მექანიკური საკეტების ძალის დაბალანსების ახალი გზა

ტუმბოები მექანიკური შუასადებების ერთ-ერთი უდიდესი მომხმარებელია. როგორც სახელიდან ჩანს, მექანიკური შუასადებები კონტაქტური ტიპის შუასადებებია, რომლებიც განსხვავდება აეროდინამიკური ან ლაბირინთული უკონტაქტო შუასადებებისგან.მექანიკური ბეჭდებიასევე ხასიათდება, როგორც დაბალანსებული მექანიკური ბეჭედი ანდაუბალანსებელი მექანიკური ბეჭედიეს ეხება იმას, თუ რა პროცენტული მაჩვენებელი, თუ საერთოდ შეიძლება იყოს, შეიძლება გადავიდეს სტაციონარული დალუქვის ზედაპირის უკან. თუ დალუქვის ზედაპირი არ არის მიბმული მბრუნავ ზედაპირზე (როგორც ეს ხდება დამჭერი ტიპის დალუქვის შემთხვევაში) ან დალუქვის საჭირო წნევის მქონე ტექნოლოგიურ სითხეს არ ეძლევა დაშვების უფლება დალუქვის ზედაპირის უკან მოხვდეს, ტექნოლოგიური წნევა დალუქვის ზედაპირს უკან გადააგდებს და გახსნის. დალუქვის დიზაინერმა უნდა გაითვალისწინოს ყველა სამუშაო პირობა, რათა შექმნას დალუქვის საჭირო დახურვის ძალით, მაგრამ არა იმდენად დიდი ძალით, რომ დინამიურ დალუქვის ზედაპირზე ბლოკის დატვირთვამ გამოიწვიოს ძალიან დიდი სითბო და ცვეთა. ეს არის დელიკატური ბალანსი, რომელიც განსაზღვრავს ან არღვევს ტუმბოს საიმედოობას.

დინამიური დალუქვის სახეები გახსნის ძალის გამოყენებით, ტრადიციული მეთოდის ნაცვლად
დახურვის ძალის დაბალანსება, როგორც ზემოთ იყო აღწერილი. ეს არ გამორიცხავს საჭირო დახურვის ძალას, მაგრამ ტუმბოს დიზაინერსა და მომხმარებელს აძლევს კიდევ ერთ მოსაბრუნებელ ღილაკს, რაც საშუალებას იძლევა დალუქვის ზედაპირების წონის მოხსნის ან გადმოტვირთვის, საჭირო დახურვის ძალის შენარჩუნებისას, რითაც მცირდება სითბო და ცვეთა და ამავდროულად აფართოებს შესაძლო სამუშაო პირობებს.

მშრალი გაზის ბეჭდები (DGS), რომლებიც ხშირად გამოიყენება კომპრესორებში, ქმნის გახსნის ძალას დალუქვის ზედაპირებზე. ეს ძალა იქმნება აეროდინამიკური საკისრის პრინციპით, სადაც წვრილი ტუმბოს ღარები ხელს უწყობს გაზის შეღწევას დალუქვის მაღალი წნევის პროცესის მხრიდან, ნაპრალში და დალუქვის ზედაპირზე, როგორც უკონტაქტო სითხის ფირის საკისარი.

მშრალი გაზის დალუქვის ზედაპირის აეროდინამიკური საკისრის გახსნის ძალა. ხაზის დახრილობა წარმოადგენს ნაპრალის სიმტკიცეს. გაითვალისწინეთ, რომ ნაპრალი მიკრონებშია მითითებული.
იგივე ფენომენი შეინიშნება ჰიდროდინამიკურ ზეთის საკისრებში, რომლებიც მხარს უჭერენ უმეტეს დიდი ცენტრიდანული კომპრესორებისა და ტუმბოს როტორებს და ჩანს Bently-ს მიერ ნაჩვენებ როტორის დინამიური ექსცენტრისიტეტის დიაგრამებში. ეს ეფექტი უზრუნველყოფს სტაბილურ უკუშეჩერებას და წარმოადგენს ჰიდროდინამიკური ზეთის საკისრებისა და DGS-ის წარმატების მნიშვნელოვან ელემენტს. მექანიკურ დალუქვის საშუალებებს არ აქვთ წვრილი სატუმბი ღარები, რომლებიც შეიძლება გვხვდებოდეს აეროდინამიკურ DGS ზედაპირზე. შესაძლოა არსებობდეს გარე წნევით გაზის საკისრების პრინციპების გამოყენების გზა, რათა შემცირდეს დახურვის ძალა.მექანიკური დალუქვის ზედაპირიs.

