يتحكم محمل الدفع في الحركة المحورية عن طريق حمل القوة التي تعمل على طول العمود ونقل تلك القوة إلى هيكل ثابت أو هيكل داعم. تعتمد الآلية الدقيقة على التصميم: تستخدم محامل العناصر المتدحرجة كرات أو بكرات بين المجاري المائية، بينما تدعم محامل الغشاء السائل طوق الدفع الدوار على طبقة تشحيم مضغوطة. وبالتالي فإن فهم كيفية عمل محمل الدفع يبدأ باتجاه الحمل، ثم ينتقل إلى نوع المحمل والهندسة الداخلية والتشحيم وظروف التشغيل.
هذا التمييز مهم في التوربينات، والضواغط، والمضخات، والوحدات المائية، وأنظمة نقل الحركة البحرية، حيث قد تكون القوة المحورية مستمرة وكبيرة. إن محمل كروي دفعي صغير ومجموعة كبيرة من الوسادة المائلة يخدمان نفس الغرض الواسع، إلا أنهما يحملان الحمولة بطرق مختلفة جدًا. تشرح الأقسام أدناه كلاً من المبدأ المشترك والاختلافات التي تؤثر على الاختيار والتشغيل وتشخيص الفشل.
تحمل التوجه
تحمل التوجه
تحمل التوجه
تم تصميم محمل الدفع بشكل أساسي لدعم الحمل المحوري أو الدفع. يعمل الحمل المحوري بالتوازي مع الخط المركزي للعمود، في حين يعمل الحمل الشعاعي بشكل عمودي عليه؛ يستخدم NSK هذا التمييز نفسه عند وصف أحمال المحامل. من خلال تقييد حركة العمود الطولي مع السماح بالدوران، يساعد المحمل في الحفاظ على الموضع المحوري المقصود للدوار أو العمود.
يغطي المصطلح العديد من الإنشاءات بدلاً من آلية قياسية واحدة. محامل الكرات الدفعية، ومحامل الدفع الأسطوانية، ومحامل الأغشية السائلة ذات الشكل الثابت، ومحامل الدفع ذات الوسادة المائلة كلها تدير القوة المحورية، لكن هندسة التلامس ومتطلبات التشحيم الخاصة بها تختلف. ولهذا السبب يجب تحديد نوع المحمل قبل تقييم مبدأ عمله.
اتجاه القوة هو أبسط تمييز. يتفاعل المحمل الشعاعي بشكل أساسي مع القوة الموجهة عبر العمود، بينما يتفاعل محمل الدفع بشكل أساسي مع القوة الموجهة على طوله. تم تصميم محامل كريات الدفع المخصصة للحمل المحوري ولا ينبغي معاملتها على أنها محامل شعاعية، على الرغم من أن بعض تصميمات المحامل الأخرى يمكن أن تستوعب الأحمال المجمعة.
على مستوى النظام، تدخل القوة المحورية من خلال العمود أو طوق الدفع، وتمر عبر العناصر الحاملة للحمولة، وتصل إلى هيكل المحمل وهيكل الآلة. يظل الدوران ممكنًا لأنه يتم استبدال الاتصال المنزلق غير المتحكم به باتصال متدحرج أو بواجهة مشحمة يتم التحكم فيها. وبالتالي فإن المحمل يقيد الإزاحة المحورية مع الحد من الاحتكاك بين المكونات المتحركة والثابتة.
في محمل الدفع ذو العنصر المتدحرج، تتحرك الكرات أو البكرات بين المجاري المائية ذات الشكل وتنقل الحمل من الغسالة الجانبية للعمود إلى الغسالة الجانبية للمبيت. تحمل محامل كريات الدفع أحادية الاتجاه الحمل المحوري في اتجاه واحد، بينما يمكن للإصدارات مزدوجة الاتجاه تحديد موقع العمود في كلا الاتجاهين المحوريين. تعمل تصميمات الغشاء السائل بشكل مختلف: فالحركة النسبية تسحب مادة التشحيم إلى فجوة متقاربة، ويتراكم الضغط في الغشاء، وهذا الضغط الهيدروديناميكي يدعم طوق الدفع.
