شناسایی بیضی شدن شفت و اثر آن بر سطح داخلی هوزینگ‌ها
بیضی شدن مقطع شفت و سطح داخلی هوزینگ‌ها یکی از مشکلات مهم در کاربردهای بلبرینگ‌ها است که می‌تواند تاثیرات جدی بر عملکرد این سیستم‌ها بگذارد. این مسئله می‌تواند منجر به خرابی‌های زودهنگام، افزایش هزینه‌های نگهداری، و کاهش عمر مفید تجهیزات چرخان شود. بیضی شدن که به انحراف از شکل دایره‌ای در شفت‌ها و هوزینگ‌ها اشاره دارد، می‌تواند توزیع غیریکنواخت بار در بلبرینگ‌ها ایجاد کرده و به مشکلات مکانیکی مختلفی منجر شود.
بیضی شدن شفت چیست؟
بیضی شدن شفت به معنای انحراف سطح مقطع شفت یا هوزینگ از شکل دایره‌ای ایده‌آل است. این مشکل می‌تواند به دلیل عدم دقت در فرآیند تولید، بارگذاری نامناسب، یا تنش‌های عملیاتی ایجاد شود. وقتی سطح داخلی هوزینگ یا نشیمنگاه شفت به شکل بیضی تغییر کند، توزیع بار در بلبرینگ‌ها نامتعادل شده و منجر به افزایش تنش، سایش بیش از حد و کاهش عمر مفید قطعات چرخشی می‌شود. بیضی شدن شفت یکی از دلایل اصلی خرابی زودهنگام بلبرینگ‌هاست و می‌تواند عملکرد تجهیزات صنعتی را به شدت تحت تأثیر قرار دهد.
بیضی شدن شفت به چه دلایلی اتفاق می افتند؟
بیضی شدن شفت یکی از مشکلات رایج در تجهیزات صنعتی است که می‌تواند باعث خرابی زودرس بلبرینگ‌ها و افزایش هزینه‌های نگهداری شود. اما چرا این اتفاق می‌افتد؟ در ادامه، مهم‌ترین دلایل این مشکل را بررسی میکنیم:
1.مشکلات در ساخت و تولید
گاهی اوقات، دقت پایین در ماشین‌کاری یا عدم تنظیم صحیح دستگاه‌ها باعث می‌شود که شفت از ابتدا کاملاً گرد نباشد. اگر ابزارهای تراش دچار انحراف شوند یا دستگاه‌ها تنظیم درستی نداشته باشند، شفت ممکن است کمی بیضی شکل شود.
2.فیت‌های بیش از حد سفت و تلرانس‌های نامناسب
وقتی یک شفت بیش از حد تحت فشار قرار بگیرد یا فیت آن خیلی تنگ باشد، به مرور زمان تغییر شکل می‌دهد. کنترل ضعیف تلرانس‌ها (فاصله‌های مجاز بین قطعات) هم باعث می‌شود که شفت از شکل طبیعی خود خارج شود.
3.بارگذاری‌های شدید و فشارهای عملیاتی
فشارهای زیاد، تغییرات دمایی یا بارهای نوسانی در طول زمان باعث خم شدن یا تغییر شکل تدریجی شفت می‌شود. مثلاً اگر شفت دائماً تحت بارگذاری متغیر باشد، سطح مقطع آن به مرور از حالت گرد خارج شده و بیضی می‌شود.
4.سایش و خوردگی
روانکاری نامناسب، زنگ‌زدگی یا تماس مداوم با مواد خورنده می‌تواند سطح شفت را دچار خوردگی کند. این فرسایش موضعی ممکن است باعث شود که شفت در بعضی قسمت‌ها نازک‌تر شده و شکل آن تغییر کند.
5.اشتباهات هنگام نصب و مونتاژ
گاهی اوقات هنگام نصب قطعات، افراد به جای روش‌های صحیح، از ضربه زدن یا اعمال فشار نامتوازن استفاده میکنند. این کار می‌تواند باعث شود که شفت کمی تغییر شکل داده و دچار بیضی شدن شود.