სითხისებრი ფენის საკისრების პარამეტრების და ლილვის ექსცენტრისულობის კოეფიციენტის თვისებრივი დიაგრამები. სიხისტე, K, და დემპფერაცია, D, მინიმალურია, როდესაც ლილვი საკისრის ცენტრშია. როდესაც ლილვი საკისრის ზედაპირს უახლოვდება, სიხისტე და დემპფერაცია მკვეთრად იზრდება.

გარე წნევით აღჭურვილი აეროსტატიკური გაზის საკისრები იყენებენ წნევით აღჭურვილი აირის წყაროს, ხოლო დინამიური საკისრები იყენებენ ზედაპირებს შორის ფარდობით მოძრაობას ნაპრალის წნევის გენერირებისთვის. გარე წნევით აღჭურვილი ტექნოლოგიას აქვს სულ მცირე ორი ფუნდამენტური უპირატესობა. პირველი, წნევით აღჭურვილი აირი შეიძლება შეჰყავთ პირდაპირ დალუქვის ზედაპირებს შორის კონტროლირებადი გზით, იმის ნაცვლად, რომ აირი შეიყვანონ დალუქვის ნაპრალში არაღრმა სატუმბი ღარებით, რომლებიც მოძრაობას საჭიროებენ. ეს საშუალებას იძლევა დალუქვის ზედაპირების გამოყოფის, სანამ ბრუნვა დაიწყება. მაშინაც კი, თუ ზედაპირები ერთმანეთთან არის შეკუმშული, ისინი გაიხსნება ნულოვანი ხახუნის დაწყებისა და გაჩერების შემთხვევაში, როდესაც წნევა პირდაპირ შეჰყავთ მათ შორის. გარდა ამისა, თუ დალუქვა ცხელია, გარე წნევით შესაძლებელია დალუქვის ზედაპირზე წნევის გაზრდა. ამ შემთხვევაში ნაპრალი გაიზრდება წნევის პროპორციულად, მაგრამ ძვრის სითბო დაეცემა ნაპრალის კუბურ ფუნქციაზე. ეს ოპერატორს აძლევს ახალ შესაძლებლობას, გამოიყენოს სითბოს წარმოქმნის საწინააღმდეგო საშუალება.

კომპრესორებს კიდევ ერთი უპირატესობა აქვთ - დიელექტრიკული გაზის მსგავსად, ზედაპირზე ნაკადი არ არის. ამის ნაცვლად, ყველაზე მაღალი წნევა დალუქვის ზედაპირებს შორისაა და გარე წნევა ატმოსფეროში ჩაედინება ან ერთ მხარეს, ხოლო მეორე მხრიდან კომპრესორში გავა. ეს ზრდის საიმედოობას პროცესის ნაპრალში შეღწევის თავიდან აცილებით. ტუმბოებში ეს შეიძლება უპირატესობა არ იყოს, რადგან ტუმბოში შეკუმშვადი აირის შეყვანა შეიძლება არასასურველი იყოს. ტუმბოებში შეკუმშვადმა აირებმა შეიძლება გამოიწვიოს კავიტაცია ან ჰაერის დარტყმის პრობლემები. თუმცა, საინტერესო იქნებოდა ტუმბოებისთვის არაკონტაქტური ან ხახუნის გარეშე დალუქვის ქონა ტუმბოს პროცესში გაზის ნაკადის ნაკლოვანების გარეშე. შესაძლებელია თუ არა გარე წნევით გაზის საკისრის ქონა ნულოვანი ნაკადით?

კომპენსაცია
ყველა გარე წნევის მქონე საკისარს აქვს გარკვეული სახის კომპენსაცია. კომპენსაცია არის შეზღუდვის ფორმა, რომელიც ინარჩუნებს წნევას რეზერვში. კომპენსაციის ყველაზე გავრცელებული ფორმაა ნახვრეტების გამოყენება, მაგრამ ასევე არსებობს ღარის, საფეხურის და ფოროვანი კომპენსაციის ტექნიკა. კომპენსაცია საშუალებას აძლევს საკისრებს ან დალუქვის ზედაპირებს ერთმანეთთან ახლოს იმოძრაონ შეხების გარეშე, რადგან რაც უფრო უახლოვდებიან ისინი, მით უფრო მაღალია მათ შორის გაზის წნევა, რაც ზედაპირებს ერთმანეთისგან განცალკევებას იწვევს.

