Нарийвчлалтай тохирох урлаг: Өндөр хурдны моторын роторын карбон файбер ханцуйнуудын интерференцийн тохируулгын процессыг арилгах нь
Airbus A350 онгоцны хөдөлгүүр дотор ротор нь минутанд хэдэн арван мянган удаа эргэлддэг. Нүүрстөрөгчийн файбер ханцуй болон металл голын хоорондох зай нь хүний үснээс хорин дахин нарийн боловч эрс тэс нөхцөлд бүрэн тогтвортой хэвээр байна.
Нүүрстөрөгчийн файбер ханцуйны хөндлөнгийн тохируулга нь уламжлалт металл бүрээсний жинг 60% -иар бууруулж , илүү их хамгаалалтын хүчийг бий болгосон.
Энэхүү технологийг ашиглан орчин үеийн өндөр хурдны байнгын соронзон моторууд нь -ээс илүү өндөр хурдтайгаар тогтвортой ажиллах боломжтой болсон 150,000 эрг / мин нь ердийн ахуйн тоос сорогч моторын эргэлтийн хурдаас 1.5 дахин их юм.
01 Үйл явцын зарчим
Нүүрстөрөгчийн файбер ханцуйны хөндлөнгийн тохируулгын үндсэн зарчим нь нягт бэхэлгээг бий болгох явдал юм. ханцуй болон роторын соронзны хооронд Энэхүү тохируулгын улмаас үүссэн радиаль даралт нь өндөр хурдтай эргэлтийн үед хоёр бүрэлдэхүүн хэсгийг салшгүй байлгаж, соронзыг татах төвөөс зугтах хүчийг эсэргүүцдэг.
Хөндлөнгийн тохируулга, ялангуяа ханцуйны дотоод диаметр нь роторын гаднах диаметрээс арай бага хэмжээтэй хэмжээсийн зөрүү нь энэ үйл явцын сүнс юм. Хөндлөнгийн тохируулгын нарийн хийц нь ханцуйвч нь өндөр хурдтай эргэлтийн үед соронзны асар их төвөөс зугтах ачааллыг эсэргүүцэх хангалттай урьдчилсан ачааллыг хангах боломжийг олгодог.
Онолын хувьд, тохирох хөндлөнгийн тохируулгатай бол ханцуй ба роторын хооронд үүссэн контактын даралт нь ханцуйны материалын уян модуль, хөндлөнгийн тохируулгын утга, геометрийн хэмжээсээс шууд хамааралтай байдаг. Энэ даралт нь өндөр хурдтай үед роторын эвдрэлээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд байнгын соронз дээрх төвөөс зугтах даралтыг тогтмол давах ёстой.
Хөндлөнгийн бэхэлгээний гол түлхүүр нь наалдамхай бодисоос үл хамааран бэхэлгээний хувьд цэвэр механик холболтод тулгуурладаг. Энэхүү цэвэр механик холболт нь цавууны хөгшрөлт, өндөр температурт эвдрэх зэрэг асуудлаас зайлсхийж, өндөр хурдны моторын онцгой нөхцөлд ажиллахад тохиромжтой.
02 Нүүрстөрөгчийн файберын давуу тал
Уламжлалт металл бүрээстэй харьцуулахад карбон файбер нийлмэл материалууд нь хөндлөнгийн оролцоотой ажиллахад олон давуу талтай байдаг. Эдгээр давуу талууд нь моторын гүйцэтгэлийг мэдэгдэхүйц сайжруулахад шууд нөлөөлдөг.
Нэгдүгээрт жингийн хувьсгал . Нүүрстөрөгчийн файбер нийлмэл материалын нягт нь гангийнхаас ердөө 1/4-ээс 1/5-тай тэнцэх боловч илүү өндөр хувийн бат бэхтэй байдаг. Энэ шинж чанар нь нүүрстөрөгчийн шилэн бүрээс нь ижил хамгаалалтыг хангахын зэрэгцээ төвөөс зугтах нэмэлт хүчийг мэдэгдэхүйц бага хэмжээгээр үүсгэдэг гэсэн үг юм.
