تنظيف هيكل المحرك الكهربائي: دورة مدتها ٦٠ ثانية ووزن ٢ ملغ، ولماذا لا يُمكن الاستغناء عن إغلاق الفتحات بالسدادات

نظرة عامة

يُشبه هيكل المحرك الكهربائي هيكل ناقل الحركة، ويتم تنظيفه بشكل سيء باستخدام نفس الطريقة. والاختلافات ليست تجميلية فقط: فالهيكل يحتوي على غلاف تبريد مدمج ذي مسار تدفق طويل وضيق، كما أن متطلبات النظافة تكون في أغلب الأحيان أقل من ٢ ملغ، ويجب أن يخرج القطعة جافة تمامًا من الجهاز لأن أي ماء متبقي داخل الغلاف قد يشكّل مسار توصيل كهربائي ومصدر تآكل.

وتؤدي مرحلتان من المراحل العملية الجزء الأكبر من العمل لتحقيق هذا المتطلب، وكلا المرحلتين غالبًا ما تكونان غير مُحدَّدَتَين بدقة كافية: مرحلة السدّ والغلق، التي تُجبر السائل على المرور عبر قنوات التبريد بدلًا من تمريره على السطح الخارجي، ومرحلة التجفيف بالفراغ، التي تزيل الماء من التجاويف التي لا يمكن للهواء الوصول إليها. وبالمقابل، فإن أي جهاز مخصص لتنظيف الهياكل ولا يتضمّن إحدى هاتين المرحلتين سينجح في الاختبار البصري لكنه سيفشل في اختبار النظافة.

تُصنِّع شركة بيغ بيرد إندستريال (والتي كانت تُعرف سابقًا باسم شيمادا بيغ بيرد إندستريال) منذ عام ٢٠٠١ أنظمة تنظيف وتنعيم لمكونات نظم الدفع في المركبات، والبيانات المتعلقة بالدورات المستخدمة هنا مأخوذة من مواصفات الإنتاج وليس من ظروف الاختبار على المنصات.

١. ما الذي يميِّز هيكل محرك كهربائي؟

يتكوَّن هيكل علبة التروس التقليدي من غلاف يحتوي على فتحات لمحامل وحوض للزيت ومجموعة من الأسطح المشغولة آليًّا. أما هيكل المحرك الكهربائي فيضم بالإضافة إلى ذلك جاكيت تبريد يحيط بمنطقة الملف الثابت، ويُصب عادةً على هيئة قناة بين جدار داخلي وجدار خارجي، مع منفذَي دخول وخروج، وأحيانًا أقسام داخلية تُجبر سائل التبريد على اتباع مسار متعرِّج.

الجزء الأصعب هو جاكيت التبريد

الجاكيت يمتلك مساحة سطحية داخلية كبيرة، ومقطعًا عرضيًّا صغيرًا، وتغيُّراتٍ متعددة في الاتجاه. وتترسب رمال الصب وبقايا القلب ورقائق التشغيل في الزوايا التي تنعطف فيها التدفقات. ولا تزيلها عملية الرش عند المنافذ، لأن طاقة النفث تتبدَّد على مسافة قصيرة من الفتحة، بينما تقع الزوايا خارج نطاق التدفق.

عادةً ما يُكتب الشرط أدناه ٢ ملغ

غالبًا ما تحدِّد برامج الدفع الكهربائي كتلة بقايا إجمالية تساوي أو تقل عن ٢ ملغ، مع تحديد حدٍّ منفصل للفراغ الداخلي. وهذا أدقُّ بمرتبة واحدة تقريبًا من غلاف المركبة التجارية الذي يتراوح بين ٣٠ و٧٠ ملغ، ولذلك لا يمكن ببساطة توسيع العملية من خط ناقل موجود.

٢. إغلاق بالسدادات: إيصال السائل إلى حيز مغلق

يُغلق الإغلاق بالسدادات فتحات الممر الداخلي بواسطة رأس يُحكِم إغلاقه على سطح المنفذ ويُمرِّر السائل تحت ضغطٍ في القناة. وبذلك يتوقَّف الحيز عن كونه حيزًا ميتًا، ويصبح مسار تدفقٍ له مدخلٌ ومخرجٌ مُعرَّفان.

كيف يعمل الرأس

يحمل الرأس وصلة دخول وختمًا يتناسب مع سطح المنفذ. وعندما يُضغط الرأس ضد المنفذ، يدخل التدفق إلى الغلاف، ويمر عبر طول القناة بالكامل، ثم يخرج من المنفذ المقابل أو عبر خط العودة. وبما أن التدفق محصورٌ، فإن السرعة داخل القناة تكون عاليةً بما يكفي لحمل الجسيمات خارجها بدلًا من السماح لها بالترسب في الزوايا.

