מדוע משחק רדיאלי וסובלנות אינם זהים

קיים בלבול מסוים סביב הקשר בין דיוק המיסב, סובלנות הייצור שלו ורמת המרווח הפנימי או ה'משחק' בין מסלולי המירוצים והכדורים. כאן, Wu Shizheng, מנהל מיסבים קטנים ומיניאטוריים מומחה JITO Bearings, שופך אור מדוע המיתוס הזה נמשך ומהנדסים צריכים להיזהר.

במהלך מלחמת העולם השנייה, במפעל תחמושת בסקוטלנד, פיתח אדם מעט ידוע בשם סטנלי פרקר את הרעיון של עמדה אמיתית, או מה שאנו מכירים כיום כמימד וסובלנות גיאומטרי (GD&T). פארקר שם לב שלמרות שחלק מהחלקים הפונקציונליים המיוצרים עבור טורפדו נדחו לאחר בדיקה, הם עדיין נשלחים לייצור.

בבדיקה מעמיקה יותר, הוא גילה שאשמה היא מדידת הסובלנות. סובלנות קואורדינטות ה-XY המסורתיות יצרו אזור סובלנות מרובע, אשר לא כלל את החלק למרות שהוא תפס נקודה בחלל המעוגל המעוגל בין פינות הריבוע. הוא המשיך ופרסם את ממצאיו לגבי איך לקבוע את המיקום האמיתי בספר שכותרתו שרטוטים וממדים.

*אישור פנימי
כיום, הבנה זו עוזרת לנו לפתח מיסבים שמפגינים רמה מסוימת של משחק או רפיון, הידוע גם בשם מרווח פנימי או, ליתר דיוק, משחק רדיאלי וצירי. משחק רדיאלי הוא המרווח הנמדד בניצב לציר המיסב ומשחק צירי הוא המרווח הנמדד במקביל לציר המיסב.

משחק זה תוכנן לתוך המיסב מלכתחילה כדי לאפשר למיסב לתמוך בעומסים במגוון תנאים, תוך התחשבות בגורמים כגון התרחבות הטמפרטורה וכיצד ההתאמה בין הטבעות הפנימיות והחיצוניות תשפיע על חיי המיסב.

באופן ספציפי, מרווח יכול להשפיע על רעש, רעידות, עומס חום, סטיה, חלוקת עומס וחיי עייפות. רצוי משחק רדיאלי גבוה יותר במצבים בהם הטבעת או הציר הפנימיים צפויים להתחמם ולהתרחב במהלך השימוש בהשוואה לטבעת או בית חיצוני. במצב זה, המשחק במיסב יקטן. לעומת זאת, המשחק יגדל אם הטבעת החיצונית תתרחב יותר מהטבעת הפנימית.

רצוי משחק צירי גבוה יותר במערכות שבהן קיים חוסר יישור בין הפיר לבין הדיור שכן חוסר יישור יכול לגרום למיסב עם מרווח פנימי קטן להיכשל במהירות. מרווח גדול יותר יכול גם לאפשר למיסב להתמודד עם עומסי דחף מעט גבוהים יותר מכיוון שהוא מציג זווית מגע גבוהה יותר.

*איבזור
חשוב שהמהנדסים ימצאו את האיזון הנכון של מרווח פנימי במיסב. מיסב הדוק מדי עם משחק לא מספיק יגרום לחום וחיכוך עודפים, שיגרמו לכדורים להחליק במסלול המירוצים ולהאיץ בלאי. כמו כן, מרווח רב מדי יגביר את הרעש והרעידות ויפחית את דיוק הסיבוב.

ניתן לשלוט במרווח על ידי שימוש בהתאמות שונות. התאמות הנדסיות מתייחסות למרווח בין שני חלקי התאמה. זה מתואר בדרך כלל כפיר בתוך חור ומייצג את מידת ההידוק או הרפיון בין הפיר לטבעת הפנימית ובין הטבעת החיצונית לבית. זה בדרך כלל מתבטא בהתאמה רופפת, מרווחת או בהתאמה הדוקה, הפרעה.

התאמה הדוקה בין הטבעת הפנימית והפיר חשובה כדי לשמור אותה במקומה ולמנוע זחילה או החלקה לא רצויות, שעלולות ליצור חום ורעידות ולגרום להתדרדרות.