Дамжуулах чадварын ялгаанаас үүдэлтэй давуу тал нь илүү тод харагдаж байна. Металл бүрээс нь сайн дамжуулагч тул соронзон орны өөрчлөлтөд их хэмжээний эргүүлэг гүйдлийн алдагдал үүсгэдэг. Нүүрстөрөгчийн файбер нийлмэл материалууд нь тулд цахилгаан дамжуулах чанараа тохируулж эргүүлэх гүйдлийн алдагдлыг багасгах эсвэл бүр арилгахын , улмаар моторын үр ашгийг дээшлүүлдэг.
Дулааны тогтвортой байдал нь нүүрстөрөгчийн шилэнд зориулсан өөр нэг хөзрийн карт юм. Нүүрстөрөгчийн файбер нийлмэл материалын дулааны тэлэлтийн коэффициентийг металл босоо амны дулааны тэлэлтийн шинж чанарт тохируулан давхаргын дизайнаар зохицуулж, температурын өөрчлөлтөөс үүдэлтэй стрессийн хэлбэлзлийг бууруулдаг.
Цаашилбал, карбон файберын маш сайн ядаргааны гүйцэтгэл нь урт хугацааны өндөр хурдтай эргэлтийн мөчлөгийн ачааллыг тэсвэрлэх боломжийг олгодог бөгөөд металл материалд тохиолддог ядаргааны ан цаваас зайлсхийх, моторын ашиглалтын хугацааг мэдэгдэхүйц уртасгах боломжийг олгодог..
03 Анхдагч угсралтын аргууд
Нүүрстөрөгчийн файбер ханцуйны хөндлөнгийн тохируулга нь хэд хэдэн аргаар хэрэгжиж болох бөгөөд тус бүр нь өөрийн өвөрмөц техникийн шинж чанар, холбогдох хувилбаруудтай.
Хүйтэн ханцуйвчлах процесс нь хамгийн өргөн хэрэглэгддэг аргуудын нэг юм. Энэ процесс нь металлын бүрэлдэхүүн хэсгийг -196 ° C хүртэл хөргөхөд шингэн азотыг ашигладаг бөгөөд энэ нь түүний диаметрийг ойролцоогоор 0.2% -0.3% -иар багасгахад хүргэдэг. Өрөөний температурт карбон файбер ханцуйвч нь гэрээт металл хэсэг рүү амархан гулсдаг. Металл тасалгааны температурт буцаж ирээд өргөсөхөд найдвартай интерференцийн бэхэлгээ үүсдэг.
Халуун ханцуйвчлах процесс нь эсрэгээрээ ажилладаг. Энэ нь нүүрстөрөгчийн файбер ханцуйг халааж өргөсгөх, дараа нь өрөөний температурт метал бүрэлдэхүүн хэсэг рүү хурдан гулсуулна. Хөргөх үед нягт бэхэлгээ үүсдэг. Энэ арга нь нүүрстөрөгчийн шилэн материалыг гэмтээхгүйн тулд халаалтын температур, хурдыг нарийн хянах шаардлагатай.
Мөөгөнцөр гель бүрээсийг хатууруулах процесс нь илүү нэгдсэн арга барил юм. Энэ арга нь давирхайгаар шингээсэн карбон файберыг роторын их бие рүү ороож, дараа нь хэвний дотоод гадаргуу дээр гель бүрээсийг цацаж, халааж хатаана. Дараа нь хөгцийг роторын гадна талд байрлуулж, нүүрстөрөгчийн файберыг эмчлэхийн тулд халаалт хийж, гель бүрээстэй нэг хэсэг болгон нэгтгэдэг.