لماذا لا يمكن استبدال رش المنفذ

يُفقد تيار حرّ يدخل المنفذ طاقته أثناء اتساعه داخل التجويف، فيتحول إلى تدفق دوراني يصل إلى الانحناء الأول فقط، ولا يتجاوزه كثيرًا. والنتيجة هي غلاف يبدو نظيفًا عند مدخله، لكنه يحبس التلوث في طرفه البعيد، ثم يطلقه لاحقًا في دائرة التبريد.

٣. التجفيف بالفراغ: لماذا يصبح نفخ الهواء غير فعّال

ينظف نفخ الهواء الأسطح التي يمكن للهواء الوصول إليها. أما داخل الغلاف، فيتبع الهواء نفس المسار الذي سلكته المياه، فيدفعها على طول القناة بدلًا من إخراجها منها، وبالتالي تبقى التجويفات رطبة عند الطرف البعيد. أما التجفيف بالفراغ فيغيّر آلية الإزالة: إذ يؤدي خفض الضغط إلى خفض درجة حرارة التشبع للماء، فيتبخر السائل عند درجة حرارة أقل، ويتم شفط البخار الناتج بعيدًا.

ما الذي يحققه الفراغ وما لا يحققه

يُزيل الفراغ الماء المكشوف أمام الحجم المفرغ. ولا يزيل الماء المحبوس خلف جيب مغلق أو المحتجز في ثقب أعمى تواجه فتحته جهة الأسفل. ولذلك يُستخدم الفراغ مع تغييرات في الاتجاه: حيث يُدار الجزء بحيث يتوفر لكل تجويف مسارٌ إلى غرفة الفراغ.

قياس الجفاف بدلًا من افتراضه

يُعد الجفاف معيار قبولٍ ويحتاج إلى طريقة قياس. ومن إحدى الطرق المستخدمة في الهياكل أن يُغسل الجزء بمذيب غير قابل للذوبان في الماء، ثم يُجمع المذيب ويُقاس كمية الماء التي امتصها، مع تحديد حدٍّ بالملليلتر. فمثلًا، يكون الحد الأقصى لمقدار الماء المتبقي على هيكل هو ٣ ملليلتر، وهي عبارة قابلة للقياس؛ أما التحقق البصري من وجود قطرات ماء فلا يكون كذلك.

٤. ميزانية زمن الدورة

يُمكن تحقيق دورة مدتها ٦٠ ثانية لغلاف محرك كهربائي فقط إذا كانت مراحل التحميل والغسل وسدّ الفتحات والشطف والتجفيف كلها تتم داخل النافذة الزمنية نفسها. ويؤدي سدّ الفتحات إلى إطالة المدة لأن الرأس يجب أن يدخل ويخرج من موقعه، كما أن التجفيف بالفراغ يطيل المدة لأن الغرفة يجب أن تُفرَّغ ثم تُفتح للهواء مرة أخرى. وكل مرحلة من هاتين المرحلتين تستهلك جزءاً من الميزانية الزمنية المخصصة للدورة، وهي ميزانية لا تتوفر في الآلات التي تعتمد على الرش فقط.

وعندما يكون الإيقاع الإنتاجي أضيق، فإن الحل المعتاد هو إضافة محطة ثانية بدل تقليل زمن البقاء. وبتقسيم عمليتي الغسل والتجفيف على محطتين منفصلتين، يمكن لكل مرحلة أن تحافظ على المدة اللازمة لها، بينما يُحدَّد إيقاع الخط الإنتاجي وفق أبطأ المحطتين. كما يسمح ذلك باستخدام غرفة الفراغ لخدمة محطتي غسل بالتتابع، وهو ما يُعد أكثر كفاءةً من تركيب غرفة فراغ منفصلة في كل محطة.

٥. حالات الفشل التي يجب أخذها في الاعتبار أثناء التصميم

أكثر الأعطال شيوعًا هو غلاف يجتاز الاختبار عند المدخل ويفشل عند الطرف البعيد، ما يشير إلى أن تدفق إغلاق السدادة منخفضٌ جدًّا وليس الضغط منخفضًا جدًّا. أما الحالة الثانية فهي ظهور الماء مجددًا على جزء جاف بعد بضعة دقائق، ما يدل على وجود تجويف لم يُفرَّغ أبدًا. والثالثة هي خروج ملوثات من التثبيت بين القطع، ما يشير إلى ضرورة تنظيف التثبيت بدلًا من تنظيف القطعة.

يمكن رؤية جميع الحالات الثلاث أثناء فحص القطعة الأولى، شريطة أن يشمل خطة أخذ العينات الطرف البعيد من الغلاف وأن تُعاد فحص القطعة بعد فترة قصيرة من الانتظار؛ أما إذا أُخذ العينة عند المدخل مباشرةً بعد انتهاء الدورة، فلن تظهر أيٌّ من هذه الحالات الثلاث.

