محمل
المحمل أوالمدحرجات bearing، هوأداة ميكانيكية تسمح بحركة مقيدة نسبيا بين جزئين أوأكثر، وخصوصا الحركة الدورانية أوالخطية. وتصنف المحامل وفقا للحركات التي تسمح بها ووفقا لمبدأ عملها بالإضافة إلى اتجاهات الأحمال المطبقة التي تتعرض لها.
التاريخ
الفترة الصناعية
تستخدم المحامل البسيطة السطوح في التلامس الاحتكاكي، وبوجود المزلق غالبا مثل الزيت أوالغرافيت. قد يحدث المحمل البسيط جهازا منفصلا أوغير منفصل. وقد لاقد يكون أكثر من سطح تلامس لثقب مع وجود محور يمر عبره، أوسطح مستوي يحمل سطحا آخر (في هذه الحالة لا يشكل جهازًا)، وقد يحدث طبقة من معدن مصهورة على المادة أوبشكل جزء أنبوبي معدني منفصلا. وبوجود المزلق المناسب، تقدم المحامل البسيطة دقة مقبولة، ومدة حياة، واحتكاك عند كلف صغيرة. ولهذا شاع استخدام المحامل البسيطة.
وهناك الكثير من التطبيقات التي يمكن باستخدام محامل مناسبة أكثر حتى تحسن الفعالية والدقة والسرعة، والوثوقية، والحجم والوزن.
ولهذا يوجد الكثير من أنواع المحمال، وبأشكال ومواد ومزلقات ومبادئ عمل متنوعة. مثلا، تستخدم المحامل ذات العناصر الدحروجية الكرات أوالأسطوانات التي تتدحرج بين الأجزاء لتقليل الاحتكاك مما يسمح بتسامحات أقل فتزيد الدقة أكثر من المحامل البسيطة، وتقليل الاهتراء يزيد من مدة بقاء الآلة دقيقة في عملها. تصنع المحامل البسيطة عموما من مختلف أنواع المعادن أواللدائن بحسب الأحمال، ومدى اتساخ والتآكل في بيئة العمل. بالإضافة إلى حتى الاحتكاك في المحامل قد يتعدل على نحوكبير وفقا لنوع وطريقة استخدام المزلق. مثلا قد يحسن المزلق من الاحتكاك في المحمل ومدة عمره، ولكن في العمليات الغذائية يمكن تزليق المحمل باستخدام مزلق آمن غذائيا لتجنب تلوث الغذاء، وفي بعض الظروف، قد تدور المحامل دون مزلق لأن التزليق المستمر غير مجد، وتجذب المزلقات الأوساخ التي قد تضر بالمحامل.
الأنواع
يوجدستة أنواع شائعة للمحامل:
- المحمل البسيط ويعهد أيضا بمزيد من التخصيص: جلبة (bushings)، محمل انزلاقي، محمل بجلبة.
- المحامل ذات العناصر الدحروجية مثل محمل ذوكريات والمحامل الدحروجية.
- محمل ذوجواهر .
- محمل ذومائع يقوم فيه الغاز أوالسائل بحمل الأحمال.
- محمل مغناطيسي يقوم حقل مغناطيسي بحمل الأحمال.
- محمل انثنائي .
الحركات
الحركات التي تسمح بها المحامل هي:
- الدوران المحوري.
- الحركة الخطية، مثل الجارور.
- الحركة الكروية، مثل المفصل الكروي.
- الحركة المفصلية، مثل الأبواب، والمفصل والركبة.
الاحتكاك
إن تقليل الاحتكاك في المحامل هومهم من أجل الكفاءة، من أجل تقليل الاهتراء وليتيح الاستخدام المطول عند سرعات عالية لتجنب التسخين الزائد وانهيار المحامل السابق لأوانه. يمكن للمحمل حتى يقلل من الاحتكاك بفضل شكله، ومواده، وبوجود مائع بين السطوح أوبفصل السطوح بحقل مغناطيسي.
