स्तनपान में ऐंठन के क्या कारण हैं? इसे कैसे कम किया जा सकता है?

अगर आप वायलिन नहीं बजा रहे हैं, तो आपको पता होगा कि घर्षण (स्टिक-स्लिप) दो सतहों के बीच स्थैतिक और गतिशील घर्षण के अंतर के कारण होने वाली एक अवांछित स्थिति है। जब रैखिक गाइडों में घर्षण होता है, तो इससे कंपन (झटकेदार गति), गति का रुकना, टॉर्क की आवश्यकता में उतार-चढ़ाव या सटीकता में कमी (ओवरशूटिंग) जैसी समस्याएं हो सकती हैं।

स्टिक्शन का कारण क्या है?

दो सतहों के बीच स्थैतिक घर्षण गुणांक (μs) लगभग हमेशा गतिशील (गतिज) घर्षण गुणांक (μk) से अधिक होता है, और घर्षण में यह भिन्नता ही स्टिक-स्लिप का मूल कारण है।

सभी सतहों में कुछ हद तक खुरदरापन होता है। यहाँ तक कि अत्यधिक परिष्कृत और पॉलिश की गई सतहें भी पूरी तरह से चिकनी नहीं होतीं—उनमें उभार (जिन्हें "अस्पष्टता" कहा जाता है) और गड्ढे होते हैं जो सतहों के प्रभावी संपर्क क्षेत्र को कम कर देते हैं। दूसरे शब्दों में, कुछ स्थानों पर, केवल दो सतहों के उभार ही संपर्क में होते हैं, जबकि अन्य स्थानों पर, एक सतह के उभार दूसरी सतह के गड्ढों में समा जाते हैं। और कुछ स्थानों पर, सतहों के बीच कोई संपर्क नहीं होता है।

क्योंकि अलग-अलग संपर्क क्षेत्र बहुत छोटे होते हैं, इसलिए सतहों के बीच दबाव अत्यधिक होता है (दबाव = बल ÷ क्षेत्रफल), और इन बिंदुओं पर आसंजन एक प्रक्रिया के माध्यम से होता है जिसे कोल्ड वेल्डिंग के रूप में जाना जाता है।

सतहों के हिलने-डुलने से पहले, इस आसंजन का कारण बनने वाले बंधनों का टूटना आवश्यक है। इसी प्रकार, जहाँ सतहें आपस में जुड़ती हैं (एक सतह के शिखर दूसरी सतह की घाटियों में समा जाते हैं), वहाँ घर्षण, या प्लास्टिक विरूपण, होना आवश्यक है ताकि ये जुड़े हुए क्षेत्र टूट सकें और सतहों को हिलने-डुलने की अनुमति मिल सके।

जब प्रेरक बल सतहों के बीच के इन बंधनों को तोड़ने और स्थैतिक घर्षण को पार करने के लिए पर्याप्त रूप से मजबूत हो जाता है, तो गति शुरू हो जाती है। लेकिन गति के दौरान भी, कुछ घिसाव होता रहता है क्योंकि सतहें अभी भी पूरी तरह से चिकनी नहीं होती हैं। सतह की शेष खुरदरापन के कारण गति में उत्पन्न होने वाले प्रतिरोध को गतिशील घर्षण कहा जाता है।

स्टिक्शन को कैसे कम करें

लीनियर बेयरिंग जिनमें लुब्रिकेशन का उपयोग होता है (लगभग सभी रीसर्कुलेटिंग बेयरिंग और कुछ प्लेन बेयरिंग), उनमें सतहों के बीच की गति के कारण लुब्रिकेशन सतहों के बीच के सूक्ष्म स्थानों में चला जाता है। सतहों की सापेक्ष गति बढ़ने पर लुब्रिकेशन की परत मोटी हो जाती है और सतहों का आपस में संपर्क कम हो जाता है, जिससे सतहों के बीच घर्षण कम हो जाता है।

लेकिन लीनियर बेयरिंग एक निश्चित दूरी तय करके विपरीत दिशा में लौट आती हैं (रेडियल बेयरिंग के विपरीत, जो अनिश्चित काल तक एक ही दिशा में घूम सकती हैं), इसलिए वे काफी समय तक मिश्रित लुब्रिकेशन की स्थिति में रहती हैं, जहां घर्षण सतहों के गुणों और लुब्रिकेंट के गुणों दोनों पर निर्भर करता है। इसलिए, रीसर्कुलेटिंग बेयरिंग (और कुछ प्लेन बेयरिंग) में घर्षण के प्रभाव को नियंत्रित या कम करने का सबसे अच्छा तरीका उचित लुब्रिकेशन है।

प्लेन बेयरिंग में घर्षण (स्टिक-स्लिप या स्टिक्शन) अक्सर रीसर्कुलेटिंग बेयरिंग की तुलना में अधिक समस्या पैदा करता है। इसका कारण यह है कि प्लेन बेयरिंग में स्थैतिक और गतिशील घर्षण गुणांकों के बीच अधिक अंतर होता है। प्लेन बेयरिंग का घर्षण गुणांक लगाए गए भार, घिसाव और पर्यावरणीय कारकों के आधार पर भिन्न हो सकता है।

गोल शाफ्ट पर चलने वाले प्लेन बेयरिंग के लिए, स्टिक-स्लिप के प्रभावों को कम करने का एक तरीका यह है कि सबसे अच्छी सतह फिनिश (सबसे कम सतह खुरदरापन) वाले शाफ्ट का चुनाव किया जाए। और 2:1 अनुपात (जिसे 2:1 नियम या बाइंडिंग अनुपात भी कहा जाता है) का पालन करना - जो यह बताता है कि मोमेंट आर्म की दूरी बेयरिंग की लंबाई के दोगुने से अधिक नहीं होनी चाहिए - प्लेन बेयरिंग अनुप्रयोगों में स्टिक-स्लिप को रोकने के लिए अक्सर आवश्यक होता है।

स्टिक-स्लिप को कम करने या पूरी तरह रोकने का एक और तरीका एयर बेयरिंग गाइड का उपयोग करना है। एयर बेयरिंग में, घर्षण पूरी तरह से गति से उत्पन्न वायु अपरूपण का परिणाम होता है। इसलिए, एयर बेयरिंग असेंबली में स्थैतिक और गतिज घर्षण के बीच का अंतर लगभग शून्य होता है, जिससे स्टिक-स्लिप की समस्या लगभग समाप्त हो जाती है।