مروری بر مشکلات رایج در بوش های فلزی

بوش های فلزی (همچنین به عنوان آستین شفت، آستین یاتاقان یا یاتاقان آستین نیز شناخته می شوند) اجزای اساسی اساسی در سیستم های مکانیکی هستند که مسئول پشتیبانی، موقعیت یابی، کاهش اصطکاک و تحمل بار هستند. شرایط عملیاتی آنها مستقیماً بر طول عمر کلی و قابلیت اطمینان دستگاه تأثیر می گذارد. در پمپ‌ها، مکانیسم‌های انتقال و سیستم‌های چرخان مختلف، مانند آستین‌های شفت پمپ، یاتاقان‌های آستین جلو و یاتاقان‌های آستین عقب، خرابی بوش اغلب ناشی از یک عامل واحد نیست، بلکه ناشی از اثرات ترکیبی عوامل متعدد از جمله ساختار، مواد، شرایط عملیاتی و نگهداری است.

 

 

سایش و تغییر شکل پلاستیک

در طول کارکرد طولانی مدت، سوراخ داخلی بوشینگ و ژورنال تحت بارهای شعاعی پیوسته و تنش های مجموعه قرار می گیرند. به خصوص در سازه های تداخلی یا غلاف انبساط، تنش تماس موضعی بیش از حد می تواند منجر به تغییر شکل پلاستیک قطر شفت شود. تظاهرات رایج عبارتند از سایش قطر داخلی و کاهش اندازه، با تغییرات معمولی از 0.1 تا 0.3 میلی‌متر، که منجر به ایجاد فاصله‌های غیرطبیعی در تناسب، افزایش لرزش و مشکلات صدا می‌شود. این مشکلات به‌ویژه در سازه‌های باربر{6} مانند بوش‌های سیکلودریک و آستین‌های فاصله‌ای رایج است.

 

پوسته پوسته شدن و سوراخ شدن سطح

هنگامی که روغن کاری کافی نباشد، لایه روغن شکسته می شود، یا ذرات سخت در محیط روان کننده مخلوط می شوند، سایش ساینده به راحتی روی سطح بوش رخ می دهد و باعث ایجاد پوسته شدن کم عمق می شود. اگر رسانه های خورنده یا واکنش های الکتروشیمیایی وجود داشته باشند، ممکن است پوسته پوسته شدن بیشتر به حفره های عمیق یا حتی فروپاشی موضعی تبدیل شود که به طور قابل توجهی ظرفیت تحمل بار- غلاف یاتاقان را کاهش می دهد.

 

شل شدن و شکستگی

دقت مونتاژ ناکافی و بارهای ضربه ای محوری یا شعاعی مکرر می تواند باعث شل شدن تدریجی بوش در سوراخ یاتاقان شود. اگر اضافه بار، تنش حرارتی یا اثرات دوره‌ای روی آن قرار گیرد، ریزترک‌های داخلی به انتشار ادامه می‌دهند و در نهایت منجر به شکست کلی شکستگی می‌شوند.

 

 

شکست خستگی

تحت ارتعاش با فرکانس بالا یا شرایط بار متناوب، تمرکز تنش به راحتی در داخل بوش های فلزی رخ می دهد، به ویژه در سازه های دو فلزی یا کامپوزیت، جایی که رابط های مواد به محل اصلی شروع ترک های خستگی تبدیل می شوند. پس از عملکرد طولانی مدت، این ترک‌ها به تدریج گسترش می‌یابند و در نهایت منجر به شکستگی کلی بوشینگ با خستگی می‌شوند.

 

شکست خوردگی

در محیط های اسیدی، قلیایی یا آبی، مواد بوشینگ ممکن است دچار خوردگی شیمیایی شوند. تخریب لایه اکسید سطحی باعث تسریع سایش می شود. به عنوان مثال، بوش های برنزی در شرایط PH غیر طبیعی مستعد نازک شدن خوردگی هستند. علاوه بر این، در محیط‌های مرطوب، تماس بین فلزات مختلف می‌تواند باعث خوردگی الکتروشیمیایی شود که منجر به زنگ‌زدگی موضعی و کاهش استحکام می‌شود.