04 Үйл явцын дэлгэрэнгүйг харьцуулах
Интерференцийг тохируулах янз бүрийн аргууд нь өөр өөр шинж чанартай бөгөөд янз бүрийн хэрэглээний хувилбаруудад тохиромжтой. Доорх хүснэгтэд үндсэн процессуудын техникийн шинж чанаруудыг олон хэмжигдэхүүнээр харьцуулсан болно.
Процессын арга |
Ажлын зарчим |
Температурын нөлөө |
Тохиромжтой роторын хэмжээ |
Давуу тал |
Хязгаарлалтууд |
Хүйтэн ханцуйлах үйл явц |
Бага температурт металл агшилт |
-196°С бага температуртай орчин |
Дунд зэргийн хэмжээтэй роторууд |
Энгийн угсралт, нүүрстөрөгчийн шилэнд дулааны гэмтэл учруулахгүй |
Шингэн азотын төхөөрөмж шаарддаг, өндөр өртөгтэй |
Халуун ханцуйвчлах үйл явц |
Өндөр температурт ханцуйны өргөтгөл |
200-300 ° C өндөр температур |
Жижиг роторууд |
Тусгай хөргөх төхөөрөмж шаардлагагүй |
Өндөр температур нь карбон файбер матрицыг гэмтээж болно |
Мөөгөнцрийн гель бүрээсийг хатууруулах процесс |
Гель бүрээс нь шилжилтийн давхарга үүсгэдэг |
Дунд зэргийн температурт хатах (100-150 ° C) |
Төрөл бүрийн хэмжээтэй |
Өнгөлөх шаардлагагүй, гадаргуугийн чанар сайтай |
Нарийн төвөгтэй процесс, урт үйлдвэрлэлийн мөчлөг |
Судалгаанаас үзэхэд хүйтэн ханцуйвчийн процесс нь угсрах явцад босоо амны материал, соронз, соронзыг холбох цавууны бат бөх чанарт сөргөөр нөлөөлдөггүй. Тиймээс энэ нь сансар огторгуй зэрэг найдвартай байдлын маш өндөр шаардлага бүхий салбарт өргөн хэрэглэгддэг.
05 Техникийн гол анхаарах зүйлс
Техникийн хэд хэдэн гол үзүүлэлтүүд нь карбон файбер ханцуйны хөндлөнгийн тохируулга хийх явцад нарийн хяналт, анхаарал шаарддаг. Эдгээр үзүүлэлтүүд нь эцсийн бүтээгдэхүүний гүйцэтгэл, найдвартай байдалд шууд нөлөөлдөг.
Interference Fit Design нь үндсэн технологийн нэг юм. Хангалттай хөндлөнгийн тохируулга нь өндөр хурдтай төвөөс зугтах хүчийг эсэргүүцэх чадваргүй урьдчилсан ачаалалд хүргэдэг. Эсрэгээр, хэт их хөндлөнгийн тохируулга нь ханцуйндаа хэт өндөр үлдэгдэл стресс үүсгэж, ядрах хугацааг бууруулдаг . Ихэвчлэн хөндлөнгийн тохируулга нь 0.1% - 0.3% -ийн хүрээнд хийгдсэн байдаг.
Гадаргуугийн чанар нь хөндлөнгийн тохируулгын тогтвортой байдалд маш чухал юм. Нүүрстөрөгчийн файбер ханцуйны дотоод гадаргуу болон роторын гадна гадаргуугийн тэгш бус байдал нь хүрэлцэхүйц хүрэлцэх талбай, даралтын жигд тархалтыг хангахын тулд хатуу хяналттай байх ёстой. Гадаргуугийн барзгар байдлыг 50%-иар бууруулах нь контактын даралтыг ойролцоогоор 30%-иар нэмэгдүүлдэг болохыг судалгаагаар тогтоожээ.
Ассемблей хурд нь ихэвчлэн үл тоомсорлодог өөр нэг чухал параметр юм. Ялангуяа хүйтэн ханцуйвчийн процесст металл хэсгийг шингэн азотоос салгасны дараа угсрах ажлыг маш богино хугацаанд дуусгах ёстой бөгөөд ингэснээр температур сэргэж, эвдрэл үүсэхээс сэргийлнэ.
