غلاف محرك صغير بسمك جدار 0.3 ملم والتسامح الاستدارة في الداخل 0.01 ملم يقلل بشكل مباشر من عدم توازن الدوار والضوضاء التشغيلية. باستخدام غلاف من الفولاذ المقاوم للصدأ 304 مسحوب بعمق يحقق محورية مقعد المحمل 0.02 ملم ، مما يقلل من سعة الاهتزاز 30% مقارنةً بأغلفة الألومنيوم القياسية التي تم تحويلها باستخدام الحاسب الآلي، مما يضمن وجود فجوة هوائية مستقرة وعمر فرشاة طويل في المحركات عديمة النواة والمحركات المتدرجة.
اختيار المواد ل قذائف المحركات الصغيرة
تتحكم مادة الغلاف في الأداء المغناطيسي وتبديد الحرارة ومقاومة التآكل. يقارن الجدول أدناه المعادن الثلاثة الأكثر شيوعًا المستخدمة في علب المحركات المصغرة.
| مادة | الكثافة (جم لكل سم مكعب) | الموصلية الحرارية (واط لكل م ك) | النفاذية المغناطيسية |
|---|---|---|---|
| الفولاذ المقاوم للصدأ 304 | 7.9 | 16 | ضئيل (أوستنيتي) |
| الألومنيوم 6061 | 2.7 | 167 | غير مغناطيسية |
| النحاس C360 | 8.5 | 116 | غير مغناطيسية |
يُفضل الفولاذ المقاوم للصدأ 304 عندما يكون التدريع الكهرومغناطيسي ومقاومة التآكل أمرًا بالغ الأهمية، حيث أن طبيعته غير المغناطيسية لا تشوه مجال المغناطيس الدائم. يقدم الألومنيوم 6061 أ 167 واط لكل مللي كلفن الموصلية الحرارية ، وهو أكثر من عشرة أضعاف الفولاذ المقاوم للصدأ، مما يجعله الخيار الأفضل لمحركات الطائرات بدون طيار ذات التيار العالي حيث يجب أن يظل ارتفاع درجة حرارة الملف أقل من ذلك 15 درجة مئوية فوق المحيطة.
التفاوتات الحرجة للأبعاد ودقة مقعد التحمل
القشرة هي محدد الموقع الأساسي لنظام التحمل. أي انحراف في مقعد المحمل يترجم مباشرة إلى نفاذ العمود وضوضاء صوتية. تعتبر التفاوتات التالية إلزامية بالنسبة للمحرك الصغير الذي يعمل بالأعلى 10,000 دورة في الدقيقة .
- تحمل القطر الداخلي للمقعد زائد 0.005 ملم إلى زائد 0.012 ملم فوق الحلقة الخارجية للمحمل، مما يضمن ملاءمة الضغط الخفيف دون تشوه مجرى السباق.
- عدم تجاوز محورية تجاويف المحمل الأمامي والخلفي 0.015 ملم TIR . يؤدي عدم التطابق بمقدار 0.03 مم إلى إمالة العمود مما يزيد من الضوضاء المسموعة 4 إلى 6 ديسيبل .
- قذيفة تتحمل الاستدارة الداخلية 0.008 ملم أو من الأفضل الحفاظ على فجوة هوائية موحدة. يؤدي خطأ الاستدارة بمقدار 0.025 مم إلى إنشاء تموج عزم الدوران المسنن 8% من عزم الدوران المقدر.
- إجمالي طول الصدفة المسموح به زائد ناقص 0.03 ملم لمنع تباين التحميل المسبق المحوري على المحامل بعد تجعيد الغطاء النهائي أو تركيب الحلقة المفاجئة.
سلسلة إنتاج من 20.000 قذيفة من الفولاذ المقاوم للصدأ باستخدام قالب نقل متعدد المحطات يحافظ على Cpk of 1.67 على قطر تجويف المحمل، مما يدل على أن الرسم العميق يمكن أن يتفوق باستمرار على قدرة المعالجة باستخدام الحاسب الآلي للأجزاء ذات الحجم الكبير والقطر الصغير.
الإدارة الحرارية من خلال سماكة جدار الصدفة
تعمل القشرة كمشتت حراري أساسي للمحرك الصغير. يؤدي تقليل سمك الجدار إلى تحسين التوصيل الحراري عن طريق خفض المقاومة الحرارية الموصلة. عندما يتبدد المحرك المصقول 2 واط بشكل مستمر، وانخفاض درجة الحرارة عبر قذيفة الفولاذ المقاوم للصدأ 0.5 ملم تقريبا 12 درجة مئوية ، في حين أن الغلاف الذي يبلغ سمكه 0.3 مم يقلل من هذا الانخفاض إلى 7 درجات مئوية ، والحفاظ على درجة حرارة اللف الداخلي أقل من حد فئة العزل 130 درجة مئوية .