لا ينبغي تجميع أنواع محامل الدفع المختلفة تحت آلية واحدة. تعتمد تصميمات الدرفلة على الاتصال المتدحرج المتحكم فيه، بينما تعتمد التصميمات الهيدروديناميكية على ضغط طبقة التشحيم. لا تزال قدرة التحميل والسرعة الفعلية تعتمد على حجم المحمل، والهندسة، والمواد، والتشحيم، وبيانات الشركة المصنعة.
| اكتب | كيفية حمل الحمولة، | اعتبارات التحديد النموذجية |
|---|---|---|
| محمل كروي الدفع | تتدحرج الكرات بين غسالات الدفع | الحمل المحوري فقط في التصاميم القياسية؛ ترتيب أحادي أو مزدوج الاتجاه |
| محمل دفع أسطواني | تحمل البكرات الأسطوانية قوة محورية | صلابة محورية عالية. يجب التحقق من حدود السرعة |
| محمل دفع أسطواني مدبب | تقوم الأسطوانات المدببة بتوزيع الدفع من خلال الاتصال الزاوية | الحمل المحوري العالي والصلابة. يجب أن يتطابق الترتيب مع احتياجات التوجيه الشعاعي |
| محمل دفع أسطواني كروي | تحمل بكرات المحاذاة الذاتية قوة الدفع | تحمل أفضل للاختلال. بعض السعة الشعاعية مع الحمل المحوري |
| محمل فيلم سائل ذو شكل ثابت | يقوم السطح المشكل بتطوير فيلم هيدروديناميكي | يتطلب إمدادات زيت مناسبة وظروف تشغيل محددة |
| محمل دفع الوسادة المائلة | تميل الوسادات الفردية لتشكل أسافين زيتية | يستخدم في المعدات الدوارة المطلوبة حيث يكون سلوك الغشاء الزيتي والحراري أمرًا بالغ الأهمية |
تصف NSK وSKF عائلات محامل الدفع الرئيسية، في حين يوثق Kingsbury التصميمات الهيدروديناميكية ذات الشكل الثابت والوسادة المائلة.
تحتوي محامل الدفع ذات العناصر المتداولة عادةً على غسالة عمود، وغسالة مبيت، وعناصر دوارة، وقفص. في مجموعة الغشاء المائع، قد تشتمل مجموعة المكونات بدلاً من ذلك على طوق دفع أو عداء، ومنصات دفع، وحلقة داعمة أو قاعدة، ومبيت، وترتيب إمداد الزيت. تقوم TOTEM بتجميع تصميمات الدفع والإمالة داخلها نطاق المحامل المعدنية البيضاء ، حيث يتم دعم سطح عمل Babbitt بهيكل داعم أقوى.
يجب أن تعمل المكونات كمسار تحميل واحد وليس كأجزاء تآكل معزولة. يمكن أن يؤثر دعم الوسادة، وحالة الياقة، وهندسة الغلاف، وتوزيع الزيت، ودقة التزاوج على كيفية حمل الدفع بالتساوي. بالنسبة للمعدات الدوارة الثقيلة المخصصة، يجب تقييم محامل الدفع من Babbitt مع نظام العمود وظروف التشغيل المحددة.
التشحيم الهيدروديناميكي هو الآلية المحددة في العديد من محامل الدفع للخدمة الشاقة. عندما تتحرك الياقة بالنسبة للسطح الثابت، يتم سحب الزيت إلى فجوة متقاربة؛ يتطور الضغط في هذا الإسفين ويدعم الحمل المحوري أثناء فصل الأسطح أثناء التشغيل المستقر. يصف Kingsbury كلاً من المحامل ذات الشكل الثابت والمحامل المائلة كتصميمات تستخدم هندسة المحامل لإنشاء فيلم هيدروديناميكي يحمل الحمولة.
بالنسبة لمنصات الدفع المبطنة بـ Babbitt ، يساهم كل من سطح العمل، والظهر، وهندسة الوسادة، والدعم، وإمدادات مواد التشحيم في تكوين الفيلم. تعمل طبقة Babbitt كسطح محمل وليس كدعم هيكلي كامل، لذلك يجب أخذ حالتها بعين الاعتبار مع الوسادة والحلقة الأساسية. تم تصميم تصميم وسادة الدفع من TOTEM للعمل مع هيكل داعم وفيلم تشحيم ينقل الدفع المحوري إلى مجموعة المحمل.
