لماذا تختار معظم آلات التعدين محامل التدحرج بدلاً من محامل الانزلاق؟

تُعدّ المحامل مكونًا أساسيًا لا غنى عنه في المنتجات الميكانيكية، حيث تلعب دورًا هامًا في دعم الأعمدة الدوارة. وبناءً على خصائص الاحتكاك المختلفة، تُقسم المحامل إلى نوعين: محامل الاحتكاك الدوار (المحامل الدوارة) ومحامل الاحتكاك الانزلاقي (المحامل الانزلاقية). ولكل نوع من هذين النوعين خصائصه البنيوية المميزة، ومزاياه وعيوبه في الأداء.

مقارنة بين المحامل الدوارة والمحامل الانزلاقية

1. مقارنة بين البنية ونمط الحركة

الفرق الأكثر وضوحًا بين المحامل الدوارة والمحامل البسيطةوجود أو عدم وجود عناصر دوارة.

تحتوي المحامل الدوارة على عناصر دوارة (كرات، بكرات أسطوانية، بكرات مدببة، بكرات إبرية) تعتمد على دورانها لدعم العمود الدوار، لذا فإن جزء التلامس هو نقطة، وكلما زاد عدد العناصر الدوارة، زادت نقاط التلامس.

المحامل البسيطةلا تحتوي على عناصر دوارة وتعتمد على أسطح ملساء لدعم العمود الدوار، لذا فإن جزء التلامس هو سطح.

 

إن الاختلاف في بنية الاثنين يحدد أن نمط حركة المحمل الدوار هو الدوران، ونمط حركة المحمل المنزلق هو الانزلاق، وبالتالي فإن حالة الاحتكاك مختلفة تمامًا.

 

2. مقارنة القدرة الاستيعابية

بشكل عام، نظرًا لكبر مساحة التحميل في المحامل الانزلاقية، فإن قدرتها على التحمل أعلى من قدرة المحامل الدوارة، بينما لا تتمتع المحامل الدوارة بقدرة عالية على تحمل أحمال الصدمات. في المقابل، تستطيع المحامل المُشحّمة بالكامل بسائل التزييت تحمل أحمال صدمات كبيرة بفضل دور طبقة زيت التزييت في التخميد وامتصاص الاهتزازات. عند السرعات الدورانية العالية، تزداد قوة الطرد المركزي لعناصر الدوران في المحامل الدوارة، مما يقلل من قدرتها على تحمل الأحمال (ويزداد احتمال حدوث ضوضاء عند السرعات العالية). أما في حالة المحامل الانزلاقية الديناميكية، فتزداد قدرتها على تحمل الأحمال مع زيادة السرعات.

 

3. مقارنة معامل الاحتكاك ومقاومة الاحتكاك عند بدء التشغيل

في ظل ظروف التشغيل العادية، يكون معامل الاحتكاك في المحامل الدوارة أقل من معامل الاحتكاك في المحامل الانزلاقية، وتكون قيمته أكثر استقرارًا. أما تزييت المحامل الانزلاقية فيتأثر بسهولة بعوامل خارجية كالسرعة والاهتزاز، ويتفاوت معامل الاحتكاك فيها بشكل كبير.

 

عند بدء التشغيل، تكون المقاومة أكبر من مقاومة المحمل الدوار لأن المحمل المنزلق لم يشكل بعد طبقة زيت مستقرة، ولكن مقاومة الاحتكاك عند بدء التشغيل ومعامل الاحتكاك التشغيلي للمحمل المنزلق الهيدروستاتيكي صغيران للغاية.

 

4. مقارنة سرعات العمل المناسبة

نظراً لمحدودية قوة الطرد المركزي لعنصر التدحرج وارتفاع درجة حرارة المحمل، لا يمكن أن تكون سرعة دوران المحمل عالية جداً، وهو مناسب عموماً لظروف التشغيل متوسطة ومنخفضة السرعة. أما المحامل ذات التشحيم السائل غير الكامل، فينبغي ألا تكون سرعة دورانها عالية جداً بسبب ارتفاع درجة حرارتها وتآكلها. وتتميز المحامل ذات التشحيم السائل الكامل بأداء ممتاز عند السرعات العالية، خاصةً عند تشحيم المحامل الهيدروستاتيكية البسيطة بالهواء، حيث يمكن أن تصل سرعة دورانها إلى 100,000 دورة في الدقيقة.

 

5. مقارنة فقد الطاقة

نظراً لانخفاض معامل الاحتكاك في محامل التدحرج، فإن فقد الطاقة فيها يكون منخفضاً عموماً، وهو أقل من فقد الطاقة في المحامل ذات التشحيم السائل غير الكامل، ولكنه يزداد بشكل ملحوظ عند التشحيم والتركيب الصحيحين. ويكون فقد الطاقة الاحتكاكي في المحامل ذات التشحيم السائل الكامل منخفضاً، أما في المحامل الهيدروستاتيكية الانزلاقية، فقد يكون إجمالي فقد الطاقة أعلى من نظيره في المحامل الهيدروستاتيكية الانزلاقية بسبب فقد الطاقة الناتج عن مضخة الزيت.

 

6. مقارنة العمر الافتراضي

نظراً لتأثير تآكل المادة والإجهاد، تُصمَّم محامل التدحرج عادةً لتدوم من 5 إلى 10 سنوات، أو تُستبدل أثناء الصيانة الدورية. وتكون وسادات المحامل غير المُشحَّمة بالكامل بالسوائل متآكلة بشدة وتحتاج إلى استبدال منتظم. أما المحامل المُشحَّمة بالكامل بالسوائل، فعمرها نظرياً غير محدود، ولكن عملياً قد يحدث فشل في مادة المحمل نتيجة الإجهاد الدوري، خاصةً في المحامل الانزلاقية الديناميكية.

