تُقرأ فئات تفاوت عمود الدوران والوعاء الحامل من جداول نوع الحمل، لا تُختار بالعادة: الحلقة الداخلية الدوّارة تحتاج فئة تفاوت بضغط على العمود (h5/js6/k6 عند الحمل الخفيف، وjs5/k5/m5 وأشد مع ارتفاع الحمل)، بينما يمكن للحلقة الخارجية الثابتة أن تستخدم فئة خلوص في الوعاء مثل H7 [S2][S5].

كل تركيب بضغط تحدده يوسّع الحلقة الداخلية ويستهلك الخلوص المصنّع، لذا يجب فحص فئة الخلوص مقابل التركيب وفارق الحرارة قبل إصدار طلب عرض السعر [S3][S19][S20]. المصادر لا تنشر الانحرافات العددية لقطر الثقب/القطر الخارجي ولا نطاقات الخلوص اللازمة لحساب الانخفاض الدقيق، لذا يجب تأكيد التركيب والخلوص مع مورّد المحامل [S12][S9].

قرّر أولاً أي حلقة تدور نسبةً إلى الحمل

يبدأ اختيار التركيب بسؤال واحد: هل يدور اتجاه الحمل نسبةً إلى الحلقة، أم تبقى الحلقة تحت الحمل؟ الحلقة التي تدور نسبةً إلى الحمل تميل إلى الزحف حول مقعدها ما لم يوقفها التركيب، لذا يحتاج المقرّ إلى تركيب بضغط أو تركيب انتقالي.

أما الحلقة التي يكون اتجاه حملها ثابتاً فتبقى في مكانها، ويُقبل فيها التركيب بخلوص بل هو مرغوب فيه غالباً لأنه يتيح للحلقة الإزاحة محورياً. يُعرض المقرّان في جدولين منفصلين.

على العمود، يستدعي حمل الحلقة الداخلية الدوّار فئات ضغط مثل h5 وjs5 وjs6 وk5 وk6 وm5 وm6 وn6 وp6 أو r6 تبعاً للحمل والقطر، بينما يستخدم حمل الحلقة الداخلية الثابت g6 حيث يجب أن تتحرك الحلقة بسلاسة، أو h6 حيث لا يلزم ذلك2.

وفي الوعاء الحامل، تستخدم أحمال الحلقة الخارجية الثابتة فئات خلوص H7 أو H8 أو G7 أو F7، بينما تستخدم أحمال الحلقة الخارجية الدوّارة M7 أو N7 أو P75. الجدولان دالتان في نوع الحمل ونوع المحمل والمقاس، فلا يمكن اختيار الفئة من اتجاه الحمل وحده25.

والخطأ هنا ثمنه مزدوج: المقرّ المفكوخ يتيح لمسار الدحرجة الدوران والاحتكاك الانزلاقي ضد العمود أو الوعاء، والمقرّ الذي لا يسند مسار الدحرجة الرقيق دعماً سليماً يقصّر العمر التشغيلي وقد يفرض إعادة تأهيل العمود أو الوعاء قبل تركيب المحمل البديل11.

قراءة فئة العمود من جدول الحمل والقطر

بالنسبة إلى حلقة داخلية دوّارة، تُجدول فئة العمود مقابل مقدار الحمل وقطر العمود، ويُعرَّف التركيب نسبةً إلى تفاوت Normal لثقب المحمل — أي أن الفئة الحرفية نفسها تعني ضغطاً مطلقاً مختلفاً عند قطر مختلف212.

الجدول أدناه لحالة الحمل الخفيف والعادي للمحامل ذات الثقب الأسطواني من الفئات 0 و6X و6؛ أما الحمل الثقيل أو الصدمي فينقل الفئة إلى n6 أو p6 أو r6 ويستوجب محملاً بخلوص داخلي أكبر من المعتاد2. وم مما له شأن استرخاءان: حيثما طُلبت دقة عالية تحل js5 وk5 وm5 محل js6 وk6 وm62.

وفي المحامل ذات البكرات المخروطية أحادية الصف والمحامل الكري بزاوية تماس يجوز استبدال k5 وm5 بـ k6 وm6 لأن انخفاض الخلوص الداخلي الناتج عن التركيب لا يلزم بأخذه في الحسبان هناك2.

