Spiral groove bearing
सर्पिल ग्रूव बीयरिंग्स (राइफल बीयरिंग्स के रूप में भी जाना जाता है) स्व-अभिनय (जर्नल और थ्रस्ट), या हाइड्रोडायनामिक बीयरिंग्स हैं जिनका उपयोग घर्षण को कम करने और दबाव वाले स्नेहक के उपयोग के बिना पहनने के लिए किया जाता है। उनके पास खांचे के विशेष पैटर्न के कारण यह क्षमता है। सर्पिल ग्रूव बीयरिंग स्व-सक्रिय होते हैं क्योंकि उनका अपना घूर्णन असर वाली सतहों को अलग करने के लिए आवश्यक दबाव बनाता है। इस कारण से, वे संपर्क रहित बीयरिंग भी हैं। ऑपरेशन स्पाइरल ग्रूव थ्रस्ट बीयरिंग्स असर वाली सतहों को चिकनाई और विशुद्ध रूप से खांचे के पंपिंग प्रभाव से अलग रखने के लिए आवश्यक दबाव पैदा करते हैं, जबकि जर्नल, शंक्वाकार और गोलाकार रूप भी हाइड्रोडायनामिक असर वाले वेज एक्शन द्वारा अतिरिक्त दबाव उत्पन्न करते हैं। जब बीयरिंग के हिस्सों को एक दूसरे के संबंध में घुमाया जाता है तो खांचे सतहों के बीच के बीयरिंग के माध्यम से स्नेहक को धक्का देते हैं जिससे दबाव में समग्र वृद्धि होती है। सतहों की गति तब तरल पदार्थ को खांचे के ऊपर से बहने का कारण बनेगी और गति की दिशा के लंबवत एक दबाव लहर बनती है। बीयरिंग और द्रव की सतह के बीच, एक शुद्ध दबाव वृद्धि होती है क्योंकि यह प्रवाह एक सादे असर वाले खंड या खांचे के एक अन्य समूह द्वारा सीमित होता है जो दबाव वृद्धि का उत्पादन करता है जो खांचे के पहले सेट (हेरिंगबोन पैटर्न) द्वारा बनाए गए दबाव वृद्धि का मुकाबला करने के लिए कार्य करता है। पर्याप्त गति पर, आंतरिक दबाव लागू भार का समर्थन करने के लिए पर्याप्त बल पैदा करते हैं और असर वाली सतह पूरी तरह से अलग हो जाती हैं। यह गति की दिशा के लंबवत कार्य करने वाला दबाव है जो असर भार का समर्थन करता है। अधिकांश गैसों या तरल पदार्थों का उपयोग स्नेहक के रूप में किया जा सकता है, जिसमें प्रशीतक, तरल धातु, तेल, तेल, पानी या हवा शामिल हैं। यह व्याख्या जड़ता, स्नेहक की संपीड़न क्षमता और अन्य कारकों के प्रभावों की उपेक्षा करती है। निर्माण खांचे के आयाम असर की इच्छित संचालन स्थितियों के अनुरूप होते हैं। यदि खांचे वाली सतह पर इंडेंटेशन बहुत गहरे हैं, तो स्नेहक का महत्वपूर्ण रिसाव होगा। यदि गहराई कम हो जाती है, तो पंप का प्रभाव बंद हो जाएगा। असर वाली सतहों के घूर्णन की गति और आयामों की सटीकता को भी ध्यान में रखा जाना चाहिए। डिजाइनर और निर्माता सबसे अधिक दक्षता के लिए इष्टतम आयामों की गणना करते हैं। खांचे निम्नलिखित तरीकों से बनाए जाते हैंः इचिंग चयनात्मक इचिंग मैकेनिकल ग्रूविंग सोल्डरिंग लेजर मशीनिंग इचिंग इचिंग सर्पिल ग्रूव बीयरिंग