Hver er munurinn á hallandi púði og föstum púðaþrýstibúnaði?

Munurinn á hallandi-púða og föstum-púðaálagslegum settum er ekki sá að þér líkar meira. Lykillinn er að sjá hvort hægt sé að stilla lögun burðarins í samræmi við raunveruleg rekstrarskilyrði. Fasta burðarlagið ber álag í gegnum fleyghorn sem var skorið í yfirborð púðans þegar hlaupið er búið til. Ef fleygurinn passar ekki við núverandi hraða, olíuhita eða álagsdreifingu mun legan virka illa eða brotna. AHalla púði þrýstibúnaðarsamsetning, á hinn bóginn gerir hverri púði kleift að snúa snúningi sínum. Það snýst þar til þykkt og lögun olíufilmunnar uppfyllir núverandi rekstrarskilyrði. Mismunur á milli tækjanna tveggja stjórnar hleðslugetu, hitastöðugleika, fráviksþoli og legutíma. Þessi áhrif er erfitt að sjá á kyrrmyndum.

Þessi grein mun útskýra hvernig á að gera hverja stillingu öðruvísi á líkamlegan hátt, hvernig sjálfsstillingarhlutinn virkar, hvar hver stilling virkar vel og hvað knýr þig til að velja tegund.

Föst-Pad Configuration: Geometry Set at Manufacture

Föst-álagslegir á púða-hvort sem þær eru mjókkar, flatar með rifum eða raðhúsum- gefa snúningskraganum kyrrstæða yfirborðsform. Lögun olíufilmuþykktar lögun er ákvörðuð af lögun þéttingarinnar þegar farið er frá vélinni. Fyrir keilulaga gólfhönnun þýðir þetta stöðugt innra og ytra keiluhorn (venjulega 0,3 til 1,2 prósent af lengd púðans) auk flats svæðis á bakinu. Þröngir hlutar framleiða vatnsaflsþrýsting. Flat svæði dreifa þrýstingnum yfir meira pláss. Þegar púðinn er kominn í er ekki hægt að breyta hornunum.

Niðurstaðan af föstum formum er sú að besta filmuformið hentar aðeins fyrir hraða, olíuþykkt og álag. Við lægri hraða framleiðir sama keila of lítinn þrýsting vegna þess að vökvahraði er of lítill. Á meiri hraða geta sömu keilurnar beitt of miklum þrýstingi nálægt frambrúninni. Þetta hækkar staðbundið hitastig og lækkar þykkt olíulagsins sem þú þarft mest. Fyrir vikið þvingar föstu púðahönnunin hönnuðinn til að velja miðlungs lögun til að ná tilætluðum rekstrarskilyrðum. Bearing mun virka verr í báðum endum sviðsins (Wilcock & Booser, 1957).

Hvernig hallapúðar virka: Snúningsbúnaðurinn

Í hvaða uppsetningu sem er með snúningslagi situr hver púði á snúningspunkti. Þetta er einhvers staðar á milli miðju púðans og afturbrúnarinnar á honum. Þegar kraginn snýst, sogar klístur tog olíu inn í þröngt bilið. Þetta bil er af völdum hallaðra stöðupúða. Olíuþrýstingssviðið sem myndast myndar snúningskrafta í kringum snúninginn. Þéttingin snýst þar til krafturinn er kominn í jafnvægi með þrýstikraftinum sem er studdur fyrir neðan. Jafnvægið á sér stað þegar púðinn hallast í horn til að móta þykkt olíufilmunnar, sem gefur aðeins nægan þrýsting til að viðhalda álaginu.

Staðsetning snúningsins miðað við miðja hlaupsins breytir því hvernig legan virkar:

Miðlægur snúningur (50% af lengd þéttingar): Við jafnt álag er þykkt filmunnar um það bil jöfn á milli fram- og bakbrúnar. Legur hafa tilhneigingu til að vera hlutlaus og stöðug.

Sérvitringur snúningur (55–65% af lengd framhliðar að bólstrun): Þetta gerir filmuna þykkari í bakbrún en að framan. Burðargeta hvers svæðis hefur verið bætt og hæfni til að standast hitavindingu hefur verið bætt. En það dregur úr lágmarksfilmuþykktarmörkum þegar það er virkjað. Þetta er stillingin sem notuð er í flestum verksmiðjuhverflum og þjöppulegum (Khonsari & Booser, 2008).