طريقة الفشل الرابعة أقل وضوحًا وأصعب في الكشف عنها: وهي التثبيت نفسه. فتتراكم الملوثات بين الأجزاء على الوسادات والأمشاط ودبابيس التموضع، ويصبح التثبيت — الذي يُغسل مع القطعة دون أن يخضع لأي فحص — بمثابة خزانٍ لهذه الملوثات. فعندما تُضغط غلافٌ ما على وسادة ملوثة، فإنها تلتقط أي مادة عالقة على الوسادة في منطقة التلامس، والتي تكون عادةً سطحًا منقوشًا بدقة عالية وفق متطلبات مشددة. ويجب إدراج تنظيف التثبيت ضمن جدول الصيانة نفسه المخصص لفحص الفوهات، وفي خطوط الإنتاج عالية الحجم، يجب تحديد فترات التنظيف بشكل دوري بدل الاقتصار على الاستجابة بعد ظهور عينة فاشلة.

برنامج تغليف يبدأ عند ٢ ملغ ثم يصبح أكثر صرامة ليصل إلى ١٫٥ ملغ لا يحتاج عادةً إلى جهاز جديد؛ بل يحتاج إلى خطة أخذ العينات لتوضيح مكان الكتلة المتبقية. وفي معظم الحالات، يكون الجواب هو الطرف البعيد من الغلاف أو منطقة التماس مع التثبيت، والتصحيح المطلوب هو تغيير في التدفق أو في عملية التنظيف بدلًا من زيادة الضغط. ولهذا السبب يجب أن تسجّل تقرير القطعة الأولى الكتلة المتبقية لكل منطقة على حدة بدلًا من إجمالي واحد، لأن الإجمالي الذي يتوافق مع الحد المسموح قد يخفي منطقةً على وشك الفشل.

الأسئلة المتكررة

هل يمكن لجهاز تغليف علب ناقل الحركة الحالي تنظيف علب المحركات الكهربائية؟

نادرًا ما يمكن ذلك دون إدخال تعديلات. فقد يمتلك الجهاز سعة غسل كافية، لكنه عادةً لا يحتوي على رؤوس إغلاق سدادات مُصمَّمة بأحجام مناسبة لمنافذ الغلاف، ولا يحتوي أيضًا على مرحلة شفط هواء مُصمَّمة بحجم مناسب لحجم التجويف. وكلا هذين العنصرين يُضافان إلى الجهاز بدلًا من تعديلهما.

كم عدد رؤوس إغلاق السدادات التي تحتاجها علبة التغليف؟

رأس واحدة لكل زوج من المنافذ التي يجب تمريرها، بالإضافة إلى التثبيت اللازم لإبقاء القطعة في الاتجاه الصحيح. وتحتاج بعض الهياكل إلى رأسين لغلافين مستقلين، وبعضها يحتاج إلى رأس واحد لكل منفذ إذا كان المجرى مقسَّمًا داخليًّا.

هل التجفيف بالفراغ ضروري دائمًا عند قيم أقل من ٢ ملغ؟

ليس بالنسبة لمعيار الكتلة نفسه، لكنه عمومًا ضروريٌّ لمعيار الجفاف المرافق له. فالماء المتبقي في الغلاف يحمل أي جسيمات متبقية إلى قاع المجرى، ما يؤدي إلى إعادة تلوث القطعة التي كانت قد سُجِّلت نظيفةً أثناء كونها رطبة.

ما العوامل التي تحدد إمكانية وصول الدورة إلى ٦٠ ثانية؟

عدد المحطات المتزامنة ومفهوم التعامل مع القطع، وليس المضخة. فآلة ذات محطة واحدة يجب أن تقوم بالغسل والتجفيف بالتتابع، وبالتالي تواجه صعوبةً في تحقيق ذلك؛ أما التخطيط ذي المحطتين مع التعامل المتوازي فيحقِّق ذلك عمومًا دون صعوبة.

الخاتمة

يتم تنظيف غلاف المحرك الكهربائي بعمليةٍ مُصمَّمة خصيصًا لاختراق أجزائه الداخلية، وليس بنسخة أقوى من العملية التي تُنظِّف سطحه الخارجي. ويُحوِّل إغلاق الفتحات الغلاف التبريدَ إلى مسار تدفق، بينما تزيل عملية التجفيف بالفراغ الماء الذي لا تستطيع الهواء دفعه للخارج. وكلا العمليتين يمثِّلان مرحلتين ضروريتين، وليسا خيارين اختياريين.

يجب أن تحدِّد المواصفة الخاصة بهذه الفئة من الأجزاء حد النظافة المسموح به لكل منطقة، وحد الجفاف مع طريقة قياسه، والوقت اللازم لإكمال دورة العمل في كل محطة. وعند صياغة هذه العناصر الثلاثة بشكل واضح، فإن تركيب الجهاز ينتج عنها تلقائيًّا، وليس استنادًا إلى سعر أكبر مضخة متوفرة في السوق.