მაგალითად, ბრტყელი ხვრელის მქონე კომპენსირებული გაზის საკისრის ქვეშ (სურათი 3), საშუალო
ნაპრალში წნევა უდრის საკისარზე მთლიანი დატვირთვის გაყოფილს წინა ზედაპირზე, ეს არის ერთეული დატვირთვა. თუ ამ წყაროს გაზის წნევაა 60 ფუნტი კვადრატულ ინჩზე (psi) და წინა ზედაპირზე არის 10 კვადრატული ინჩის ფართობი და არის 300 ფუნტი დატვირთვა, საკისრის ნაპრალში საშუალოდ იქნება 30 psi. როგორც წესი, ნაპრალი დაახლოებით 0.0003 ინჩია და რადგან ნაპრალი ძალიან მცირეა, ნაკადი იქნება მხოლოდ დაახლოებით 0.2 სტანდარტული კუბური ფუტი წუთში (scfm). რადგან ნაპრალის წინ არის ხვრელის შემზღუდველი, რომელიც ინარჩუნებს წნევას რეზერვში, თუ დატვირთვა გაიზრდება 400 ფუნტამდე, საკისრის ნაპრალი მცირდება დაახლოებით 0.0002 ინჩამდე, რაც ნაპრალში ნაკადს 0.1 scfm-ით ზღუდავს. მეორე შემზღუდველის ეს ზრდა ხვრელის შემზღუდველს აძლევს საკმარის ნაკადს, რათა ნაპრალში საშუალო წნევა გაიზარდოს 40 psi-მდე და გაუძლოს გაზრდილ დატვირთვას.

ეს არის კოორდინატების საზომ მანქანაში (CMM) არსებული ტიპიური ხვრელიანი ჰაერის საკისრის გვერდითი ხედი. თუ პნევმატური სისტემა „კომპენსირებულ საკისრად“ ჩაითვლება, მას საკისრის ღრეჩოს შემზღუდველის ზემოთ უნდა ჰქონდეს შემზღუდველი.
ხვრელი vs. ფოროვანი კომპენსაცია
ხვრელის კომპენსაცია კომპენსაციის ყველაზე ფართოდ გამოყენებული ფორმაა. ტიპურ ხვრელს შეიძლება ჰქონდეს 0.010 ინჩის დიამეტრი, მაგრამ რადგან ის რამდენიმე კვადრატული ინჩის ფართობს კვებავს, ის კვებავს საკუთარ თავზე რამდენიმე რიგით მეტ ფართობს, ამიტომ გაზის სიჩქარე შეიძლება მაღალი იყოს. ხშირად, ხვრელები ზუსტად იჭრება ლალის ან საფირონის ქვისგან, რათა თავიდან იქნას აცილებული ხვრელის ზომის ეროზია და შესაბამისად, საკისრის მუშაობის ცვლილებები. კიდევ ერთი პრობლემა ის არის, რომ 0.0002 ინჩზე ნაკლები ნაპრალის შემთხვევაში, ხვრელის გარშემო არსებული ტერიტორია იწყებს ნაკადის დახშობას ზედაპირის დანარჩენ ნაწილზე, რა დროსაც ხდება გაზის ფენის კოლაფსი. იგივე ხდება აწევის დროსაც, რადგან აწევის დასაწყებად ხელმისაწვდომია მხოლოდ ხვრელის ფართობი და ნებისმიერი ღარი. ეს არის ერთ-ერთი მთავარი მიზეზი, რის გამოც გარე წნევის საკისრები არ ჩანს დალუქვის გეგმებში.