قذائف الألومنيوم مع سمك الجدار 0.4 ملم واللمسة النهائية المؤكسدة باللون الأسود تشع الحرارة 22% أكثر كفاءة من الفولاذ المقاوم للصدأ، كما تم التحقق من ذلك بواسطة التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء في حالة مستقرة. تزيد الطبقة الأنودية من انبعاثية السطح تقريبًا 0.2 إلى 0.85 ، مما يسمح للمحرك بالعمل 9 درجات مئوية أكثر برودة في السكن المختوم.
مقارنة عملية التصنيع
ينتج كل من الرسم العميق، والخراطة باستخدام الحاسب الآلي، وقولبة حقن المعادن أغطية محرك صغيرة، ولكن تختلف دقتها وتكاليفها بشكل حاد. ويوضح الجدول أدناه حدودها العملية.
| عملية | الحد الأدنى لسماكة الجدار | استدارة يمكن تحقيقها | ملاءمة الحجم السنوي |
|---|---|---|---|
| رسم عميق دقيق | 0.15 ملم | 0.005 ملم إلى 0.010 ملم | أكثر من 50.000 وحدة |
| CNC السويسرية تحول | 0.25 ملم | 0.003 ملم إلى 0.008 ملم | النموذج الأولي إلى 5000 وحدة |
| صب حقن المعادن | 0.35 ملم | 0.010 ملم إلى 0.025 ملم | 20.000 إلى 100.000 وحدة |
يوفر الرسم العميق أنحف الأغلفة بأقل تكلفة للقطعة بمجرد استهلاك الأدوات التقدمية، في حين تظل الخراطة السويسرية ضرورية للنماذج الأولية عالية الدقة أو المحركات المتخصصة منخفضة الحجم التي تتطلب الاستدارة أدناه 0.005 ملم .
المعالجات السطحية والحماية من التآكل
تعمل أغطية المحركات الصغيرة في كثير من الأحيان في بيئات عالية الرطوبة أو رذاذ الملح. يمنع التشطيب الصحيح للسطح التنقر ويحافظ على الجمالية النظيفة التي تتطلبها الأجهزة الطبية والاستهلاكية.
التلميع الكهربائي للفولاذ المقاوم للصدأ
التلميع الكهربائي يزيل الطبقة السطحية من 0.005 ملم to 0.010 mm ويترك فيلم أكسيد الكروم السلبي. القشرة المعالجة بهذه الطريقة تقاوم 500 ساعة من رش الملح وفقًا لمعيار ASTM B117 بدون صدأ أحمر، مقارنةً بـ 120 ساعة لقذيفة مرسومة.
أنودة للألمنيوم
أنودة الكبريتيك من النوع الثاني تبني أ 5 إلى 15 ميكرومتر طبقة أكسيد سميكة تصلب السطح تقريبًا 300 جهد عالي . تعمل هذه الطبقة أيضًا كعازل كهربائي، مع وجود جهد انهيار عازل أعلاه 500 فولت ، يمنع حدوث دوائر قصيرة في حالة ملامسة سلك لف داخلي للقشرة.
تكامل التجميع والاحتفاظ بالمحمل
وتتمثل الوظيفة النهائية للغلاف في تثبيت مجموعة المحرك معًا. هناك طريقتان رئيسيتان لتأمين المحمل والغطاء النهائي، ويؤثر كل منهما على حالة إجهاد الغلاف بشكل مختلف.
- تركيب الانكماش الحراري يسخن القشرة ل 120 درجة مئوية ، مما يسمح للمحمل بالهبوط بدون قوة. عندما تبرد القشرة، فإنها تتقلص وتمارس ضغطًا شعاعيًا موحدًا 15 إلى 25 ميجا باسكال على الحلقة الخارجية للمحمل، وقفلها بدون حلقة إطباق.
- العقص أو المتداول الشفة في الطرف المفتوح تحمل لوحة النهاية. يجب ألا تتجاوز قوة العقص قوة إنتاج القشرة 205 ميجا باسكال بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ 304، وإلا فسوف تنغلق القشرة إلى الداخل وتضغط على الدوار.
تركيب انكماش غير مناسب حيث ترتفع درجة حرارة القشرة 200 درجة مئوية يؤدي إلى تنعيم البنية الحبيبية للنحاس أو الألومنيوم بشكل دائم، مما يقلل من قوة الطوق 18% ويؤدي إلى تحمل الخروج بعد 1000 دورة حرارية .
