راهنمای انتخاب و کاربرد بوش فلزی: اصول کار، خواص مواد و استراتژی‌های نگهداری

در درایوهای مکانیکی و سیستم‌های حرکتی، یک بوش-یک قطعه استوانه‌ای-تک تکه-به‌طور گسترده بین شفت متحرک و محفظه اطراف آن نصب می‌شود. عملکرد اصلی آن فراهم کردن یک سطح یاتاقان صاف برای شفت و محافظت از قطعات گران‌تر در برابر آسیب با ساییدگی تدریجی است. این طراحی فداکارانه تضمین می‌کند که تعویض بوش-کم‌هزینه بسیار مقرون‌به‌صرفه‌تر از تعویض کل شفت اصلی است. بر خلاف بلبرینگ‌ها که برای کاهش اصطکاک به تماس غلتشی تکیه می‌کنند، بوشینگ‌ها بارها را از طریق تماس مستقیم لغزشی تحمل می‌کنند. آنها معمولاً از موادی ساخته می‌شوند که نرم‌تر هستند یا دارای خواص روان‌کاری برتری در مقایسه با شفت هستند، در نتیجه تضمین می‌کنند که هر گونه سایش روی بوش به جای روی محور محرک بحرانی رخ می‌دهد.

اصل کار یک آستین شفت شامل فشار دادن آن-در سوراخ محفظه ای برای ثابت ماندن می شود، در حالی که به شفت اجازه می دهد از قطر داخلی خود برای چرخش، لغزش یا نوسان عبور کند. در طرح‌های روان‌کاری شده، یک لایه روغن یا گریس بین شفت و آستین تشکیل می‌شود، در حالی که طرح‌های روان‌کاری به طور مستقل روانکاری را انجام می‌دهند. به عنوان مثال، برنز پخته شده هنگام گرم شدن، روان کننده را از منافذ خود آزاد می کند، کامپوزیت های PTFE یک فیلم انتقال دائمی را روی شفت می گذارند، و آستین های گرافیتی از ساختار اتمی لایه ای خود استفاده می کنند-که به راحتی برش می دهد- برای کاهش اصطکاک. فراتر از کاهش اصطکاک، آستین‌های شفت عملکردهایی مانند میرایی و جداسازی ارتعاش، موقعیت محوری، جبران ناهماهنگی و عایق الکتریکی را ارائه می‌دهند که آنها را به اجزای حیاتی برای عملکرد روان سیستم‌های مکانیکی تبدیل می‌کند.

در عمل مهندسی، آستین‌های شافت معمولاً به عنوان یاتاقان‌های کشویی یا یاتاقان‌های ساده طبقه‌بندی می‌شوند تا آنها را از یاتاقان‌های غلتشی-متمایز کنند. از نظر فنی، آستین‌های شفت از نظر ظرفیت تحمل بار، تحمل بارهای سنگین و ضربه‌ای در حالی که عموماً بی‌صداتر عمل می‌کنند، برتری دارند. در مقابل، در حالی که یاتاقان‌های غلتشی برای کاربردهای-سرعت و{5} بسیار دقیق مناسب هستند، تقریباً همیشه به روغن کاری خارجی نیاز دارند و مقاومت در برابر ضربه ندارند. به عنوان مثال، در توربین‌های بخار بزرگ و شفت‌های نیروی محرکه دریایی،-آستین‌های شعاعی هیدرودینامیکی خوب طراحی شده می‌توانند به‌طور نامحدود با توجه به عرضه نفت کافی کار کنند. این امر باعث می شود که غلاف شفت پمپ برای عملیات سنگین- ضروری باشد.

اگرچه آستین‌های شفت به تدریج دچار سایش می‌شوند، اما تا زمانی که شفت یا محفظه آسیب نبیند، به راحتی نادیده گرفته می‌شوند. بنابراین، شناخت علائم اولیه شکست بسیار مهم است. صداهای غیرعادی در مفاصل یا محورها، افزایش فاصله شفت (بازی)، ارتعاش شدید، یا تولید گرمای غیرعادی در نزدیکی مفصل، همگی نشان دهنده خرابی بالقوه آستین هستند. بازرسی مستقیم سطح ممکن است خراش های قابل مشاهده، حفره ها یا ریزش مواد را نشان دهد. برای قطعات متحرک حیاتی-مانند بلبرینگ های آستین جلو-بهتر است منتظر بروز خرابی نباشید. جایگزینی آنها در فواصل زمانی برنامه ریزی شده تعمیر و نگهداری همیشه مقرون به صرفه تر از مقابله با خرابی های برنامه ریزی نشده و آسیب های جانبی است.

انتخاب بوش مناسب مستلزم در نظر گرفتن چندین فاکتور کلیدی در یک ترتیب خاص است. اول، نوع و جهت بار است: بوش های آستین استاندارد برای بارهای شعاعی مناسب هستند، در حالی که بارهای محوری نیاز به اضافه کردن واشرهای رانش یا طراحی فلنج دارند. برنامه های کاربردی که هر دو نوع بار را شامل می شوند نیاز به یک ارزیابی جامع دارند. سپس مقدار PV (فشار تماس ضربدر سرعت لغزش)، یک معیار تریبولوژیکی استاندارد برای ارزیابی عملکرد بلبرینگ لغزشی است. هر ماده دارای حداکثر مقدار PV نامی است. فراتر از این حد باعث گرم شدن بیش از حد بوش و از کار افتادن آن می شود. برای برنامه های کاربردی، مقدار PV عملیاتی نباید از نصف حداکثر نامی{4}}حد حرارتی که باید در هنگام انتخاب به شدت رعایت شود تجاوز کند.

با توجه به انتخاب مواد، الزامات عملکرد بسته به کاربرد به شدت متفاوت است. بوش های فلزی، مانند برنز ریخته گری، برای عملیات-بار سنگین،-کم مناسب هستند، در حالی که برنز متخلخل{3}}خود روان کننده معمولاً در موتورها و فن ها استفاده می شود. مواد مبتنی بر پلیمر-مثل کامپوزیت‌های PTFE، نایلون و PEEK{7}}در لولاهای خودرو، کاربردهای هوافضا و محیط‌های اتاق با دمای بالا یا تمیز- برتری دارند. مواد کامپوزیتی رشته‌ای{11}}گزینه‌ای ایده‌آل برای مهندسی دریایی یا ماشین‌آلات پردازش شیمیایی هستند که به مقاومت در برابر سایش و خوردگی استثنایی نیاز دارند. این طیف متنوع از مواد، مجموعه وسیعی از بوش‌های فلزی و غیرفلزی{13}را تشکیل می‌دهد که نیازهای بخش‌های مختلف از فرآوری مواد غذایی گرفته تا ماشین‌آلات سنگین را برآورده می‌کند.

فراتر از این انواع کلی، بوش ها در اشکال تخصصی مختلفی هستند که برای نقش های ساختاری خاص طراحی شده اند. به عنوان مثال، آستین های فاصله ای فاصله دقیق بین اجزا را در حین پشتیبانی و موقعیت یابی تضمین می کنند، در حالی که آستین های شفت در سیستم های چرخان نیز عملکرد آب بندی را ایفا می کنند و از ورود گرد و غبار و رطوبت جلوگیری می کنند. بوش های استوانه ای به دلیل ابعاد استاندارد و عملکرد عالی به طور گسترده در ابزار دقیق و ماشین آلات سبک مورد استفاده قرار می گیرند. صرف نظر از فرم خاص، هدف اصلی بهینه سازی عملکرد مکانیکی و افزایش طول عمر تجهیزات است.