Хүрээлэн буй орчны температур, чийгшлийн хяналт нь карбон файбер материалын гүйцэтгэлд ихээхэн нөлөөлдөг. Нүүрстөрөгчийн эслэг нь гигроскопийн шинж чанартай; чийг нь түүний механик шинж чанар, хэмжээсийн тогтвортой байдалд нөлөөлдөг. Тиймээс угсрах, хадгалах явцад орчны чийгшлийг хянах шаардлагатай.
06 Хэрэглээ ба сорилтууд
Нүүрстөрөгчийн файбер ханцуйны хөндлөн огтлолын технологи нь хэд хэдэн өндөр чанартай салбарт амжилттай хэрэглэгдэж, техникийн тодорхой сорилтуудтай тулгарсан.
Сансар огторгуйн салбар нь энэ технологийг хамгийн анх хэрэглэж байсан салбаруудын нэг юм. Нисэх онгоцны хөдөлгүүр болон онгоцны тоног төхөөрөмжийн өндөр хурдны мотор нь маш өндөр найдвартай байдал, эрчим хүчний нягтрал шаарддаг. Нүүрстөрөгчийн файбер ханцуйны интерференц суурилуулах технологи нь эдгээр хатуу шаардлагыг хангаж чадна.
Шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгслийн салбарт моторын хурд нэмэгдэхийн хэрээр карбон файбер ханцуйны технологи нь дээд зэрэглэлийн загвараас үндсэн тээврийн хэрэгсэлд нэвтэрч эхэлж байна. Tesla, Chevrolet зэрэг брэндүүд энэ технологийг зарим загварт нэвтрүүлж, моторын эрчим хүчний нягтрал, үр ашгийг эрс нэмэгдүүлсэн..
Эмнэлгийн тоног төхөөрөмж нь бас нэг чухал хэрэглээний талбар юм. CT сканнер, шүдний өрөмдлөг зэрэг төхөөрөмжүүдийн өндөр хурдны мотор нь нүүрстөрөгчийн файбер ханцуйны интерференц суурилуулах технологиор хангаж чадах хэт нарийвчлал, тогтвортой байдлыг шаарддаг.
Гэсэн хэдий ч энэ технологи нь бас бэрхшээлтэй тулгардаг. Зардал бол хамгийн том хязгаарлах хүчин зүйлүүдийн нэг юм. Өндөр чанартай карбон файбер материал, нарийн боловсруулалтын процесс нь харьцангуй өндөр нийт зардалд хүргэдэг. Нэмж дурдахад, нүүрстөрөгчийн шилэн материалын анизотроп шинж чанар нь загварчлал, шинжилгээг уламжлалт металлаас илүү төвөгтэй болгож, тусгай загварчлал, туршилтын аргыг шаарддаг.
Тоос сорогчийн мотор 120,000 эрг / мин хүрэхэд байнгын соронзон гадаргуу дээрх төвөөс зугтах хүч ихэнх материалыг задлахад хангалттай. Гэсэн хэдий ч үснээс нимгэн карбон файбер ханцуй нь соронзыг босоо аманд найдвартай бэхлэх боломжтой.
Нүүрстөрөгчийн файбер ханцуйндаа хөндлөнгийн суурилуулалт хийх технологи нь автомашины моторын хурдыг 10,000 эргэлтээс 20,000 эргэлт хүртэл нэмэгдүүлж, цахилгаан тээврийн хэрэгслийн жолоодлогын хүрээг 5-8% нэмэгдүүлсэн . Зардал аажмаар буурахын хэрээр сансар огторгуйн салбарт онцгой тохиолдсон энэхүү технологи бидний өдөр тутмын амьдралд чимээгүйхэн нэвтэрч байна.