Kúlulaga sæti snúningur: Þetta hallar þéttingunni í hringlaga og endilanga átt. Þetta veldur því að legur meðhöndlunarskaftið misstillist án þess að brún hleðst. Þessi tegund af álagslegum er algeng í stórum vatnsaflsvirkjunum.

Grunnvísindin um halla-púðaaðgerðir eiga rætur að rekja til einkaleyfis Anthony George Maldon Michell árið 1905 árið 1905 og aðskildu verki Alberts Kingsbury unnin sjálfstætt á sama tíma. Báðir sýndu að snúningspúði getur fundið ákjósanlegasta hallahornið fyrir hvaða hraða og álag sem er innan sviðs snúningshreyfingar (Ettles, 1978).

Álagsdreifing: Af hverju hallandi púðar höndla misjöfnun

Einn stærsti munurinn á föstum og hallandi púðum er hvernig þeir virka þegar álagið er ekki í kringum leguhringinn.

Í föstu þéttingarlegu með sex eða átta þéttingum, ef snúningurinn víkur frá jafnvel 0,05–0,10 mm í legubreidd, mun hópur þéttinga bera aukið álag. Aðrar þéttingar hafa minna eða ekkert álag. Ofhlaðnar þéttingar hafa þynnri filmu, hærri hita og hraðari slit. Vanhlaðnar þéttingar hjálpa ekki við álagið, en þær skapa samt núningshita á afskornu olíunni. Ójafnvægið getur varað óséður þar til púði verður of heitur eða kraginn rispast.

Í halla púða þrýstingslagasamstæðunni hallar tilfærslan þunga púðanum í átt að meiri olíufilmu. Léttir púðar halla minna. Hver pakkning breytir horninu sínu til að deila heildarálaginu jafnara. Hvernig á að deila álaginu betur fer eftir því hversu mikið burðarlið er til staðar. Harður vírsnerting við snúninginn sendir ákveðinn misleitni álags í húsið. Kúla eða punktsnerting við snúninginn gerir púðanum kleift að snúast frjálsari, þannig að hann dreifir álaginu betur (Etsion & Fleming, 1977).

Tölulega séð sýna rannsóknir þar sem notaðar eru álagsskynjara hleðslufrumur að hlutfall sem er minna en 20% af halla sex púða heldur álagsmuninum á milli púða í um ±15–25% af meðalálagi. Hins vegar, við sömu aðstæður, er álagshlutfall fasts púðar 3: 1 á milli púðans sem er mest hlaðinn og minnst hlaðinn (Mikula & Gregory, 1984, vitnað í Khonsari & Booser).

Hitahegðun og filmuhiti

Fast þéttingarlegur er heitur reitur þar sem hitastig staðbundinnar olíufilmu er 30-60 gráður hærra en á heilolíu. Það fer eftir álagi og hraða. Á keilulaga púðanum er hæsta hitasvæðið nálægt lok mjókkandi hlutans. Þetta er þar sem olíufilman er þynnst. Þar sem ekki er hægt að breyta mjókkandi lögun, helst heitur bletturinn í sömu stöðu í gegnum hringrásina. Þegar legið er hitað og kælt nokkrum sinnum, veldur það varanlegum púðaskekkju, þekkt sem hitakóróna. Miðja púðans er stærri en kaldari brúnir. Þetta skapar bogadregna bungu sem leggur meira álag á miðju púðans (Boyd & Raimondi, 1962). Hitakrónun safnast fyrir með tímanum og ekki er hægt að laga það þegar farið hefur verið yfir teygjanlegt endurheimtarmörk púðaefnisins.

Á hallandi púða þrýstibúnaði, gefur snúningshluti púðans leið til að stilla sig sjálfur. Þegar þéttingin hitnar og byrjar að krýna, breytast yfirborðslögun þrýstisviðsins. Þetta breytir kraftajafnvæginu í kringum stoðpunktinn. Púðinn færist síðan í aðeins annað horn jafnvægishalla. Þessi litla, stöðuga aðlögun kemur í veg fyrir að einhver punktur á yfirborði púðans haldist heitur lengi. Í vel-hönnuðum hallasettum er hámarks- og meðalhitamunur mældur venjulega 15-30 gráður. Fyrir fasta púðasamstæður af sömu gráðu er hitastig þeirra 40-70 gráður (Ettles, 1991).