 

7. مقارنة دقة الدوران

تتميز المحامل الدوارة عمومًا بدقة دوران عالية نظرًا لصغر الخلوص القطري. أما المحامل ذات التشحيم السائل غير الكامل، فتكون في حالة تشحيم حدودي أو تشحيم مختلط، مما يؤدي إلى عدم استقرار التشغيل، وتآكل شديد، وانخفاض الدقة. في المقابل، وبفضل وجود طبقة الزيت، تعمل المحامل ذات التشحيم السائل الكامل على امتصاص الاهتزازات بدقة عالية. وتتميز المحامل الهيدروستاتيكية البسيطة بدقة دوران أعلى.

 

8. مقارنة الجوانب الأخرى

تستخدم المحامل الدوارة الزيت أو الشحم أو مواد التشحيم الصلبة، بكميات قليلة جدًا، وتزداد هذه الكميات عند السرعات العالية. يتطلب الأمر نظافة عالية للزيت، لذا يجب إحكام غلقه. مع ذلك، يسهل استبدال المحمل، ولا يحتاج عادةً إلى إصلاح المحور. أما بالنسبة للمحامل الانزلاقية، فبالإضافة إلى المحامل ذات التشحيم السائل غير الكامل، يكون التشحيم عادةً سائلًا أو غازيًا، بكميات كبيرة جدًا، ويتطلب الأمر أيضًا نظافة عالية للزيت، مما يستدعي استبدال وسادات المحمل بشكل متكرر، وقد يتطلب الأمر أحيانًا إصلاح المحور.

 

اختيار المحامل الدوارة والمحامل الانزلاقية

نظراً لتعقيد وتنوع ظروف التشغيل الفعلية، لا يوجد معيار موحد لاختيار محامل التدحرج ومحامل الانزلاق. تتميز محامل التدحرج بمعامل احتكاك منخفض، ومقاومة بدء تشغيل منخفضة، وحساسية عالية، وكفاءة عالية، وتوحيد قياسي، مما يجعلها قابلة للتبديل والاستخدام بسهولة، كما أنها سهلة الاستخدام والتشحيم والصيانة، ولذلك تُعطى الأولوية في الاختيار، مما يجعلها شائعة الاستخدام في الآلات العامة. أما محامل الانزلاق، فلها مزايا فريدة، وتُستخدم عادةً في بعض الحالات التي لا يمكن فيها استخدام محامل التدحرج، أو تكون غير ملائمة أو عديمة الفائدة، مثل الحالات التالية:

 

1. حجم المساحة الشعاعية محدود، أو يجب تقسيم التركيب

نظراً لوجود الحلقة الداخلية والحلقة الخارجية وعنصر التدحرج والقفص في هيكلها، فإنّ القطر القطري لمحمل التدحرج كبير، مما يحدّ من استخداماته إلى حدٍّ ما. تُستخدم محامل الإبر عندما تكون الأبعاد القطرية دقيقة، وعند الضرورة، تُستخدم المحامل الانزلاقية. أما بالنسبة للأجزاء التي يصعب تركيب محامل عليها، أو التي لا يمكن تركيبها من الاتجاه المحوري، أو التي يجب تقسيمها إلى أجزاء، فتُستخدم المحامل الانزلاقية المجزأة.

 

2. مناسبات تتطلب دقة عالية

عندما تتطلب المحامل المستخدمة دقة عالية، يُختار عادةً المحمل الانزلاقي، لأن طبقة زيت التشحيم فيه تُخفف من الاهتزازات. أما في حالة الدقة العالية للغاية، فلا يُختار إلا المحمل الانزلاقي الهيدروستاتيكي. وتُستخدم المحامل الانزلاقية على نطاق واسع في آلات الطحن الدقيقة وعالية الدقة، وفي مختلف الأدوات الدقيقة، وغيرها.

 

3. حالات الأحمال الثقيلة

تتعرض المحامل الدوارة، سواء كانت محامل كروية أو محامل أسطوانية، للحرارة والإجهاد في ظروف التشغيل الشاقة. لذلك، عند وجود أحمال كبيرة، تُستخدم المحامل الانزلاقية في الغالب، كما هو الحال في مصانع الدرفلة، والتوربينات البخارية، وملحقات محركات الطائرات، وآلات التعدين.

 

4. مناسبات أخرى

على سبيل المثال، إذا كانت سرعة العمل عالية بشكل خاص، والصدمات والاهتزازات كبيرة للغاية، والحاجة إلى العمل في الماء أو الوسائط المسببة للتآكل، وما إلى ذلك، فيمكن أيضًا اختيار المحامل الانزلاقية بشكل معقول.

 

بالنسبة لأنواع الآلات والمعدات المختلفة، لكل من محامل الدوران ومحامل الانزلاق مزاياها وعيوبها، ويجب اختيارها بعناية بما يتناسب مع متطلبات المشروع. في الماضي، كانت الكسارات الكبيرة والمتوسطة الحجم تستخدم محامل انزلاق مصبوبة من معدن البابيت، لقدرتها على تحمل أحمال الصدمات الكبيرة، ومقاومتها العالية للتآكل، واستقرارها. أما الكسارات الفكية الصغيرة، فتُستخدم فيها محامل الدوران في الغالب، لما تتميز به من كفاءة نقل عالية، وحساسية أكبر، وسهولة في الصيانة. ومع تطور تقنيات تصنيع محامل الدوران، أصبحت معظم الكسارات الفكية الكبيرة تستخدمها أيضاً.