تخيل أنك تقود الطريق السريع. التمرير عبر خيارات لوحة القيادة ، ترى أن درجة حرارة الزيت مستقرة ، ودرجة حرارة التبريد آمنة ، ويتم ضبط سرعة السيارة على مستوى مثالي. خلال مثل هذه الرحلة ، تظل هذه الشروط ثابتة إلى حد كبير. لقد حققت حالة مستقرة. إن قدرة جميع الأنظمة على توليد وتبديد الحرارة في توازن.
ولكن ما يحدث عندما تتغير الظروف الخارجية-يصبح الصف حادًا جدًا ؛ أنت تسحب مقطورة كبيرة الحجم. تكييف الهواء يعمل ويبلغ 98 درجة فهرنهايت في الخارج؟ ما لم تقم بضبط توقعاتك للسيارة أو اختبارات فريق التصميم لضمان قدرة تبريد كافية للحفاظ على التوازن الحراري بما يتوافق مع القيود المادية لجميع المكونات ، فقد تواجه خللًا حراريًا.
في معظم تطبيقات الحمل ، ستتغير ظروف التشغيل العادية إلى حد ما. ومع ذلك ، في بعض القطاعات ، وخاصة تلك المتعلقة بالكهرباء والفضاء وحتى المعدات ذات السيارات والثقيلة ، يتم دفع هذه الظروف إلى حدودها. تريد الشركات تقليل الوزن ، وتشغيلها بسرعات وأحمال أعلى ، وتقليل خسائر الطاقة من مضخات التشحيم ، مما يؤدي إلى إخراج حرارة محتمل من المحامل.
"إنهم يريدون تقليل التشحيم ، ودفع المحامل بشكل أسرع وأسرع ، ويقلصون حجم كل شيء لتقليل الوزن" ، أشار كريس نابليون ، الرئيس وكبير المهندسين في نابليون للخدمات الهندسية في أوليان ، نيويورك. "لذلك قد يكون لدينا أحمال أثقل على محامل أصغر مع تزييت أقل ، والآن نحن في خطر عدم التوازن الحراري.
"نحن نولد الكثير في هذه الحزمة الأصغر التي تؤكد على النظام بأكمله."
من المهم أن نفهم تعقيد فشل الخلل الحراري. وفقًا لأطلس هيرتز لفشل مكونات الماكينة ، يحدث فشل التوازن الحراري بسبب زيادة الحرارة مما يمكن إزالته في نفس الوقت. إنه يختلف عن أوضاع فشل مكون الاتصال الأخرى لأنه فشل في النظام ؛ قد تكون الآثار تتجلى في المقام الأول في مكونات واحدة أو بضعة مكونات ، ولكن آلية الفشل هي فقدان التوازن الحراري لعناصر الماكينة كنظام.
يتكون من ثلاثة أحداث فشل:
1.
2. درجة حرارة بعض أو كل الأجزاء الملامسة لعنصر الجهاز (بما في ذلك مواد التشحيم) وغالبًا ما تتجاوز بعض المكونات الأخرى مستوى التصميم.
3. اعتمادًا على حجم وموقع رحلة درجة الحرارة ، قد تحدث العديد من حالات الفشل الوسيطة المختلفة ، بما في ذلك فشل التشحيم وفقدان عملية إزالة التشغيل.
عادة ما يؤدي تدهور زيوت التشحيم ، وفقدان عملية إزالة التشغيل وارتداء التشغيل إلى أحمال طفيلية كبيرة على جهات الاتصال Hertzian. زيادة الحمل يزيد من توليد الحرارة ، مما يؤدي إلى فشل سريع ، وغالبا ما يكون كارثيا. لكن الفشل النهائي لعدم التوازن الحراري هو رحلة درجات الحرارة الهاربة ، ويشار إليها عادة باسم "الإرهاق".
يمكن أن يؤدي الخلل الحراري الشديد إلى تدمير التطبيق من خلال أحد أوضاع الفشل العديدة. وتشمل هذه التآكل (مع نوبة) ، وتشوه بالحرارة ، والكسر وذوبان الأجزاء البلاستيكية. قد لا تترك أحداث الخلل الحراري الأصغر ، إذا كانت موجودة ، أي آثار يمكن ملاحظتها أو قد تؤدي إلى آثار طويلة الأجل تؤدي إلى حالات فشل محتملة في المستقبل. وتشمل هذه فقدان توريد التزييت ، انهيار التشحيم وفقدان الصلابة.
هل كل شيء حقًا خطأ المحمل؟
وقال نابليون "إذا تم تصميم المحمل وتصنيعه بشكل صحيح ، فربما لا". "إنه منحدر زلق. لقد تحسنت صناعة المحمل جودة المواد بشكل كبير ، جنبًا إلى جنب مع تحسينات التصميم لتوزيع الضغوط وتقليل الخصائص الاحتكاكية من خلال تقنيات التصميم أو التصنيع. ونتيجة لذلك ، زادت حياة L10 النظرية. تحمل أو زيادة ظروف الحمل والسرعة وإظهار عمر التصميم المقبول.
ولكن هل ستظل في حالة حرارية مستقرة؟ تضع مثل هذه الإجراءات مطالب أكبر على فريق هندسة تصميم OEM لجذب تبديد الحرارة الكافي ، لأنه عندما يتم دفع أهداف التصميم إلى ما وراء القاعدة ، قد يكون هناك هامش أقل بكثير للاستقرار الحراري.
وقال نابليون: "نطلب المزيد من حلول تحمل الشحوم والأفلام الجافة لدينا للقضاء على نظام توصيل النفط". "لذلك ، يحتاج مهندسو تصميم OEM إلى التفكير في كيفية إزالة الحرارة التي لم تتم إزالتها تاريخياً إلى هذا المستوى ، والتي من المحتمل أن تتم إزالتها بواسطة أنظمة توصيل النفط والتبريد.
"لا يوجد حل مكون من مكونات الحامل السحري لحل مشكلة تبديد الحرارة. يمكن للمهندسين الحاملة الجمع بين عناصر التحكم في التصميم التي تقلل من الاحتكاك ، والأقفال المشتقة ذاتيا ، والعلاجات الحرارية المقاومة للارتداء. للتعويض عن العمليات التي لا تتعايش عادة مع صيغ موحدة لتحمل حسابات الحياة والحرارة.
وهذا يعني استثمار الوقت والجهد الكافيين في التصميم التجريبي والاختبار البدني لتحديد مستوى الحرارة الناتجة وقدرة التبريد اللازمة لحلول مستوى المكون. "
وخلص نابليون إلى أن "الناس لا يفكرون في الأمر كثيرًا". "لكن هذا ما عليك فعله لتحقيق هدفك الأصلي ، وهو الاستقرار ؛ نوع الاستقرار الذي قد تستمتع به أثناء القيادة على الطريق السريع."