עם זאת, התאמת הפרעה תפחית את המרווח במיסב כדורי ככל שהיא מרחיבה את הטבעת הפנימית. התאמה הדוקה באופן דומה בין הבית לבין הטבעת החיצונית במסב עם משחק רדיאלי נמוך ידחוס את הטבעת החיצונית ותפחית את המרווח עוד יותר. זה יביא למרווח פנימי שלילי - למעשה הופך את הפיר לגדול יותר מהחור - ויוביל לחיכוך מוגזם ולכשל מוקדם.

המטרה היא להיות אפס משחק תפעולי כאשר המיסב פועל בתנאים רגילים. עם זאת, המשחק הרדיאלי הראשוני שנדרש כדי להשיג זאת עלול לגרום לבעיות בהחלקה או החלקה של כדורים, מה שמפחית את הקשיחות והדיוק הסיבובי. ניתן להסיר משחק רדיאלי ראשוני זה באמצעות טעינה מוקדמת. טעינה מוקדמת היא אמצעי להעמדת עומס צירי קבוע על מיסב, לאחר התקנתו, באמצעות דסקיות או קפיצים המותאמים לטבעת הפנימית או החיצונית.

המהנדסים חייבים גם לשקול את העובדה שקל יותר להפחית את המרווח במיסב דק מכיוון שהטבעות דקות יותר וקל יותר לעיוות. כיצרנית של מיסבים קטנים ומיניאטוריים, JITO Bearings מייעצת ללקוחותיה שיש לנקוט זהירות רבה יותר בהתאמת פיר לבית. עגולות הציר והבית חשובה יותר גם עם מיסבים מסוג דק מכיוון שציר לא עגול יעוות את הטבעות הדקות ויגביר את הרעש, הרטט והמומנט.

* סובלנות
אי ההבנה לגבי תפקידם של משחק רדיאלי וצירי הובילה רבים לבלבל את הקשר בין משחק ודיוק, במיוחד הדיוק הנובע מסובלנות ייצור טובה יותר.

יש אנשים שחושבים שלמיסב דיוק גבוה לא צריך להיות כמעט משחק ושהוא צריך להסתובב בדיוק רב. עבורם, משחק רדיאלי רופף מרגיש פחות מדויק ונותן רושם של איכות נמוכה, למרות שהוא עשוי להיות מיסב בעל דיוק גבוה שתוכנן בכוונה עם משחק רופף. לדוגמה, שאלנו כמה מהלקוחות שלנו בעבר מדוע הם רוצים מיסב בעל דיוק גבוה יותר והם אמרו לנו שהם רוצים, "להפחית את המשחק".

עם זאת, זה נכון שסובלנות משפרת את הדיוק. זמן לא רב לאחר הופעת הייצור ההמוני, הבינו המהנדסים שאין זה מעשי ולא כלכלי, אם בכלל אפשרי בכלל, לייצר שני מוצרים זהים לחלוטין. גם כאשר כל משתני הייצור נשמרים זהים, תמיד יהיו הבדלים זעירים בין יחידה אחת לאחרת.

כיום, זה בא לייצג סובלנות מותרת או מקובלת. דרגות סובלנות למיסבים כדוריים, הידועים כדירוגי ISO (מטרי) או ABEC (אינץ'), מסדירים את הסטייה המותרת ומדידות הכיסוי כולל גודל הטבעת הפנימית והחיצונית ואת העגלגלות של הטבעות והמסלולים. ככל שהמעמד גבוה יותר והסובלנות הדוקה יותר, כך המיסב יהיה מדויק יותר לאחר הרכבתו.

על ידי יצירת האיזון הנכון בין התאמה למשחק רדיאלי וצירי במהלך השימוש, המהנדסים יכולים להשיג את המרווח האפס התפעולי האידיאלי ולהבטיח רעש נמוך וסיבוב מדויק. בכך, אנו יכולים לנקות את הבלבול בין דיוק למשחק, ובאותה דרך שבה סטנלי פארקר חולל מהפכה במדידה התעשייתית, לשנות מהותית את הדרך בה אנו מסתכלים על מיסבים.