كيف تتغير تكنولوجيا تحمل؟

على مدى العقود القليلة الماضية، تطور تصميم المحامل بشكل كبير مما أدى إلى استخدامات جديدة للمواد وتقنيات التشحيم المتقدمة والتحليل الحاسوبي المتطور.

يتم استخدام المحامل في جميع أنواع الآلات الدوارة تقريبًا. من معدات الدفاع والفضاء إلى خطوط إنتاج الأغذية والمشروبات، فإن الطلب على هذه المكونات آخذ في الارتفاع. والأهم من ذلك، أن مهندسي التصميم يطالبون بشكل متزايد بحلول أصغر حجمًا وأخف وزنًا وأكثر متانة لتلبية حتى أكثر الظروف البيئية اختبارًا.

 

علم المواد

يعد تقليل الاحتكاك مجالًا رئيسيًا للبحث بالنسبة للمصنعين. تؤثر العديد من العوامل على الاحتكاك مثل تفاوتات الأبعاد وتشطيب السطح ودرجة الحرارة والحمل التشغيلي والسرعة. تم تحقيق تقدم كبير في تحمل الفولاذ على مر السنين. تحتوي محامل الفولاذ الحديثة فائقة النظافة على عدد أقل وأصغر من الجزيئات غير المعدنية، مما يمنح محامل الكرات مقاومة أكبر لإجهاد التلامس.

 

تنتج التقنيات الحديثة لصناعة الصلب وإزالة الغازات فولاذًا بمستويات أقل من الأكاسيد والكبريتيدات والغازات الذائبة الأخرى، بينما تنتج تقنيات التصلب الأفضل فولاذًا أكثر صلابة وأكثر مقاومة للتآكل. يتيح التقدم في آلات التصنيع لمصنعي المحامل الدقيقة الحفاظ على تفاوتات أوثق في مكونات المحامل وإنتاج أسطح تلامس مصقولة بدرجة أكبر، وكل ذلك يقلل الاحتكاك ويحسن معدلات العمر.

 

تم تطوير الفولاذ المقاوم للصدأ بدرجة 400 الجديد (X65Cr13) لتحسين مستويات ضوضاء التحمل بالإضافة إلى الفولاذ عالي النيتروجين لزيادة مقاومة التآكل. بالنسبة للبيئات شديدة التآكل أو درجات الحرارة القصوى، يمكن للعملاء الآن الاختيار من بين مجموعة من المحامل المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ بدرجة 316 أو المحامل الخزفية الكاملة أو المحامل البلاستيكية المصنوعة من راتنج الأسيتال أو PEEK أو PVDF أو PTFE. نظرًا لأن الطباعة ثلاثية الأبعاد أصبحت تستخدم على نطاق أوسع، وبالتالي أكثر فعالية من حيث التكلفة، فإننا نرى إمكانيات متزايدة لإنتاج مثبتات المحامل غير القياسية بكميات صغيرة، وهو الأمر الذي سيكون مفيدًا لمتطلبات الحجم المنخفض للمحامل المتخصصة.

 

تشحيم

 

ربما حظي التشحيم بأكبر قدر من الاهتمام. نظرًا لأن 13% من فشل المحامل يعزى إلى عوامل التشحيم، فإن تزييت المحامل هو مجال بحث سريع التطور، مدعوم من الأكاديميين والصناعة على حد سواء. يوجد الآن العديد من مواد التشحيم المتخصصة بفضل عدد من العوامل: مجموعة واسعة من الزيوت الاصطناعية عالية الجودة، وخيارات أكبر للمكثفات المستخدمة في تصنيع الشحوم ومجموعة أكبر من إضافات مواد التشحيم لتوفير، على سبيل المثال، قدرات تحميل أعلى أو مقاومة أكبر للتآكل. يمكن للعملاء تحديد الشحوم منخفضة الضوضاء عالية التصفية، والشحوم عالية السرعة، ومواد التشحيم لدرجات الحرارة القصوى، ومواد التشحيم المقاومة للماء والمواد الكيميائية، ومواد التشحيم عالية الفراغ، ومواد تشحيم غرف الأبحاث.

 

التحليل المحوسب

 

المجال الآخر الذي حققت فيه صناعة المحامل خطوات كبيرة هو استخدام برامج محاكاة المحامل. والآن، يمكن تمديد أداء التحمل وعمره وموثوقيته إلى ما هو أبعد مما تم تحقيقه قبل عقد من الزمن دون إجراء اختبارات معملية أو ميدانية مكلفة تستغرق وقتًا طويلاً. يمكن للتحليل المتقدم والمتكامل لمحامل العناصر المتداول أن يعطي رؤية لا مثيل لها في أداء المحامل، ويتيح الاختيار الأمثل للمحامل ويتجنب فشل المحامل المبكر.

 

يمكن أن تسمح أساليب حياة الكلال المتقدمة بالتنبؤ الدقيق لضغوط العناصر ومجرى السباق، وملامسة الأضلاع، وإجهاد الحافة، واقتطاع التلامس. كما أنها تسمح بانحراف النظام بالكامل، وتحليل الحمل، وتحليل اختلال المحامل. سيوفر هذا للمهندسين المعلومات اللازمة لتعديل تصميم المحمل لاستيعاب الضغوط الناتجة عن التطبيق المحدد بشكل أفضل.

 

ومن المزايا الواضحة الأخرى أن برامج المحاكاة يمكنها تقليل مقدار الوقت والموارد التي يتم إنفاقها في مرحلة الاختبار. وهذا لا يؤدي إلى تسريع عملية التطوير فحسب، بل يقلل أيضًا من النفقات في هذه العملية.

 

من الواضح أن التطورات الجديدة في علم المواد إلى جانب أدوات محاكاة المحامل المتقدمة ستزود المهندسين بالرؤية المطلوبة لتصميم واختيار المحامل لتحقيق الأداء الأمثل والمتانة، كجزء من نموذج النظام بأكمله. سيكون استمرار البحث والتطوير في هذه المجالات أمرًا حاسمًا في ضمان استمرار المحامل في دفع الحدود في السنوات القادمة.