنع المحمل من مادة G13Cr4Mo4Ni4V (M50NiL) التي تتميز بصلابة أفضل.

 

تُصنع مادة قفص محامل محركات الطائرات عادةً من الفولاذ الإنشائي مثل 40CrNiMoA (4030)، ويجب طلاء القفص بالفضة لتقليل التآكل أثناء مرحلة بدء التشغيل. أما عنصر التدحرج، فهو مصنوع من نفس مادة الحلقة، وتكون صلابته مماثلة لصلابتها، وفي بعض الحالات قد تكون أعلى منها بمقدار 1 إلى 2 HRC. أحيانًا تُصنع الكرات أيضًا من مواد خزفية مثل نتريد السيليكون والألومينا والزركونيا.