6.ضعف ساختاری در هوزینگ (محفظه نگهدارنده شفت)
اگر هوزینگ (محفظه‌ای که شفت در آن قرار می‌گیرد) نازک یا آسیب‌دیده باشد، نمی‌تواند فشارها را به درستی تحمل کند. در نتیجه، با گذشت زمان، سطح داخلی آن تغییر شکل داده و باعث بیضی شدن شفت می‌شود.
7.تغییرات دمایی و انبساط حرارتی
دمای بالا باعث انبساط فلزات می‌شود. اما اگر این انبساط در تمام قسمت‌های شفت یکسان نباشد، به مرور زمان شکل آن تغییر می‌کند. این موضوع مخصوصاً در تجهیزات صنعتی که دائماً در معرض گرما و سرما هستند، بسیار رایج است.
بیضی شدن شفت معمولاً نتیجه‌ی یک مشکل جزئی است که در طول زمان بزرگ‌تر می‌شود. از دقت در ساخت و تولید گرفته تا نحوه‌ی نصب و شرایط کاری، همه‌ی این عوامل می‌توانند تأثیرگذار باشند. شناخت این دلایل و رسیدگی زودهنگام به مشکلات، کمک می‌کند تا تجهیزات دوام بیشتری داشته باشند و از هزینه‌های اضافی جلوگیری شود.
چگونگی شناسایی بیضوی شدن
شناسایی بیضوی بودن مقطع شفت و سطح داخلی هوزینگ‌ها نیازمند استفاده از تکنیک‌های دقیق اندازه‌گیری و ابزارهای تشخیصی است. برخی از روش‌های رایج برای شناسایی بیضوی بودن عبارت‌اند از:
- اندیکاتور دایال و میکرومترها: تغییرات قطر شفت و هوزینگ باید در چندین موقعیت (ترجیحاً در زوایای مختلف) اندازه‌گیری و مقایسه شود. اگر تفاوت بین بیشترین و کمترین قطرها از تلرانس‌های مجاز بیشتر باشد، بیضوی بودن تایید می‌شود.
- Bore Guage (گیج سیلندر): استفاده از بور گیج‌ها برای اندازه‌گیری ابعاد مختلف سطح داخلی هوزینگ و شافت استفاده شود. تغییرات قابل‌توجه در اندازه‌گیری‌ها می‌تواند نشان‌دهنده بیضوی بودن باشد.
- دستگاه‌های اندازه‌گیری مختصات (CMM): دستگاه‌های CMM قادرند انحرافات دقیق از دایره بودن را در شافت‌ها و هوزینگ‌ها شبیه‌سازی و بررسی کنند.
- اندازه‌گیری ران اوت: اندازه‌گیری ران اوت شفت در حین چرخش می‌تواند به شناسایی بیضوی بودن کمک کند.
- آزمون بلویینگ (تحلیل الگوی تماس): استفاده از رنگ آبی برای شافت یا هوزینگ و مشاهده الگوی تماس پس از مونتاژ بلبرینگ.
- شبیه‌سازی المان محدود (FEA): شبیه‌سازی FEA می‌تواند تاثیر بارهای اعمالی و تغییرات حرارتی را بر هندسه شافت و هوزینگ پیش‌بینی کند.
پیامدهای بیضوی شدن در بلبرینگ‌ها
بیضوی شدن مقطع شفت و سطح داخلی هوزینگ‌ها می‌تواند تاثیرات زیادی بر عملکرد بلبرینگ‌ها داشته باشد. این تاثیرات عبارت‌اند از:
- توزیع غیریکنواخت بار: بیضوی بودن می‌تواند منجر به تماس‌های نقطه‌ای یا خطی در بلبرینگ شود که باعث افزایش تمرکز تنش‌ها و آسیب به اجزای بلبرینگ می‌شود.
- افزایش ارتعاشات و نویز: بلبرینگ‌ها در سطوح بیضوی به دلیل تغییرات غیریکنواخت، ارتعاشات زیادی تولید میکنند که منجر به نویز بالا می‌شود.