बनाने का सबसे आसान तरीका है। धातु की सतह को एक इचैन्ट-प्रतिरोधी लाह के साथ लेपित किया जाता है, फिर खांचे के इच्छित स्थानों को हाथ से हटा दिया जाता है। इस विधि में खांचे के गुणों को प्रभावित करने वाले कारक हैंः इस विधि की सरलता के बावजूद, एक महत्वपूर्ण नुकसान हैः खांचे की गहराई गैर-समान है और इसलिए काफी गलत है। चयनात्मक नक़्क़ाशी यह विधि नियमित नक़्क़ाशी से अलग है क्योंकि दो परतों को खुरचने के लिए सतह पर रखा जाता है, लेकिन केवल ऊपरी परत को नक़्क़ाशी के संपर्क में रखा जाता है, जिससे निचली सतहों को संरक्षित किया जाता है। मैकेनिकल ग्रूविंग इस विधि का उपयोग तब किया जाता है जब अधिक सटीक और अधिक समान खांचे की आवश्यकता होती है। खांचे को एक विद्युत व्यास कटर द्वारा काटा जाता है, डिस्क की सतह को घुमाया जाता है, और कटर को एक गाइड रिंग द्वारा चलाया जाता है, ताकि सर्पिल में आवश्यक लघुगणक आकार हो। इस विधि का एक नुकसान यह है कि छोटे खांचे को सटीक रूप से काटने के लिए अधिक विशेष उपकरणों की आवश्यकता होती है। (लगभग 6 सेमी और उससे कम)। सोल्डरिंग सोल्डरिंग का उपयोग तब किया जाता है जब अन्य निर्माण विधियां अनुपलब्ध होती हैं या दी गई स्थिति के लिए लागू नहीं होती हैं; उदाहरण के लिए, एचिंग बाथ के लिए असर बहुत बड़ा होता है। एक पन्नी जिस पर खांचे उकेरे गए हैं, प्राप्त की जाती है, और सपाट असर वाली सतह पर सोल्डर की जाती है। इस विधि में जिन कारकों पर विचार किया जाता है, वे हैंः वह तापमान जिस पर असर का उपयोग किया जाना है, असर का आकार और जुड़ी जाने वाली सामग्री की प्रकृति। लेजर मशीनिंग आधुनिक लेजर ने सटीक खांचे के उत्पादन को आसान और अधिक किफायती बना दिया है, लेकिन सभी लेजर और न ही लेजर कंपनियों के पास आवश्यक तकनीक नहीं है। एक अच्छा आपूर्तिकर्ता सिरेमिक या धातु के भागों में एक माइक्रोमीटर के अंशों के भीतर सटीक निरंतर गहराई वाले खांचे का उत्पादन करेगा, जिसमें थ्रस्ट बीयरिंग के लिए उचित लघुगणक खांचे भी शामिल हैं। प्रकार ये मुख्य प्रकार के सर्पिल खांचे वाले बीयरिंग हैं। सर्पिल खांचे के हेरिंगबोन पैटर्न के साथ जर्नल सिलिंड्रिकल फॉर्म जर्नल बीयरिंग उत्कृष्ट भार क्षमता, कैविटेशन के प्रतिरोध और उत्कृष्ट स्थिरता के साथ एक असर देता है। सममित हेरिंगबोन पैटर्न में शून्य प्रवाह होता है जो असर में गंदगी को प्रवेश करने की संभावना को कम करता है, लेकिन सर्पिल ग्रूव जर्नल बीयरिंग भी एक ही पैटर्न के साथ पाए जाते हैं जो स्नेहक के माध्यम से प्रवाह का उत्पादन करता है। इस सुविधा का उपयोग निरंतर-प्रवाह डीजल-पंप मापन प्रणालियों के लिए प्रवाह की एक ज्ञात