Stöðugleiki: Hvirfil, kross-tenging og ósamstilltur titringur

Í háhraða snúningsvél er stöðugleiki hreyfingarstöðugleika snúnings mjög mikilvægt atriði. Föst-álagslegur á púða, sérstaklega þau sem eru með stanslausar jarðlykkjur (engar rifur á milli púða), geta aukið stífleika þver-tengisins. Þessir kraftar gera legukerfi númera- minna stöðugt. Þessir kraftar koma frá breytingum á stífleika olíufilmunnar í kringum leguhringinn. Þær geta valdið titringi sem kallast ósamstilltur snúningur í vélum með sveigjanlegan skaft, eins og gastúrbínur og miðflóttaþjöppur (Lund, 1964).

Álagslegur með hallandi púði stoppar náttúrulega kross-tengingu. Þetta er vegna þess að hver púði virkar sjálfstætt og er ekki tengdur hinum. Engin samfelld olíufilma umlykur hvern diskinn á eftir öðrum. Þrýstisvið hvers púða endar í gróp á milli þéttinganna. Þetta rof stöðvar brautina sem annars myndi senda óstöðuga krafta um leguhringinn. Þess vegna krefjast API staðall 617 fyrir vinnsluþjöppur og ISO 10439 fyrir túrbínur í verksmiðju hallandi-álagslegur á púða fyrir snúninga sem snúa út fyrir fyrsta mikilvæga hraðann. Fyrir þessa snúninga er óstöðugleiki-þvertengingar aðalorsök bilunar (ISO 10439:2019).

Byrja-upp, loka-niður og smurning á mörkum

Báðar legur eru með litla olíuyfirborðssnertingu við ræsingu og lokun. Þetta gerist þegar snúningshraði er undir því marki sem þarf til að viðhalda fullri olíufilmu. Það er munurinn á lengd milli stillinganna tveggja.

Föst-þéttingarlegur, sérstaklega keilulaga jörð hönnun með flötum svæðum við bakbrún, hafa beina snertingu málms-við-málm um allt flata svæðið við ræsingu-. Á lágum hraða eru engir mjórri fleygar á flata svæðinu. Það er notað til að dreifa álagi á venjulegum hraða. Í mörgum start- og stöðvunarlotum leiðir þessi snerting til mælanlegs slits á flugvélinni. Hraði slitsins á sér stað fer eftir ræsingartíðni, álagi sem er beitt og gæðum smurefnisins með lítilli-olíu (ASTM D2266 gefur staðlaða prófunaraðferð sem á við um slitþol fitunnar hér).

Hallandi púðar eru með minna fyrsta snertiflötur þegar þeir eru virkjaðir. Þetta er vegna þess að púðinn hvílir á snúningi sínum, mest af andlitinu flatt við kragann. Snertiflöturinn er aðeins svæðið í kringum snúningspunktinn. Þetta setur stígvélaálagið á lítinn stað frekar en að dreifa því yfir breidd púðans. Það fer eftir púðaefninu. Babbitt-fóðraðir púðar höndla þetta einbeitt ræsingarálag vel vegna þess að babbitt hefur lágan uppskeruþol og mikla aðlögunarhæfni. Stál-ófóðraðir púðar eru ekki meðhöndlaðir vel. Þess vegna eru þungar halla-púðasett næstum alltaf púðuð með mjúku topplagi (venjulega tini-babbitt, ASTM B23 Grade 2) til að lifa af slíkar aðstæður (Hamrock o.fl., 2004).

Viðhald: Skipt um púða og stilling á jöfnunarplötu

Viðhaldsmunurinn á tækjunum tveimur er nógu mikill til að breyta heildarkostnaði legur yfir líftíma þeirra í verksmiðjum sem hætta oft að virka.