وبالتالي فإن الزيت هو أكثر من مجرد مخفض احتكاك في محمل الغشاء السائل. تؤثر اللزوجة، ودرجة الحرارة، وحالة العرض، والنظافة على سلوك الفيلم وإزالة الحرارة، في حين أن التغيرات في الحمل أو السرعة تغير حالة التشغيل أيضًا. يتعامل العمل الفني الذي نشرته كينجسبري مع سماكة طبقة الزيت، ودرجة الحرارة، وفقدان الطاقة، والحمل، وخصائص مواد التشحيم كمتغيرات مترابطة.
يقسم محمل دفع الوسادة المائلة الوجه الثابت إلى منصات يمكن أن تدور قليلاً. تشكل الحركة النسبية وزاوية الوسادة إسفينًا زيتيًا متقاربًا على كل وسادة محملة، مما يسمح للضغط الهيدروديناميكي بالتطور بين الوسادة والطوق الدوار. إن حركة الوسادة التي يتم التحكم فيها هي سبب استخدام محامل الوسادة المائلة على نطاق واسع في التوربينات والضواغط والمضخات والمحركات والمنافيخ والمعدات البحرية.
لا تعني الإمالة أن المحمل يمكنه التعويض عن كل مشكلة في المحاذاة أو التشحيم. يجب أن تظل هندسة الوسادة، والدعم، وتوصيل الزيت، والحالة الحرارية، والطوق الدوار ضمن غلاف التصميم المقصود. على سبيل المثال، يمكن لترتيبات التشحيم المباشر أن تقدم زيتًا باردًا قريبًا من نقطة تكوين الغشاء لتحسين التحكم الحراري.
يتم استخدام محامل الدفع في أي مكان تولد فيه الآلات قوة كبيرة على طول محور العمود. تشمل التطبيقات النموذجية التوربينات، والمضخات، والضواغط، والأدوات الآلية، والمعدات الكهرومائية، وأنظمة التروس، ومجموعات الدفع البحرية. تعتمد عائلة المحامل الصحيحة على كيفية إنتاج تلك القوة المحورية وكيفية عمل الآلة.
يمكن لدوارات التوربينات تطوير الدفع المحوري من توزيع الضغط والترتيب العام للدوار. يحدد محمل الدفع موضعًا محوريًا ويمرر هذا الحمل إلى الغلاف أو الأساس. يحدد نطاق التوربينات البخارية من TOTEM أيضًا محمل الدفع كمكون يستخدم للتحكم في الوضع المحوري للدوار وتوازن الدفع.
يمكن أن تؤدي اختلافات الضغط عبر الدفاعات أو المكابس أو المكونات الداخلية الأخرى إلى إنشاء قوة محورية يجب أن يتفاعل معها ترتيب المحمل. اعتمادًا على بنية الماكينة، قد يستخدم الحل عناصر متدحرجة، أو محمل دفع ذو غشاء مائع، أو ترتيب مشترك للدفع والشعاع. يجب أن يأخذ الاختيار في الاعتبار كيفية تغير حجم الحمل واتجاهه عبر ظروف بدء التشغيل والتشغيل العادي والظروف خارج التصميم.
تولد مروحة السفينة قوة دفع تنتقل عبر خط العمود وفي النهاية إلى هيكل السفينة. في أنظمة الدفع البحرية ، يشكل ترتيب المحامل جزءًا من مسار التحميل هذا، بينما يجب أن تظل الأعمدة والوسادات والمبيتات وأجزاء التشحيم والأساسات متوافقة. يسرد TOTEM أعمدة الدفع، ومنصات الدفع، وحلقات القاعدة، وأغطية المحامل، وأجزاء إمداد الزيت ضمن فئة نظام الدفع هذه.
يجب أن يبدأ التحديد بحالة التشغيل الفعلية بدلاً من الاسم العام للحمل. يحتاج المهندسون عادةً إلى تحديد حجم واتجاه الحمل المحوري، وأي حمل شعاعي أو مشترك، وسرعة العمود، ودورة العمل، وسلوك المحاذاة، والصلابة المطلوبة، وطريقة التشحيم، ودرجة الحرارة، ومخاطر التلوث، ومساحة التركيب، والوصول إلى الصيانة. يميز SKF وNSK بالمثل خيارات المحامل حسب اتجاه الحمل وخصائص التشغيل لكل عائلة محامل.
