حل المنتج لمشكلة تعطل محامل المحرك المتدرج بسبب مواد مختلفة عالي ودرجات الحرارة المنخفضة

- تحت درجات حرارة عالية تبلغ 95 درجة مئوية ودرجات حرارة منخفضة تبلغ -60 درجة مئوية، تم إجراء تحليل محاكاة على محركات متدرجة مصنوعة من مواد مختلفة. كشفت نتائج المحاكاة عن السبب الرئيسي لمشاكل التصاق المحامل في محركات السائر بسبب اختلافات المواد في درجات الحرارة القصوى. تم اقتراح تدابير التحسين وتم التحقق من جدواها من خلال التجارب.

a). التحديات

المحركات المتدرجة هي محركات تعمل على تحويل الإشارات الكهربائية إلى إزاحة دائرية. وهي تتميز بنظام بسيط ومريح وبتكلفة منخفضة، مما يجعلها تستخدم على نطاق واسع في أنظمة تحديد المواقع ذات الحلقة المفتوحة التي تتطلب دقة أعلى. ومع تقدم العلوم والتكنولوجيا الحديثة، هناك مطالب متزايدة على المحركات المتدرجة لتكون عالية الاستهلاك للطاقة. وتصميمات عالية الأداء. ولتلبية احتياجات التصميم عالي الأداء، غالبًا ما يتم تصنيع غلاف وغطاء المحركات المتدرجة من مواد خفيفة الوزن مثل سبائك الألومنيوم الصلبة بدلاً من الفولاذ الهيكلي، والتي لا تزال تلبي متطلبات القوة الهيكلية لتقليل الوزن الإجمالي للمحرك.

b) الحل (كيف يحل QIBR المشكلة)

استخدم فنيو QlBR برنامج تحليل العناصر النهائية ANsYs Workbench لإجراء تحليل محاكاة على محركات متدرجة ذات أغلفة وأغطية طرفية مصنوعة من مواد مختلفة عند درجات حرارة عالية تبلغ 95 درجة مئوية ودرجات حرارة منخفضة تبلغ -60 درجة مئوية، وقاموا بتحليل الأسباب الرئيسية محامل كروية ذات اتصال زاوي مشاكل في المحركات المتدرجة التي تسببها اختلافات المواد في ظل هذه الظروف الحرارية وتدابير التحسين المقترحة

c) النتائج

· تم إجراء تحليل محاكاة العناصر المحدودة على محركات متدرجة ذات أغلفة وأغطية طرفية مصنوعة من سبائك الألومنيوم الصلبة والفولاذ الهيكلي عند درجات حرارة عالية تبلغ 95 درجة مئوية ودرجات الحرارة المنخفضة تصل إلى -60تظهر خرائط الكنتور للإزاحة المحورية والإزاحة الشعاعية عند موضع محامل الجزء الثابت في الأشكال من 2 إلى 5 على التوالي.

الصورة 1: رسم تخطيطي لسحابة الإزاحة لتوقف المحامل عندما يكون غطاء نهاية الغلاف مصنوعًا من سبيكة الألومنيوم عند 295

الصورة 2: رسم تخطيطي لسحابة الإزاحة لتوقف المحامل عندما يكون غطاء نهاية الغلاف مصنوعًا من الفولاذ الهيكلي عند 395℃

الصورة 3: رسم تخطيطي لسحابة الإزاحة لتوقف المحامل عندما يكون غطاء نهاية الغلاف مصنوعًا من سبيكة الألومنيوم عند 60

الصورة 4: رسم تخطيطي لسحابة الإزاحة لتوقف المحامل عندما يكون غطاء نهاية الغلاف مصنوعًا من الفولاذ الهيكلي عند 60 

عند درجات حرارة عالية تصل إلى 95ودرجات حرارة منخفضة تصل إلى -60 درجة مئوية، وعندما يكون الغلاف وأغطية النهاية مصنوعين من سبائك الألومنيوم الصلب والفولاذ الهيكلي، فإن أقصى إزاحة محورية وأقصى إزاحة شعاعية عند موضع محامل الجزء الثابت موضحة في الجدول 1.

في درجات الحرارة العالية والمنخفضة، يؤدي استخدام مواد مختلفة للغلاف وأغطية الأطراف (يرجع ذلك في المقام الأول إلى معاملات التمدد الحراري المختلفة - سبيكة الألومنيوم الصلبة لها معامل تمدد حراري يبلغ 2.3 × 10⁻⁵ K⁻¹، بينما يتمتع الفولاذ الهيكلي بمعامل تمدد حراري يبلغ 12 × 10⁻⁵ K⁻¹) إلى اختلافات في الإزاحات المحورية والقطرية في موضع المحمل. عند درجة حرارة عالية (95 درجة مئوية)، تكون فروق الإزاحة في موضع المحامل 0.014 مم للإزاحة المحورية و0.069 مم للإزاحة الشعاعية. عند درجة حرارة منخفضة (-60 درجة مئوية)، تكون فروق الإزاحة 0.016 مم للإزاحة المحورية و0.0078 مم للإزاحة الشعاعية.