حالة الحمل وقطر العمودفئة تفاوت العمودملاحظة
خفيف أو متذبذب، حتى 18 mmh5دقة عالية: استخدم js5 بدلاً منه [S2]
خفيف أو متذبذب، 18-100 mmjs6دقة عالية: استخدم js5 بدلاً منه [S2]
خفيف أو متذبذب، 100-200 mmk6دقة عالية: استخدم k5 بدلاً منه [S2]
عادي، حتى 18 mmjs5[S2]
عادي، 18-100 mmk5بكرات مخروطية وزاوية تماس: يُقبل k6 [S2]
عادي، 100-140 mmm5بكرات مخروطية وزاوية تماس: يُقبل m6 [S2]
عادي، 140-200 mmm6[S2]
عادي، 200-280 mmn6[S2]
عادي، 280-400 mmp6[S2]
عادي، 400-500 mmr6[S2]
ثقيل أو صدمي، بحسب القطرn6 / p6 / r6يحتاج المحمل خلوصاً أكبر من المعتاد [S2]

قراءة فئة الوعاء من جدول الحمل والإزاحة

تعتمد فئة الوعاء الحامل على ما إذا كان يلزم بقاء الحلقة الخارجية قابلة للإزاحة محورياً، وعلى نوع الحمل، وعلى مدى سخونة تشغيل العمود والحلقة الداخلية. لذلك فإن فئة افتراضية واحدة خيار خاطئ للحلقة الخارجية الدوّارة أو للعمود الساخن5.

حيثما كان حمل الحلقة الخارجية ثابتاً وكان يلزم تحريك الحلقة بسهولة، فإن H7 هي الخيار المعتاد؛ ويمكن تطبيق G7 للمحمل الكبير أو لفرق الحرارة الكبير بين الحلقة الخارجية والوعاء5. وإذا اشتغل العمود والحلقة الداخلية ساخنين انتقلت فئة الوعاء إلى G7، مع F7 للمحمل الكبير أو فرق الحرارة الكبير5.

أما حمل الحلقة الخارجية الدوّار فغير قابل للإزاحة وياخذ M7 أو N7 أو P7 تبعاً للحمل وسماكة جدار الوعاء5.

حمل الحلقة الخارجية وحاجتها إلى الإزاحةفئة تفاوت الوعاء الحاململاحظة
حلقة خارجية ثابتة، يمكن إزاحتها بسهولةH7G7 للمحمل الكبير أو فرق الحرارة الكبير [S5]
حلقة خارجية ثابتة، حمل خفيف أو عاديH8[S5]
حرارة عالية عند العمود والحلقة الداخليةG7F7 للمحمل الكبير أو فرق الحرارة الكبير [S5]
وعاء من قطعة واحدة، دقة دوران عاليةK6 / JS6K6 للبكرات غالباً، وJS6 للكرات غالباً [S5]
حمل باتجاه غير محدد، خفيف أو عاديJS7استخدم JS6 أو K6 للدقة العالية [S5]
حمل باتجاه غير محدد، عادي أو ثقيلK7غير قابل للإزاحة من حيث المبدأ [S5]
حلقة خارجية دوّارة، خفيف أو متذبذبM7غير قابل للإزاحة [S5]
حلقة خارجية دوّارة، عادي أو ثقيلN7للمحامل الكري غالباً [S5]
وعاء رقيق الجدار، حمل ثقيل أو صدميP7للمحامل ذات البكرات غالباً [S5]

تحقق مما إذا كان الضغط يلتهم الخلوص الداخلي

التركيب بضغط يوسّع الحلقة الداخلية، وهذا التوسّع يقلّل الخلوص الداخلي المصنّع — أي خلوص طاولة الفحص — للمحمل19. والتركيب المحكم في الوعاء يفعل الشيء نفسه من الخارج بضغط الحلقة الخارجية، فيجتمع انخفاضان معاً3.

وإذا لم يؤخذ الانخفاض في الحسبان فقد لا يبقى من خلوص الطاولة ما يكفي لترك أي خلوص تشغيلي، ويمكن أن ينزلق المحمل إلى خلوص سالب واحتكاك زائد وفشل مبكر319.

والانخفاض ليس مجرد الضغط الاسمي: يُحسب الضغط الفعّال كثَلثي الضغط الاسمي مطروحاً منه بعد تسطّح، للحلقة الداخلية وللحلقة الخارجية على سواء، ويعتمد التغيّر المترتب على الخلوص على الضغط الفعّال وقطر العمود الملائم وسماكة جدار ثقب الوعاء9. ولهذا يجب اختيار فئة التركيب وفئة الخلوص معاً لا تباعاً.

حيثما كان التركيب محكماً أو درجة حرارة التشغيل مرتفعة باستمرار أو السرعات تتجاوز النطاق المعتاد، كان اختيار فئة خلوص أكبر مثل C3 هو الصواب؛ أما C4 فمحجوزة للحرارات المرتفعة استثنائياً وللفارق الحراري الكبير بين العمود والوعاء وللأوعية رقيقة الجدار وعدم الاستقامة الشديد20.