يمكن أن يناسب محمل كروي الدفع التطبيقات التي يهيمن عليها الحمل المحوري عندما تكون تقييماته وترتيبات التركيب مناسبة. قد تكون تصميمات الأسطوانات مفضلة عندما تكون هناك حاجة إلى صلابة محورية أكبر أو قدرة تحميل، في حين تصبح أنظمة الغشاء المائع والوسادة المائلة ذات صلة بمعدات الخدمة المستمرة الكبيرة حيث يكون سلوك الغشاء الزيتي والتحكم الحراري جزءًا من التصميم. بالنسبة للآلات المخصصة، يجب التأكد من الرسومات وهندسة العمود أو الياقة واتجاه الدوران وبيانات الزيت ودرجة الحرارة وحالات التحميل ومتطلبات الفحص قبل التصنيع.
وتعتمد المقارنة المفيدة على الآلية وسياق التشغيل، وليس على الادعاء بأن عائلة واحدة هي الأفضل على مستوى العالم. تنقل محامل العناصر المتداول القوة من خلال جهات الاتصال المنفصلة؛ تعتمد محامل الغشاء السائل على الضغط الهيدروديناميكي المتولد بين الطوق الدوار وسطح المحمل الثابت. وتغير آلياتها المختلفة ما يحتاج المهندسون إلى مراقبته وتحديده.
| عامل القرار | - عنصر التدحرج | - فيلم السوائل / محمل الوسادة المائلة |
|---|---|---|
| الواجهة الأساسية | كرات أو بكرات على المجاري المائية | طبقة زيتية بين الياقة وسطح التحمل |
| دور التشحيم | يحمي الاتصالات المتداول ويقلل الاحتكاك | يشكل أيضًا الفيلم الحامل الأساسي |
| محور الاختيار الرئيسي | التقييم، السرعة، اتجاه التحميل، التركيب | الحمل، السرعة، نظام الزيت، هندسة الوسادة، درجة الحرارة، المحاذاة |
| تناسب صناعي مشترك | تطبيقات الآلات واسعة النطاق | التوربينات الكبيرة والضواغط والمضخات والمعدات المائية والبحرية |
| قلق نموذجي | الإجهاد الاتصال، وارتداء، وارتفاع درجة الحرارة، واختلال | فقدان الفيلم، والحرارة، وضيق السطح، والتحميل غير المتساوي للوسادة |
يفسر هذا الاختلاف سبب عدم اكتمال الإجابة العامة حول كيفية عمل محمل الدفع. كلا العائلتين الحاملتين تقيدان الحركة المحورية، إلا أن الآلية الفيزيائية التي تحمل القوة مختلفة بشكل أساسي. إن تحديد العائلة الحاملة أولاً يجعل الاختيار واستكشاف الأخطاء وإصلاحها لاحقًا أكثر موثوقية.
تعتبر مشاكل التشحيم خطيرة بشكل خاص في تصميمات الأغشية الموائعة لأن الزيت يشارك بشكل مباشر في دعم الحمل. يمكن أن يؤدي عدم كفاية العرض، أو اللزوجة غير المناسبة، أو درجة الحرارة المفرطة، أو التهوية، أو التلوث إلى تغيير سلوك الفيلم وزيادة خطر التفاعل السطحي. يمكن أن تعكس زيادة درجة الحرارة أيضًا إعادة توزيع الحمل، أو تغيير المحاذاة، أو مشاكل التبريد، لذلك لا ينبغي أن يعتمد التشخيص على عرض واحد فقط.
يمكن أن يؤدي عدم المحاذاة أو الدعم الضعيف أو أخطاء سطح التزاوج إلى تغيير توزيع الحمل المقصود عبر الوسائد أو العناصر المتدحرجة. قد يتطور التآكل الموضعي بعد ذلك حتى عندما لا تكون مادة التحمل نفسها هي السبب الأصلي. التسلسل التشخيصي المفيد هو الأعراض ← حالة التشغيل ← مسار التحميل ← الآلية المحتملة ← دليل الفحص ، وذلك باستخدام السرعة والحمل وحالة الزيت وتاريخ المحاذاة والصيانة الأخيرة لتضييق السبب.