عندما يتم تصنيع الغلاف وأغطية الأطراف من سبيكة ألومنيوم صلبة في ظل هذه الظروف الحرارية، فإن الاختلافات في الإزاحات المحورية والقطرية عند موضع المحامل تؤثر بشكل مباشر على القطر الخارجي للمحامل عند كلا الطرفين، وبالتالي تقليل اللعب المحوري والقطري للمحامل وفي النهاية التسبب في مشاكل تشويش المحمل. لمعالجة هذه المشكلة، يقترح البحث زيادة الخلوص المناسب بين موضع محمل الجزء الثابت والمحامل، بالإضافة إلى الخلوص المحوري بين الجزء الثابت والدوار للمحرك المتدرج، بمقدار 0.008 مم و0.017 مم على التوالي، للتعويض عن الاختلافات المادية ومنع تشويش المحمل.

قام فريق الهندسة في QIBR بمساعدة العميل من خلال تفكيك محرك معيب، وتنظيف الجزء الثابت والدوار بالأسيتون، ثم تصنيع التجويف الداخلي لموضع محمل الجزء الثابت بمقدار 0.008 مم. كما قاموا أيضًا بتصنيع الأسطح الطرفية لمواضع المحمل عند طرفي العمود بمقدار 0.017 مم. بعد إعادة تجميع الجزء الثابت والدوار، أجروا اختبارات كهربائية في درجات حرارة 95 درجة مئوية و-60 درجة مئوية باستخدام معدات تجريبية. أظهرت الاختبارات أن العمود يدور بحرية وسلاسة دون أي مشاكل تشويش.

· انخفاض استهلاك الطاقة ومعدلات الفشل: عملية التصميم والتصنيع الممتازة للدقة محامل كروية ذات اتصال زاوي تقليل استهلاك الطاقة وزيادة عمر المحامل وموثوقيتها. يساعد هذا في تقليل استهلاك الطاقة لآلات التحكم الرقمي ويقلل من وقت التوقف عن العمل وتكاليف الصيانة الناجمة عن فشل المحامل.

· تم معالجة مشكلة تعطل المحامل في المحركات المتدرجة بسبب اختلافات المواد في درجات الحرارة العالية والمنخفضة من خلال تنفيذ تدابير التحسين. على وجه التحديد، تمت زيادة الخلوص الملائم بين كتلة محامل الجزء الثابت والمحامل بمقدار 0.008 مم، وتم زيادة الخلوص المحوري بين الجزء الثابت والدوار للمحرك المتدرج بمقدار 0.017 مم. تم إجراء هذه التعديلات لمواجهة الاختلافات في الإزاحة المحورية والقطرية الناجمة عن المواد المختلفة.

· تم اكتشاف أن السبب الرئيسي لتشنج المحامل في محركات السائر تحت درجات الحرارة العالية والمنخفضة بسبب اختلافات المواد هو كما يلي: يؤدي استخدام مواد مختلفة للغلاف وأغطية الأطراف (بشكل أساسي بسبب الاختلافات في معاملات التمدد الحراري) إلى اختلافات في الإزاحة المحورية والقطرية في كتلة المحامل. يؤثر هذا الاختلاف في الإزاحة بشكل مباشر على القطر الخارجي للمحامل عند كلا الطرفين، مما يقلل أو حتى يزيل الخلوص المحوري والقطري للمحامل، مما يؤدي في النهاية إلى تشنج المحامل.

شهادات العملاء

لقد قدمت لنا شركة QIBR حلاً متخصصًا من خلال التوصية بالدقة محامل كروية ذات اتصال زاوي لاستبدال محامل الكرات القياسية. لقد قدموا المشورة المهنية واستراتيجيات التحسين لمعالجة مشكلة انخفاض دقة المنتج في معداتنا أثناء التشغيل. لم تساعدنا هذه الاقتراحات والتحسينات في تحسين جودة المنتج وأدائه فحسب، بل جلبت أيضًا مجموعة من الفوائد المهمة: زيادة قيمة الإنتاج، وخفض التكاليف، وتقليل وقت التوقف، وتحسين جودة المنتج، وتحسين العمليات التشغيلية.

ومن خلال تعاوننا مع QIBR، لم نتمكن من حل التحديات والقضايا الحالية فحسب، بل وضعنا أيضًا أساسًا متينًا للتنمية المستقبلية، وتحقيق نمو مستدام للأعمال والتنمية المستدامة.