تُستخدم أكمام ألياف الكربون، باعتبارها نوعًا رئيسيًا من أكمام الدوار للمحركات عالية السرعة، بشكل متزايد. ومع ذلك، لا تزال هناك بعض المفاهيم الخاطئة حول استخدامها. تهدف هذه المقالة إلى توضيح هذه المفاهيم الخاطئة وتقديم فهم أدق لاستخدامها.
جدول: المفاهيم الخاطئة الشائعة والتفسيرات الصحيحة لأكمام ألياف الكربون في تطبيقات المحركات عالية السرعة
| سوء الفهم | الفهم الصحيح |
| ① الاعتقاد بأن شد اللفات يوفر مباشرة قوة التداخل النهائية للمغناطيسات الدائمة على دوار المحرك | تتكون أكمام ألياف الكربون بشكل أساسي من خيوط كربونية ومصفوفة راتنجية. في اللف الرطب، تلتصق الخيوط الكربونية بسطح العمود تحت ضغط عالٍ مع المصفوفة الراتنجية، لكنها لا تكون قد تصلبت تمامًا في هذه المرحلة. أثناء التصلب، يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى تمدد حراري للعمود والخيوط والراتنج، مما يؤدي إلى فقدان جزئي لشد اللف. في اللف الجاف، يكون التصلب أسرع وأقل تأثرًا بالتمدد الحراري، لذا يكون فقدان الشد أقل نسبيًا، لكن لا يزال من غير الممكن اعتبار شد اللف قوة التداخل النهائية على المغناطيس. |
| ٢- الاعتقاد بأن أبعاد الغلاف تتحدد بشكل مباشر بواسطة المندريل المستخدم في عملية المعالجة | في عملية اللف الرطب، تُثبّت ألياف الكربون على سطح المندريل بواسطة الراتنج، ولكنها لا تُعالَج بالكامل. أثناء عملية التسخين والمعالجة، يتمدد المندريل. بعد التبريد، تُحدَّد أبعاد الغلاف، بينما ينكمش المندريل. لذلك، يجب أن تُراعي الأبعاد النهائية للغلاف التمدد والانكماش الحراري للمندريل. |
| ③ الاعتقاد بأن أداء خيوط الكربون وحدها يمكن استخدامه كمعيار تصميم للغلاف | بما أن أكمام ألياف الكربون تتكون من خيوط وراتنج، فلا يكفي الاعتماد على خصائص الخيوط وحدها كأساس للتصميم. بدلاً من ذلك، ينبغي استخدام معايير الأداء المقاسة من خلال اختبارات قوة الشد الحلقية (GB/T1458-2008) أو اختبارات الصفائح كمرجع للتصميم، لأنها تعكس بشكل أفضل الأداء الفعلي للغلاف في التطبيق. |
| ④ الاعتقاد بأن اختيار أعلى درجة من ألياف الكربون هو دائمًا الحل الأمثل لتصميم الدوار | يعتمد نوع ألياف الكربون المناسب لدوار محرك عالي السرعة بشكل أساسي على ظروف تشغيل الدوار (مثل سرعة الدوران والسرعة الخطية). وتتمثل الوظيفة الرئيسية للغلاف في منع تلف المغناطيس الناتج عن قوى الطرد المركزي. وطالما تم الحفاظ على هوامش الأمان، فمن الأنسب اختيار نوع مناسب من ألياف الكربون بدلاً من اختيار أعلى نوع. فاختيار أنواع عالية الجودة دون داعٍ يزيد التكاليف، ويعيق الإنتاج بكميات كبيرة، ويؤدي إلى عدم كفاءة التصميم وارتفاع النفقات. |
| ⑤ الاعتقاد بأنه لا داعي لأخذ المقاومة الحرارية في الاعتبار في مرحلة التصميم | كما ذُكر سابقاً، تعتمد أكمام ألياف الكربون بشكل كبير على مادة الراتنج، وهي حساسة لدرجة الحرارة. فبعد تجاوز حدود معينة، قد يتدهور أداء الأكمام، وقد تؤدي الحالات الشديدة إلى تلف الدوار. لذا، يجب اختيار الراتنج بناءً على درجة حرارة تشغيل الدوار المتوقعة. وتتحمل مواد الراتنج المتوفرة حالياً درجات حرارة تتراوح عادةً بين 100 درجة مئوية وأكثر من 200 درجة مئوية، بما في ذلك الإيبوكسي، وPEEK، وغيرها. |