मात्रा का उत्पादन करने के लिए किया गया है। फ्लैट थ्रस्ट फ्लैट थ्रस्ट बीयरिंग्स, सबसे आम सर्पिल ग्रूव बीयरिंग्स, का नाम इसलिए रखा गया है क्योंकि एक में एक सपाट सतह होती है जो ग्रूव्ड सतह का विरोध करती है। इस प्रकार के असर में परिवर्तन सर्पिल सतह की प्रकृति और द्रव प्रवाह के प्रकार से आते हैं। निम्नलिखित विभिन्न प्रकार के फ्लैट थ्रस्ट बीयरिंग की एक सूची हैः अनुप्रस्थ प्रवाह के साथ हेरिंगबोन ग्रूव्ड, बिना अनुप्रस्थ प्रवाह के आंशिक रूप से ग्रूव्ड (अंदर या बाहर की ओर पंपिंग) अनुप्रस्थ प्रवाह के लिए निरंतर प्रतिबंध के साथ। एक गोलाकार (या अधिक आम तौर पर एक गोलार्द्ध) थ्रस्ट बेयरिंग में एक गोल होता है जो खांचे के पैटर्न के साथ एक गोलाकार कप में केंद्रित रूप से घूमता है। छवि ब्रिटिश गैस के सहयोग से साउथेम्प्टन विश्वविद्यालय में गैस असर सलाहकार सेवा के रॉन वूली द्वारा आविष्कार किए गए तेल स्नेहन सर्पिल नाली अर्धगोलाकार असर को दर्शाती है। कोनिकल थ्रस्ट इन बीयरिंग्स में, एक बेलनाकार शाफ्ट के अंत से एक शंकु काटा जाता है। बेलनाकार भाग के बगल में शंकु की सतह पर, खांचे बनाए जाते हैं। इतिहास और अनुप्रयोगों सर्पिल खांचे बीयरिंग का आविष्कार यूके में किया गया था और पहले प्रकाशित पत्रों में से एक व्हिपल द्वारा किया गया था जिससे उन्हें मूल रूप से व्हिपल खांचे के रूप में संदर्भित किया गया था। 1960 और 1970 के दशक के दौरान उनके डिजाइन के लिए विश्लेषणात्मक तरीकों में एक विस्फोट हुआ और कई अनुप्रयोगों का प्रयास किया गया। इंटरनेशनल गैस बेयरिंग सिम्पोजियम के प्रकाशनों में अधिकांश इतिहास देखा जा सकता है सर्पिल ग्रूव बेयरिंग का उपयोग विमानों और जहाजों के लिए जड़त्वीय जाइरोस्कोप में सबसे सफलतापूर्वक किया गया था। इस अनुप्रयोग में, सर्पिल खांचे बीयरिंग बोरॉन कार्बाइड सिरेमिक से बने थे और खांचे आई. ओ. एन. बीम द्वारा निर्मित किए गए थे। 100, 000 घंटे से अधिक एम. टी. बी. एफ. मानों और 1,000,000 समय की स्टॉप-स्टार्ट क्षमता के साथ बीयरिंग बहुत सफल रहे। कई तकनीकी लाभों के कारण, हबल टेलीस्कोप जैसे जाइरोस्कोप में थ्रस्ट बीयरिंग का उपयोग जारी है। पिछले 20 वर्षों में तेल मुक्त, लंबे जीवन, कम घर्षण और स्वच्छ हरित विशेषताओं का लाभ उठाते हुए कंप्रेसर और टर्बाइनों में कई अन्य अनुप्रयोग उत्पन्न हुए हैं। एक प्रमुख अनुप्रयोग क्षेत्र सूखी गैस मुहर का है जहां एक सर्पिल खांचे का जोर मुहर के चेहरों को ऊपर उठाने का कार्य करता है जिससे एक संकीर्ण मुहर अंतराल पैदा होता है जो संपर्क और घिसाव को रोकता है। ये बहुत सफल हैं और कई औद्योगिक कंप्रेसरों पर लागू