ეს არ ეხება ფოროვან კომპენსირებულ საკისარს, სამაგიეროდ, სიმტკიცე კვლავაც შენარჩუნებულია.
იზრდება დატვირთვის ზრდასთან და უფსკრულის შემცირებასთან ერთად, ისევე როგორც DGS-ის შემთხვევაში (სურათი 1) და
ჰიდროდინამიკური ზეთის საკისრები. გარე წნევის ქვეშ მყოფი ფოროვანი საკისრების შემთხვევაში, საკისარი დაბალანსებული ძალის რეჟიმში იქნება, როდესაც შეყვანის წნევა გამრავლებული ფართობზე უდრის საკისარზე მთლიან დატვირთვას. ეს საინტერესო ტრიბოლოგიური შემთხვევაა, რადგან ამწევი ძალა ან ჰაერის უფსკრული ნულოვანია. ნაკადი ნულოვანი იქნება, მაგრამ საკისრის ზედაპირის ქვეშ საპირისპირო ზედაპირზე ჰაერის წნევის ჰიდროსტატიკური ძალა მაინც ამსუბუქებს მთლიან დატვირთვას და იწვევს ხახუნის თითქმის ნულოვან კოეფიციენტს - მიუხედავად იმისა, რომ ზედაპირები კვლავ შეხებაშია.

მაგალითად, თუ გრაფიტის დალუქვის ზედაპირს აქვს 10 კვადრატული ინჩის ფართობი და 1000 ფუნტი დახურვის ძალა, ხოლო გრაფიტს აქვს 0.1 ხახუნის კოეფიციენტი, მოძრაობის დასაწყებად საჭირო იქნება 100 ფუნტი ძალა. თუმცა, ფოროვანი გრაფიტის გავლით მის ზედაპირზე 100 psi გარე წნევის წყაროს გატარების შემთხვევაში, მოძრაობის დასაწყებად არსებითად ნულოვანი ძალა იქნება საჭირო. ეს იმის მიუხედავად, რომ ორივე ზედაპირს კვლავ 1000 ფუნტი დახურვის ძალა აწვება და რომ ზედაპირები ფიზიკურ კონტაქტში არიან.

ჩვეულებრივი საკისრების მასალების კლასი, როგორიცაა: გრაფიტი, ნახშირბადი და კერამიკა, როგორიცაა ალუმინი და სილიციუმის კარბიდები, რომლებიც ცნობილია ტურბო ინდუსტრიებისთვის და ბუნებრივად ფოროვანია, ამიტომ მათი გამოყენება შესაძლებელია გარე წნევის საკისრებად, რომლებიც არაკონტაქტური სითხისებრი ფირის საკისრებია. არსებობს ჰიბრიდული ფუნქცია, სადაც გარე წნევა გამოიყენება კონტაქტური წნევის ან დალუქვის დახურვის ძალის გასანეიტრალებლად კონტაქტურ დალუქვის ზედაპირებზე მიმდინარე ტრიბოლოგიიდან. ეს საშუალებას აძლევს ტუმბოს ოპერატორს, შეცვალოს ტუმბოს გარე ნაწილი, რათა გაუმკლავდეს პრობლემურ აპლიკაციებს და მაღალი სიჩქარით ოპერაციებს მექანიკური დალუქვის გამოყენებისას.

ეს პრინციპი ასევე ვრცელდება ჯაგრისებზე, კომუტატორებზე, აგზნებზე ან ნებისმიერ კონტაქტურ გამტარზე, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას მონაცემების ან ელექტრული დენის მისაღებად მბრუნავ ობიექტებზე ან მათ გამორთვისთვის. როტორების უფრო სწრაფად ბრუნვისა და დაცლის ზრდასთან ერთად, შეიძლება რთული იყოს ამ მოწყობილობების ლილვთან კონტაქტში შენარჩუნება და ხშირად აუცილებელია მათი ლილვზე დამაგრებული ზამბარის წნევის გაზრდა. სამწუხაროდ, განსაკუთრებით მაღალსიჩქარიანი მუშაობის შემთხვევაში, კონტაქტური ძალის ეს ზრდა ასევე იწვევს მეტ სითბოს და ცვეთას. იგივე ჰიბრიდული პრინციპი, რომელიც გამოიყენება ზემოთ აღწერილი მექანიკური დალუქვის ზედაპირებზე, შეიძლება გამოყენებულ იქნას აქაც, სადაც ფიზიკური კონტაქტია საჭირო სტაციონარულ და მბრუნავ ნაწილებს შორის ელექტროგამტარობისთვის. გარე წნევა შეიძლება გამოყენებულ იქნას ჰიდრავლიკური ცილინდრის წნევის მსგავსად, დინამიურ ინტერფეისზე ხახუნის შესამცირებლად, ამავდროულად გაზარდოს ზამბარის ძალა ან დახურვის ძალა, რომელიც საჭიროა ჯაგრისის ან დალუქვის ზედაპირის მბრუნავ ლილვთან კონტაქტში შესანარჩუნებლად.