 

 

جداسازی قطعات دشوار

به دلیل زنگ زدگی، انباشته شدن رسوبات ناشی از خدمات طولانی مدت، یا طراحی مناسب تداخل نامناسب، بوش ها اغلب در حین نگهداری مسدود می شوند. بدون روش های جداسازی و مونتاژ مناسب، جداسازی اجباری ممکن است باعث آسیب ثانویه به آستین شفت یا قطعات مجاور شود.

 

مدیریت ناکافی روغن کاری

انتخاب نامناسب روانکار، فواصل دوباره پر کردن بیش از حد طولانی، یا مسدود شدن کانال های روانکاری، همگی می توانند منجر به افزایش قابل توجهی در ضریب اصطکاک شوند. پس از شکست روانکاری، دمای سطح بوشینگ به سرعت افزایش می‌یابد، که سایش و تخریب مواد را تشدید می‌کند، که به ویژه در سازه‌های یاتاقان آستین شدید است.

 

 

خرابی-درجه حرارت بالا

در محیط های بالاتر از 500 درجه، استحکام و سختی بوش های فلزی معمولی به طور قابل توجهی کاهش می یابد و روان کننده ها نیز ممکن است به سرعت از بین بروند و منجر به فرسایش و تشنج شدید شود. این نوع مشکل در تجهیزات صنعتی که در دماهای بالا مداوم کار می کنند رایج است.

 

شکنندگی کم-درجه حرارت

برخی از مواد فلزی کاهش قابل توجهی در چقرمگی و مقاومت در برابر ضربه را در دماهای پایین تجربه می‌کنند و آنها را مستعد شکستگی می‌کند. این حالت خرابی به توجه ویژه در محیط‌های سرد یا تجهیزاتی با-راه‌اندازی و خاموش شدن مکرر در دمای پایین- نیاز دارد.

 

 

تطبیق مواد نامناسب

شرایط عملیاتی مختلف، الزامات عملکردی متفاوتی را برای مواد بوش ایجاد می کند. به عنوان مثال، بوش های برنزی برای شرایط-سرعت کم و بار سنگین{2}} مناسب هستند، اما گران هستند. بوش های فولادی زنگ نزن، در حالی که دارای مقاومت در برابر خوردگی خوب هستند، فاقد خواص خود روانکاری کافی هستند و بدون اقدامات روانکاری کمکی، خطر سایش به طور قابل توجهی افزایش می یابد.

 

نقص های پردازش

تخلخل، حفره های انقباض یا ریزساختار ناهموار ایجاد شده در طی فرآیند ریخته گری مستقیماً استحکام کلی و مقاومت در برابر خستگی بوشینگ را تضعیف می کند. این عیوب نهفته به راحتی در مراحل اولیه عملیات شناسایی نمی شوند، اما ممکن است در مراحل بعدی به دلایل اصلی شکست تبدیل شوند.

 

 

با انتخاب اجزای مناسب، بهینه‌سازی طراحی سازه، و استانداردسازی روش‌های نصب و نگهداری، احتمال خرابی قطعات نوع بوش-به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد. برای محیط‌های با بار بالا یا خورنده، ارتقاء مواد یا عملیات سطحی باید در اولویت قرار گیرد. برای بوش های فرسوده، تعمیرات ابعادی را می توان با استفاده از روش هایی مانند جوش، آبکاری یا پاشش انجام داد. در شرایط با خطر بالای شکستگی سازه، ساختار بوشینگ باید مستقیماً با ساختاری جایگزین شود که پایداری کلی بیشتری را ارائه دهد.

 

 

ماهیت مشکلات بوش فلزی اغلب از عدم تطابق بین شرایط عملیاتی، مواد و طراحی ناشی می شود. با تجزیه و تحلیل سیستماتیک مکانیسم های خرابی و ترکیب آنها با بهینه سازی هدفمند بر اساس شرایط عملیاتی واقعی، قابلیت اطمینان و عمر مفید آستین های شفت وبلبرینگ آستینسیستم ها را می توان به طور قابل توجهی بهبود بخشید. این یک جنبه فنی بسیار مهم است که نمی توان آن را برای عملکرد پایدار دراز مدت سیستم های مکانیکی نادیده گرفت.