- سایش و خستگی تسریع شده: بارگذاری غیریکنواخت باعث تسریع سایش در اجزای غلتشی، قفسه‌ها و سطح تماس رینگ‌های داخلی و خارجی می‌شود.
- تغییرات در کلیرنس داخلی یا پیش‌بار: بیضوی بودن فیت مورد نظر را تغییر می‌دهد که می‌تواند منجر به افزایش لقی و یا پیش‌بار زیاد و در نتیجه ایجاد حرارت و خرابی زودهنگام شود.
- عدم هم‌راستایی بلبرینگ و انحراف شفت: بیضوی بودن می‌تواند بلبرینگ را به قرارگیری در موقعیتی غیرطبیعی وادار کرده و باعث عدم هم‌راستایی و تنش‌های اضافی شود.
- افزایش تولید حرارت: تماس‌های غیریکنواخت باعث اصطکاک محلی می‌شود که دمای عملیاتی را افزایش می‌دهد و احتمال تخریب روانکارها را بیشتر می‌کند.
- خطر ترک‌خوردگی شفت یا هوزینگ: بیضوی شدن شدید می‌تواند باعث ایجاد ترک‌های ناشی خستگی در شافت‌ها و هوزینگ‌ها در طول زمان شود.
خرابی سطح رینگ خارجی در اثر بارگذاری بیش از حد به دلیل بیضی شدن مقطع شفت
جلوگیری و اصلاح مشکلات بیضوی شدن
برای پیشگیری و اصلاح مشکلات بیضوی بودن، اقداماتی از جمله موارد زیر توصیه می‌شود:
- بهبود دقت تولید
- استفاده از تکنیک‌های ماشین‌کاری با دقت بالا و کالیبراسیون منظم ابزارها.
- پیاده‌سازی تلرانس‌های دقیق‌تر در تولید شافت‌ها و هوزینگ‌ها.
- بهینه‌سازی انتخاب فیت
- پیروی از توصیه‌های تولیدکنندگان بلبرینگ برای انتخاب فیت‌های مناسب برای شافت و هوزینگ.
- کنترل بارهای عملیاتی
- کاهش بارهای شعاعی و محوری بیش از حد که می‌توانند شافت یا هوزینگ را تغییر شکل دهند.
- افزایش دقت در مونتاژ و نصب
- استفاده از روش‌های گرم‌کردن کنترل شده برای نصب بلبرینگ‌ها به‌جای ضربه‌زدن.
- بازرسی دوره‌ای و نظارت بر وضعیت
- اندازه‌گیری منظم ابعاد شافت و هوزینگ‌ها برای شناسایی زودهنگام بیضوی بودن.
- استفاده از تحلیل ارتعاشات و تصویربرداری حرارتی برای ارزیابی وضعیت بلبرینگ‌ها.
- تقویت طراحی شافت و هوزینگ
- افزایش ضخامت دیواره‌ها یا استفاده از مواد تقویت‌شده در هوزینگ‌ها برای جلوگیری از تغییر شکل.
گرم‌کن القایی مخصوص نصب بیرینگ‌ها
چکش مخصوص جاگذاری بیرینگ‌ها
نتیجه‌گیری
بیضوی شدن مقطع شفت و سطح داخلی هوزینگ‌ها یک مشکل حیاتی است که می‌تواند عملکرد بلبرینگ‌ها و قابلیت اطمینان تجهیزات را به شدت تحت تاثیر قرار دهد. نظارت منظم، ماشین‌کاری دقیق، استفاده از تکنیک‌های مونتاژ مناسب و رعایت توصیه‌های فیت می‌تواند به پیشگیری و کاهش خرابی‌های ناشی از بیضوی شدن کمک کند. با درک علل و عواقب بیضوی بودن، مهندسان و متخصصان نگهداری می‌توانند استراتژی‌های مؤثری برای افزایش طول عمر بلبرینگ‌ها و کارایی تجهیزات پیاده‌سازی کنند.
این مطلب را از دست ندهید: الاینمنت (هم‌راستایی) شفت‌ها به روش Rim and Face
دیدگاهتان را بنویسید