स्टिकशन का क्या कारण है? इसे कैसे कम करें?

जब तक आप वायलिन नहीं बजा रहे हों, स्टिकशन या स्टिक-स्लिप एक अवांछित स्थिति है जो दो सतहों के बीच स्थिर और गतिशील घर्षण के अंतर के कारण होती है। जब रैखिक गाइड में स्टिकशन होता है, तो इससे चटरिंग ("झटकेदार" गति), रुकी हुई गति, टॉर्क की आवश्यकताओं में उतार-चढ़ाव, या ओवरशूटिंग के रूप में सटीकता में कमी हो सकती है।

स्टिक्शन का क्या कारण 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 स्टिक-स्लिप का अंतर्निहित कारण है।

सभी सतहों में कुछ न कुछ खुरदरापन होता है। यहाँ तक कि उच्च-गुणवत्ता वाली पॉलिश की गई सतहें भी पूरी तरह चिकनी नहीं होतीं—उनमें चोटियाँ (जिन्हें "अस्थिरताएँ" कहा जाता है) और घाटियाँ होती हैं जो सतहों के प्रभावी संपर्क क्षेत्र को कम कर देती हैं। दूसरे शब्दों में, कुछ स्थानों पर, केवल दो सतहों के शिखर ही संपर्क में होते हैं, जबकि अन्य स्थानों पर, एक सतह के शिखर दूसरी सतह की घाटियों में समा जाते हैं। और कुछ स्थानों पर, सतहों के बीच कोई संपर्क नहीं होता है।

क्योंकि व्यक्तिगत संपर्क क्षेत्र बहुत छोटे होते हैं, सतहों के बीच दबाव बहुत अधिक होता है (दबाव = बल ÷ क्षेत्र), और इन बिंदुओं पर आसंजन शीत वेल्डिंग नामक प्रक्रिया के माध्यम से होता है।

सतहों के हिलने से पहले, इस आसंजन को उत्पन्न करने वाले बंधनों को तोड़ना ज़रूरी 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 ज़रूरी है ताकि ये जुड़े हुए क्षेत्र टूट जाएँ और सतहों को हिलने का मौका मिले।

एक बार जब प्रेरक बल सतहों के बीच के इन बंधनों को तोड़ने और स्थैतिक घर्षण पर विजय पाने के लिए पर्याप्त रूप से उच्च हो जाता है, तो गति शुरू हो जाती है। लेकिन गति के दौरान भी, कुछ घर्षण होता रहता है क्योंकि सतहें अभी भी पूरी तरह चिकनी नहीं होती हैं। शेष सतही खुरदरापन के कारण गति के प्रतिरोध को गतिज या गतिज घर्षण कहते हैं।

स्टिक्शन को कैसे कम करें

स्नेहन का उपयोग करने वाले रैखिक बियरिंग्स (लगभग सभी पुनःपरिसंचारी बियरिंग्स और कुछ सादे बियरिंग्स) के लिए, बियरिंग सतहों के बीच की गति, सतहों के बीच सूक्ष्म स्थानों में स्नेहन को खींचती है। जैसे-जैसे सतहों का सापेक्ष वेग बढ़ता है, स्नेहन फिल्म मोटी होती जाती है और सतह-से-सतह संपर्क कम होता जाता है, जिससे सतहों के बीच घर्षण कम होता जाता है।

लेकिन रैखिक बियरिंग्स एक निश्चित दूरी तय करके विपरीत दिशा में लौटती हैं (रेडियल बियरिंग्स के विपरीत, जो अनिश्चित काल तक एक ही दिशा में घूम सकती हैं), इसलिए वे मिश्रित स्नेहन में काफ़ी समय बिताती हैं, जहाँ घर्षण सतहों के गुणों और स्नेहक के गुणों, दोनों से निर्धारित होता है। इसलिए, पुनर्चक्रण बियरिंग्स (और कुछ सादे बियरिंग्स) में घर्षण के प्रभावों को नियंत्रित करने या कम करने का सबसे अच्छा तरीका उचित स्नेहन है।

स्टिक-स्लिप या स्टिकशन, रीसर्क्युलेटिंग बियरिंग्स की तुलना में प्लेन बियरिंग्स में अक्सर ज़्यादा समस्या पैदा करता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि प्लेन बियरिंग्स में स्थैतिक और गतिशील घर्षण गुणांकों के बीच ज़्यादा अंतर होता है। और प्लेन बियरिंग का घर्षण गुणांक, लगाए गए भार, घिसाव और पर्यावरणीय कारकों के आधार पर अलग-अलग हो सकता है।

गोल शाफ्ट पर चलने वाले सादे बेयरिंग के लिए, स्टिक-स्लिप के प्रभावों का मुकाबला करने का एक तरीका यह है कि उच्चतम सतही फ़िनिश (सबसे कम सतही खुरदरापन) वाले शाफ्ट का चयन किया जाए जो व्यावहारिक हो। और 2:1 अनुपात (जिसे 2:1 नियम या बाइंडिंग अनुपात भी कहा जाता है) का पालन करना — जो निर्दिष्ट करता है कि आघूर्ण भुजा की दूरी बेयरिंग की लंबाई के दोगुने से अधिक नहीं होनी चाहिए — सादे बेयरिंग अनुप्रयोगों में स्टिक-स्लिप को रोकने के लिए अक्सर आवश्यक होता है।

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