किए गए हैं। सर्पिल खांचे बीयरिंग का एक अन्य उल्लेखनीय उपयोग क्रायोजेनिक विस्तारकों में होता है। इनका उपयोग यहाँ टर्बाइनों के उच्च गति आवर्तन का समर्थन करने और अक्षमता के कारण बिजली के नुकसान को कम करने के लिए किया जाता है। क्रायोजेनिक विस्तारक गैसों की धाराओं से ऊर्जा निकालते हैं जो इसमें प्रवेश करती हैं, जिससे तापमान में तेजी से कमी आती है, और निकाली गई ऊर्जा का उपयोग टर्बाइनों को घुमाने के लिए किया जाता है। लाभ निम्नलिखित अन्य स्व-अभिनय बीयरिंग के विपरीत सर्पिल ग्रूव बीयरिंग का उपयोग करने के लाभों को सूचीबद्ध करता है। टिल्टिंग पैड बीयरिंग्स की तुलना में उनका निर्माण करना आसान और सस्ता है। उनके पास चलने के दौरान शून्य घिसाव होता है और वे बहुत लंबे समय तक काम करेंगे। उनके पास उत्कृष्ट स्थिरता होती है (सभी गैस बीयरिंग्स स्थिरता के मुद्दों से पीड़ित होते हैं, सर्पिल ग्रूव वाले कुछ सबसे अच्छे होते हैं) उन्हें छोटे उपकरणों में उपयोग के लिए बनाया जा सकता है और दक्षता बनाए रखी जा सकती है। वे सटीक चलने की स्थिति प्रदान करते हैं जिससे वे ठीक टिप क्लीयरेंस और बेहतर दक्षता की अनुमति देते हैं। वे गैस या वायु स्नेहक के साथ अच्छी तरह से काम करते हैं और इस तरह से पूरी तरह से तेल मुक्त होते हैं और स्वच्छ हरे रंग के अनुप्रयोगों के लिए एकदम सही होते हैं। आम तौर पर सर्पिल खांचे बीयरिंग के विश्लेषण के लिए रेनॉल्ड्स समीकरण को हल करने के लिए एक संख्यात्मक विधि की आवश्यकता होती है, हालांकि कुछ इष्टतम मापदंड प्रकाशित किए गए हैं। आधुनिक सी. एफ. डी. विधियाँ सामान्य डिजाइन कार्य के लिए उपयुक्त नहीं हैं क्योंकि असर के आसपास और निकासी के पार तत्वों की संख्या विश्लेषण को बहुत धीमा बनाती है। संपीड़ित गैस स्नेहक का उपयोग करने वाले सभी बीयरिंगों के लिए महत्वपूर्ण डिजाइन पहलू स्थिरता है जबकि असंपीड़ित तरल पदार्थों के लिए भार और बिजली की हानि समान रूप से महत्वपूर्ण हो जाती है। संदर्भ ब्रोमैन, गोएरान भी देखें। सपाट सर्पिल खांचे पर जोर असर होता है। लुंडः [मशीन एलिमेंट्स डिवीजन, लुंड तकनीकी विश्वविद्यालय], 1991। प्रिंट करें। हैमरॉक, बर्नार्ड जे। द्रव फिल्म स्नेहन की मूल बातें। न्यूयॉर्कः मैकग्रा-हिल, 1994। प्रिंट करें। "स्पिरल ग्रोव बियरिंग्स-एस. के. एफ. इंडस्ट्रियल ट्रेडिंग एंड डेवलपमेंट कंपनी, बी. वी". पेटेंट खोज और आविष्कार पेटेंट जानकारी। वेब. 26 जनवरी 2012। <http://www.freepatentsonline.com/3836214.html>। जाइरोस्कोप में गैस बीयरिंग के उपयोग की संभावनाएँ। अनटरबर्गर, आर. ए. ए. 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