- الشكل، حيث يعطي الشكل الكروي أوالأسطواني ميزة تقليل الاحتكاك، أوبتشكيل المحامل الانثنائية.
- المواد، يستغل طبيعة المادة المستخدمة في المحمل. مثلا تستخدم اللدائن في المحامل لتقليل الاحتكاك في السطوح.
- المائع، يستغل اللزوجة المنخفضة لطبقة من المائع مثل المزلق أوكوسط مضغوط لإبقاء السطحين الصلبين دون تلامس، أوبإنقاص القوى الناظمية بينها.
- الحقل، يستغل الحقول الكهرومغناطيسية مثل الحقول المغناطيسية لإبقاء السطحين الصلبين دون تلامس.
جمع لهذه الوسائل يمكن استخدامها في المحمل ذاته. مثال عن ذلك هواستخدام القفص من اللدائن، ويفصل بين المدحرجات، مما يقلل من الاحتكاك بفضل شكلها درجة إنهائها.
الأحمال
تتفاوت المحامل جدًا وفقا لاتجاه القوى ومقدارها الذي تتحمله.
تكون القوى قطرية، أومحورية (محمل دفعي ) أوعزوم الانحناء العمودية على المحور الأساسي.
السرعات
المحامل المتنوعة لها حدود سرعة عمل مختلفة. وتحدد السرعة النموذجية للمحمل بسرعات السطوح النسبية العظمى، وتحدد غالبا بـ م/ثا. يوصّف أداء المحامل الدورانية بدلالة جداء DN حيث D هوقطر المحمل (مم) وN هومعدل الدوران (دورة بالدقيقة).
يوجد معدلات سرعة معتبرة ومتداخلة بين أنواع المحامل. المحامل البسيطة عموما تدور بسرعات منخفضة، المحامل الدحروجية تكون أسرع، يتبعها المحامل المائعة وآخرًا المحامل المغناطيسية والتي تكون محدودة أساسا بقوة الجذب المركزي المتغلبة على مقاومة المادة.
العمل
تتعرض المحامل في بعض التطبيقات إلى أحمال في مختلف الاتجاهات وتقبل خلوصًا محدودًا فقط عند تغير الحمل المطبق. أحد مصادر الحركة هوالفراغات أوالتخلخل في المحمل. مثلا المحور ذوقطرعشرة مم مركب في ثقب 12 ممقد يكون الخلوص 2 مم.
يتفاوت الخلوص المسموح تفاوتا كبيرًا وفقا للاستخدام. مثلا، يتحمل دولاب العربة اليدوية الصغيرة أحمالا قطرية ومحورية. قد تكون الأحمال المحورية مئات النيوتن يمنة أويسرى، وهي قوى مقبولة من أجل الدولاب ليتمايل بمقدارعشرة مم بتفاوت الأحمال. أما في المخرطة فقد نحدد انزياح أداة البتر بمقدار ±0.02 مم باستخدام لولب السحب المحمول باستخدام محامل دورانية. وتتحمل المحامل أحمالا محورية تقدر بآلاف النيوتن في كلا الاتجاهين، ويجب حتى تضبط لولب السحب بخلوص ±0.002 مم عند تلك الأحمال.
الجساءة
المصدر الثاني للحركة هوالمرونة في المحمل نفسه. مثلا، الكرات في المحامل الدحروجية تشبه المطاط الصلب، فهي تتشوه تحت تأثير الأحمال فتتسطح قليلا. وكذلك مدرجة الكريات (Race) هي أيضا مرنة وتتشوه مكان ضغط الكرة عليها.
جسوءة المحمل هي كمية تفاوت المسافة بين الأجزاء التي يفصل بينهم المحمل مع تفاوت الحمل المطبق. فالجسوءة في المحامل ذات العناصر المتدحرجة تكون نتيجة انفعال الكرة ومدرجة الكريات. والجسوءة في المحامل المائعية هي كمية تفاوت ضغط المائع مع الفراغ أوالفجوة (عندما تكون محملة على نحوسليم، تكون المحامل المائعية أجسأ من المحامل ذات العناصر الدحروجية).