يجب أن يتطابق المحمل المخصص للخدمة الشاقة مع خط العمود الحالي والياقة والإسكان ونظام الزيت والأساس. قبل الموافقة على وحدة جديدة أو بديلة، يجب أن تغطي المراجعة الهندسية الشروط التي تحدد كيفية عمل المحمل بدلاً من الاعتماد على وصف الكتالوج العام.
اتجاه الحمل المحوري وحالات تحميل التشغيل
سرعة العمود، دورة العمل، ظروف بدء التشغيل وإيقاف التشغيل
أبعاد طوق الدفع أو العداء وحالة السطح
هندسة الوسادة، وترتيب الدعم، وملاءمة الحلقة الأساسية
نوع مادة التشحيم وطريقة التوريد ودرجة الحرارة والنظافة
المحاذاة ودعم السكن والحركة الحرارية المتوقعة
متطلبات الفحص للأبعاد وجودة السطح وربط بابيت وواجهات التزاوج
لا ينبغي نسخ الحدود الرقمية العالمية في المواصفات دون الرجوع إلى التصميم الفعلي. يجب أن تحكم حسابات الشركة المصنعة ورسومات الآلة وسجلات التشغيل ومتطلبات المشروع معايير القبول. عندما يتم إعادة إنتاج وحدة موجودة، يمكن أن توفر بيانات الأبعاد والفحص المباشرة أدلة أكثر فائدة من الافتراضات العامة.
إذًا، كيف يعمل محمل الدفع؟ إنه يتحكم في حركة العمود المحوري عن طريق نقل الدفع إلى هيكل ثابت مع الحفاظ على الدوران، لكن آلية حمل الحمولة تتغير مع نوع المحمل. تستخدم تصميمات العناصر المتداول الكرات أو البكرات، في حين تعتمد أنظمة الغشاء السائل والوسادة المائلة على الضغط الهيدروديناميكي، وهندسة الوسادة، والتشحيم، والدعم الدقيق. ومن ثم، فإن التشغيل الموثوق يأتي من مطابقة المحمل لحالة التحميل الحقيقية، والسرعة، والمحاذاة، ونظام الزيت، وهندسة التزاوج، ومتطلبات الفحص بدلاً من الاختيار من خلال اسم المحمل وحده.
يقوم محمل الدفع بنقل القوة المؤثرة على طول العمود إلى دعامة ثابتة مع السماح للعمود بالدوران. تستخدم تصميمات الدرفلة الكرات أو البكرات، بينما تدعم تصميمات الأغشية السائلة السطح الدوار على ضغط مواد التشحيم الهيدروديناميكي.
يعتمد ذلك على نوع المحمل. تم تصميم محامل كروية الدفع القياسية للحمل المحوري، في حين أن بعض محامل الدفع الأسطوانية الكروية يمكن أن تستوعب مكونًا شعاعيًا عند وجود الحمل المحوري أيضًا.
والفرق الرئيسي هو اتجاه التحميل. تحمل محامل الدفع في المقام الأول القوة الموازية لمحور العمود، بينما تحمل المحامل الشعاعية في المقام الأول القوة المتعامدة معها؛ تم تصميم بعض العائلات الحاملة للأحمال المجمعة.
تشكل منصات الإمالة إسفينًا زيتيًا هيدروديناميكيًا فرديًا وهي مناسبة للمعدات الدوارة الصعبة حيث يجب إدارة الحمل المحوري والسرعة ودرجة الحرارة وسلوك الغشاء السائل معًا. لا يزال التصميم النهائي يتطلب حسابات خاصة بالتطبيق فيما يتعلق بالحمل والتشحيم والظروف الحرارية والهندسة وترتيب الدوار.
تشمل الأسباب المحتملة مشاكل التشحيم، أو الحمل الزائد أو المعاد توزيعه، أو تغيرات المحاذاة، أو التلوث، أو قيود التبريد، أو ضيق السطح. ونظرًا لأن العديد من الآليات يمكن أن تنتج أعراضًا متشابهة، فيجب تقييم درجة الحرارة جنبًا إلى جنب مع الحمل والسرعة وحالة الزيت والمحاذاة وأدلة الفحص.