Skipting á skemmdum þéttingum í föstum þéttingum þýðir að fjarlægja alla leguskelina, vinna úr eða skipta um skemmdu þéttingarnar og setja síðan alla þéttinguna aftur á sinn stað með þéttingunum til að fá miðjuna rétta aftur. Heildarbilun er 4–12 klst. Það fer eftir stærð vélarinnar og hversu aðgengileg hún er.

Í eininga snúningsþrýstingi er hægt að fjarlægja og skipta um eina þéttingu án þess að hreyfa hinar. A Jöfnunarplatan undir þéttingu er venjulega með shimstafla. Þetta gerir þér kleift að stilla hæð hvers púða eftir að þú hefur sett nýjan í. Vel-þjálfaður starfsmaður getur skipt um púða (hálslína ekki breiðari en 300 mm) á meðalstórri vél á 45 – 90 mínútum. Fyrir stór vatnsaflsþrýstingsleg með púðabreidd sem er meira en 800 mm, er áætlað að skipta um þéttingu sem mun taka nokkra daga, sama hvað þú setur upp. En einingabygging hallabúnaðar gerir varahlutum auðveldari í umsjón. Þú þarft aðeins að hafa lager af einstökum þéttingum, ekki heilu leguskeljunum.

Umsóknarákvörðunarrammi

Samantekt

Það er mikill munur á þrýstingslagasamstæðu hallapúða og fasta púðasamstæðu. Þegar vélin er í gangi getur hver pakkning fundið sitt besta horn af olíufilmu. Þessi hæfileiki veitir betri álagsdreifingu þegar hlutar eru fjarlægir, lægra hámarkshitastig, enginn titringur á hringtengingu-og hraðari skipting á stökum púðum meðan á viðhaldi stendur. Gallarnir eru hærri framleiðslukostnaður, flóknari samsetning, hætta á að óhreinindi stífli snúningsbil og enginn ávinningur á mjög lágum hraða þegar báðar stillingar halda fullri olíufilmu. Valið á milli fer beint eftir því hvernig vélin gengur. Vinna sem er hröð, heit eða hlutdræg krefst hallapúða. Með því að velja rétt lögun föstu þéttingarinnar er hægt að vinna hægt, álagsstöðugt og kostnaðarviðkvæmt verk vel.

Heimildir

• Wilcock, DF og Booser, ER (1957).Bearing hönnun og notkun. McGraw-Hill.
• Khonsari, MM & Booser, ER (2008).Hagnýtt ættfræði: Bearing hönnun og smurning(2. útgáfa). John Wiley og synir.
• Hamrock, BJ, Schmid, SR og Jacobson, BO (2004).Undirstöðuatriði smurningar á vökvafilmum(2. útgáfa). Marcel Dekker.
• Ettles, CM (1978). "Þróun á almennri tölvugreiningu fyrir geira-laga halla-púðalagar."ASLE viðskipti, 21(2), 99–108.
• Ettles, CM (1991). "Sumir þættir sem hafa áhrif á hönnun stórra þrýstingslaga."Málflutningur Vélstjórastofnunar, Part J: Journal of Engineering Tribology, 205(2), 87–97.
• Boyd, J. & Raimondi, AA (1962). "Beita kenningum um takmarkaðan-lengd burðarlaga á vatnsaflsfræðileg smurvandamál."ASME Journal of Basic Engineering, 84(1), 191–202.
• Lund, JW (1964). "Fjöður- og dempunarstuðlar fyrir halla-púðalaginu."ASLE viðskipti, 7(4), 342–352.
• Etsion, I. & Fleming, DP (1977). "Samanburður á stífum-snúnum og fjöðrum-studdum halla-álagslegum púða."ASLE viðskipti, 20(2), 95–102.
• ASTM B23/B23M-21.Staðlað forskrift fyrir málmblöndur með hvítmálmi(Babbitt málmar). ASTM International.
• ASTM D2266-18.Staðlað prófunaraðferð fyrir slitfyrirbyggjandi eiginleika smurfeiti (fjögur-boltaaðferð). ASTM International.
• ISO 10439:2019.Jarðolíu-, jarðolíu- og jarðgasiðnaður - Ásþjöppur. Alþjóðastaðlastofnunin.
• Stachowiak, GW og Batchelor, AW (2014).Verkfræði Tribology(4. útgáfa). Butterworth-Heinemann.