ويرد أحد المورّدين بأن C3 هي التوصية الافتراضية لكثير من المحركات الكهربائية وصناديق التروس الصناعية الشائعة — وهذا موقف ذلك المورّد لا قاعدة تنطبق على كل تطبيق20.

فارق الحرارة وترتيب الجهة الحرة

يتحرك الخلوص أيضاً مع الحرارة. إذا كان من المتوقع أن يشتغل الحلقة الداخلية أو العمود أسخن فيتمدد أكثر من الحلقة الخارجية أو الوعاء، فإن الخلوص يتناقص في التشغيل، لذا يُراد من البداية خلوص شعاعي أعلى؛ وإذا تمددت الحلقة الخارجية أكثر من الداخلية فازداد الخلوص بدلاً من ذلك4.

والمنطق نفسه يحكم فئة الخلوص: C3 حيث تكون درجة حرارة التشغيل مرتفعة باستمرار أو التركيبات محكمة أو السرعات فوق المعتاد، وC4 حيث يكون الفارق الحراري بين العمود والوعاء كبيراً20.

والمحمل في الجهة الحرة هو الوسيلة الأخرى لامتصاص تلك الحركة: فهو يعوّض التمدد أو الانكماش الناجم عن تغيّر حرارة التشغيل، وحيثما استُخدم محمل غير قابل للتفكيك في الجهة الحرة يُتوصّل تركيب بخلوص بين الحلقة الخارجية والوعاء، وفي بعض الحالات بين العمود والحلقة الداخلية أيضاً21.

وهذا التركيب بخلوص تدبير حراري مقصود، لا نسخة أفسخ من تركيب جهة التثبيت.

ضع حدوداً للضغط من الطرفين

يجب أن يكون التركيب محكماً بما يكفي لمنع زحف الحلقة، وفسوخاً بما يكفي كي لا يحمّلها إجهاداً زائداً. التركيبات الصحيحة تمنع دوران مسار الدحرجة نسبةً إلى العمود أو الوعاء والتآكل الانزلاقي والنطح اللذين يتبعانه، وتسند حلقات المحمل الرقيقة نسبياً؛ والتفاوتات المسموح بها للعمود والوعاء أكبر بقليل فقط من تفاوتات مكوّنات المحمل المقابلة11.

وضغط الحلقة الداخلية يزيد الإجهاد المحيطي في الحلقة. وفي حالة محددة — محمل كري بزاوية تماس بثقب 120 mm كمحمل دفع لعمود رئيسي من فولاذ M50 في محرك توربيني — توصي المصدر بأن لا تتجاوز هذه المكوّنة الضغطية من الإجهاد المحيطي نحو 140 MPa17.

هذه القيمة جاءت من تطبيق واحد عالي السرعة في الطيران وليست حداً صناعياً عاماً؛ فافهمها كتذكير بأن الضغط الأقصى محدود بإجهاد الحلقة، واسأل مورّد المحامل عن الحد المنطبق على محملك.

اختر طريقة تركيب قادرة على تحقيق التركيب

يجب أن يكون الضغط الموجود على الرسم قابلاً للتحقيق دون الإضرار بمسار الدحرجة. تُركَّب المحامل ذات الثقب الأسطواني عموماً بالتركيب بضغط، أو بتسخين الحلقة الداخلية لتوسيع ثقبها قبل التجميع — وهو التركيب بالانكماش26.

وفي المحامل الأكبر أو الضغط الأعلى يقلّل التركيب الساخن خطر إتلاف مسار الدحرجة أثناء الضغط، وحيثما احتاجت الحلقة الخارجية إلى تركيب بضغط يمكن تبريد المحمل أولاً بالثلج الجاف، مع تطبيق معالجة منع الصدأ مسبقاً26.

والأدوات لا تقل أهمية عن الحرارة: تُستخدم مكابس المحامل أو سخّانات الحث أو المكابس الهيدروليكية تبعاً لنوع المحمل والتركيب، ولا يجوز أبداً تطبيق القوة مباشرة على عناصر الدحرجة — بل على الحلقة المُركَّبة فقط13.

ما يجب تأكيده على الرسم قبل الطلب

تُكتب التركيبات بتركيبات حرف ورقم مثل m6 وH7، حيث يشير الحرف الصغير إلى القطر الخارجي للعمود والحرف الكبير إلى ثقب الوعاء، وكلها معرَّفة نسبةً إلى تفاوت Normal لثقب المحمل أو قطره الخارجي12.

ولأن تلك التفاوتات المعيارية تكبر مع مقاس المحمل، تنتج الفئة نفسها تركيباً مطلقاً مختلفاً على محمل أكبر، فالرسم ناقص دون فئة تفاوت المحمل التي عُرِّف مقابلها12. والمصادر لا تعطي قيماً عددية لهندسة المقرّ أو التشطيب السطحي، لذا يجب صياغتها كبنود تحقّق لا كأرقام منسوخة.