حياة الخدمة
الصيانة والتزليق
الأنواع
هناك عدة أنواع مختلفة من المحامل:
| النوع | الوصف | الاحتكاك | الجساءة† | السرعة | العمر | ملاحظات |
|---|---|---|---|---|---|---|
| محمل بسيط | Rubbing surfaces, usually with lubricant; some bearings use pumped lubrication and behave similarly to fluid bearings. | Depends on materials and construction, PTFE has coefficient of friction ~0.05-0.35, depending upon fillers added | Good, provided wear is low, but some slack is normally present | منخض إلى مرتفع جداً | Low to very high - depends upon application and lubrication | Widely used, relatively high friction, suffers from stiction in some applications. Depending upon the application, lifetime can be higher or lower than rolling element bearings. |
| محمل ذوعناصر دحرجة | Ball or rollers are used to prevent or minimise rubbing | Rolling coefficient of friction with steel can be ~0.005 (adding resistance due to seals, packed grease, preload and misalignment can increase friction to as much as 0.125) | Good, but some slack is usually present | Moderate to high (often requires cooling) | Moderate to high (depends on lubrication, often requires maintenance) | Used for higher moment loads than plain bearings with lower friction |
| محمل ذوجواهر | Off-center bearing rolls in seating | منخفض | Low due to flexing | منخفضة | Adequate (requires maintenance) | Mainly used in low-load, high precision work such as clocks. Jewel bearings may be very small. |
| محمل ذومائع | Fluid is forced between two faces and held in by edge seal | الاحتكاك صفر عند السرعة صفر، منخفض | Very high | مرتفعة جداً (usually limited to a few hundred feet per second at/by seal) | Virtually infinite in some applications, may wear at startup/shutdown in some cases. Often negligible maintenance. | Can fail quickly due to grit or dust or other contaminants. Maintenance free in continuous use. Can handle very large loads with low friction. |
| محمل مغناطيسي | Faces of bearing are kept separate by magnets (electromagnets or eddy currents) | Zero friction at zero speed, but constant power for levitation, eddy currents are often induced when movement occurs, but may be negligible if magnetic field is quasi-static | Low | No practical limit | Indefinite. Maintenance free. (with electromagnets) | Active magnetic bearings (AMB) need considerable power. Electrodynamic bearings (EDB) do not require external power. |
| محمل انثنائي | Material flexes to give and constrain movement | منخفض جداً | Low | Very high. | Very high or low depending on materials and strain in application. Usually maintenance free. | Limited range of movement, no backlash, extremely smooth motion |
| †Stiffness is the amount that the gap varies when the load on the bearing changes, it is distinct from the friction of the bearing. | ||||||
!knife edge bearings
انظر أيضاً
- Axlebox
- Ball bearing
- Ball spline
- Hertz contact stress
- Hinge
- Main bearing
- Needle roller bearing
- Pillow block bearing
- Race (bearing)
- Rolamite
- Rolling-element bearing
- Scrollerwheel
- Shock Pulse Method
- Slewing bearing
- Spherical plain bearing
- Spherical roller bearing
- Spiral groove bearing
المصادر
وصلات خارجية
 |
مشاع الفهم فيه ميديا متعلقة بموضوع Bearings. |
- Comprehensive review on bearings, University of Cambridge
- How bearings work
- bearing
- Bearing lubricants
- Early bearing failure detection
- How to measure a bearing
- Choosing the correct bearing type
- Kinematic Models for Design Digital Library (KMODDL) - Movies and photos of hundreds of working mechanical-systems models at Cornell University. Also includes an e-book library of classic texts on mechanical design and engineering.
- Types of bearings, Cambridge University