  • ✓حدّد فئة تفاوت المحمل التي عُرِّف التركيب مقابلها، بالتسمية التي يعمل بها المورّد وفق ISO أو DIN أو ANSI/ABEC أو JIS [S12][S14][S25]
  • ✓أكّد فئة العمود مقابل حالة الحمل ونطاق قطر العمود الفعلي، لا مقابل فئة افتراضية [S2]
  • ✓أكّد فئة الوعاء مقابل حاجة الحلقة الخارجية إلى الإزاحة ودرجة حرارة العمود [S5]
  • ✓حدّد فئة الخلوص الداخلي (CN أو C3 أو C4) والتركيب الذي اختيرت معه [S20]
  • ✓اطلب من الورشة التحقق من قطر العمود وثقب الوعاء وتشطيبهما السطحي وشكلهما قبل التجميع [S11]
  • ✓اطلب من المورّد تأكيد انخفاض الخلوص المتوقَّع للتركيب المحدد [S19][S9]
  • ✓سمِّ طريقة التركيب وأدواته كي يكون الضغط المحدد قابلاً للتحقيق دون إتلاف مسار الدحرجة [S26][S13]

حيث تتعارض المصادر أو تصمت

الجداول أعلاه مأخوذة من أدلّة اختيار التركيبات الصادرة عن المورّدين، وهي لا تشير جميعها في اتجاه واحد. الصفوف أدناه تبقي كل موقف منفصلاً؛ والأدلة لا تحسم أيّها ينطبق على آلة معينة، لذا يتحقق المشتري منها مقابل التطبيق الفعلي.

البند المتنازع عليه بوحدتهمصدر يذكرمصدر آخر يذكرما ينبغي للمشتري فعله
فئة العمود عند الحمل العادي، 18-100 mmk5 لحمل الحلقة الداخلية الدوّار [S2]k6 مقبول للبكرات المخروطية وزاوية التماس [S2]أكّد نوع المحمل الذي يستخدمه الرسم فعلاً [S2]
فئة الوعاء لحلقة خارجية ثابتةH7 خيار الإزاحة المعتاد [S5]H8 عند الحمل الخفيف أو العادي [S5]حسم حاجة الإزاحة أولاً ثم اختيار الفئة [S5]
فئة الخلوص الافتراضيةC3 افتراضياً لكثير من المحركات الصناعية وصناديق التروس [S20]CN عند حرارة مستقرة وحمل خفيف [S20]فحص حرارة التشغيل وشدّة التركيب قبل تثبيت افتراضي [S20]
الإجهاد المحيطي الأقصى من الضغط (MPa)نحو 140 MPa لمحمل طيران بثقب 120 mm [S17]لا حد عام من أي مصدراستفسر من المورّد عن الحد المنطبق على محملك [S17]

ما لا تثبته المصادر

  • لا يقدم أي مصدر قيمًا رقمية لانحرافات فتحة التجويف والقطر الخارجي Δdmp/ΔDmp لمحمل معين، ولذلك لا يمكن حساب التداخل الفعلي من هذه المقالة.
  • لا يقدم أي مصدر نطاقات رقمية للخلوص الداخلي الشعاعي لفئات CN أو C3 أو C4 قبل التركيب.
  • لا يقدم أي مصدر صيغة كاملة لمعامل نسبة الحلقات لتقليل الخلوص؛ بل يُذكر فقط معامل 2/3 وبُعد التسطُّح G*.
  • لا يقدم أي مصدر حسابات رقمية للتمدد الحراري أو فارق درجات الحرارة الذي يصبح عنده استخدام C3 أو C4 ضروريًا.
  • لا يقدم أي مصدر صيغة للتداخل الأدنى لمنع الانزلاق أو التآكل الاحتكاكي (fretting)، أو حدًا عامًا للتداخل الأقصى لتفادي التشقق أو الإجهاد المحيطي.
  • لا يقدم أي مصدر متطلبات رقمية لخشونة السطح (Ra) أو الأسطوانية أو الاستدارة أو تعامد الكتف.
  • لا يقدم أي مصدر قيمًا للتداخل القابلة للتحقق أو المطلوبة، أو قيمًا لقوة التركيب، لطرق التركيب بالضغط أو التسخين بالحثّة أو حقن الزيت أو الصامولة الهيدروليكية.
  • لا يقدم أي مصدر تفاوتات هندسية رقمية لمقاعد العمود أو الهيكل نسبةً إلى تفاوتات المحمل.
المصادر · 15

مراجع تقنية مُستشهد بها للتحقق — وليست توصيات من المورّد.تصفح مكتبة الأبحاث.

محامل كري عميق الأخدود