في الأنظمة الخطية، يُشار غالبًا إلى رد الفعل العكسي والتخلف المغناطيسي على أنهما ظاهرة واحدة. ولكن على الرغم من أن كليهما يُسهم في فقدان الحركة، إلا أن أسبابهما وطرق عملهما مختلفة.
رد الفعل العكسي: عدو الأنظمة الخطية

ينتج رد الفعل العكسي عن الخلوص، أو الحركة غير المنتظمة، بين الأجزاء المتزاوجة، مما يُحدث منطقة ميتة عند عكس اتجاه الحركة. في هذه المنطقة الميتة، لا تحدث أي حركة حتى يتم التخلص من الخلوص بين الأجزاء المتزاوجة.

تشمل المكونات التي عادةً ما تتعرض للارتداد: براغي الكرات، وبراغي التوجيه، وأنظمة الأحزمة والبكرات، والتروس. في أنظمة المحامل ذات الدوران المُعاد تدويره، يُمكن تقليل الارتداد أو إزالته تمامًا عن طريق تطبيق التحميل المُسبق، وذلك بإزالة الخلوص بين الكرات (أو البكرات) ومجاري الكرات. تستخدم بعض الأنظمة غير ذات الدوران المُعاد تدويره طرقًا بديلة، مثل النوابض أو صواميل براغي التوجيه المصممة خصيصًا، لتقليل الارتداد أو إزالته تمامًا.

أم أن الأمر ليس كذلك؟

على الرغم من أن الخلوص يُنظر إليه عمومًا على أنه سمة سلبية للأنظمة الميكانيكية، إلا أنه ليس ضارًا دائمًا. أولًا، إنتاج مكونات خالية تمامًا من الخلوص مكلف، وفي معظم الحالات غير عملي. كما أن طرق تقليل الخلوص تزيد حتمًا من الاحتكاك والتآكل. إذا أمكن تحمل قدر من الخلوص في التطبيق، ستكون المكونات المتاحة أقل تكلفة، وأكثر توفرًا، وفي كثير من الحالات، أطول عمرًا. في التروس وعلب التروس، يُعد وجود قدر من الخلوص ضروريًا للسماح للتروس بالتعشيق دون إجهاد أسنانها وزيادة الاحتكاك.
ما هو التخلف المغناطيسي؟

يرتبط التخلف المغناطيسي في أغلب الأحيان بالأنظمة المغناطيسية، ويتجلى في المحركات الكهربائية على شكل فقد مغناطيسي. ببساطة، التخلف المغناطيسي هو العلاقة بين استجابة المادة لحمل أولي (أو قوة مغنطة) واستعادة المادة لحالتها الأصلية بعد إزالة الحمل (أو قوة المغنطة). على سبيل المثال، عند مغنطة الحديد بواسطة مجال خارجي، تتأخر مغنطة الحديد عن قوة المغنطة. وعند إزالة قوة المغنطة، يحتفظ الحديد بقدر من المغناطيسية. بعبارة أخرى، لا يعود الحديد إلى حالته غير الممغنطة تمامًا إلا بتطبيق قوة مغنطة معاكسة.

في الأنظمة الميكانيكية، ترتبط ظاهرة التخلف المغناطيسي بمرونة المادة. فعلى سبيل المثال، عندما تتحرك الكرات الفولاذية داخل صامولة كروية من المنطقة غير الحاملة للحمل إلى المنطقة الحاملة، تزداد القوى المؤثرة عليها، مما يؤدي إلى تشوهها بشكل طفيف. ولكن نظرًا لخصائص مرونة الفولاذ، لا تعود الكرات إلى شكلها الأصلي تمامًا عند عودتها إلى المنطقة غير الحاملة للحمل في الصامولة. هذا التشوه المجهري المستمر ناتج عن ظاهرة التخلف المغناطيسي.

تؤثر ظاهرة التخلف المغناطيسي أيضًا على سلوك أعمدة الدوران في الأنظمة الميكانيكية. فعند تطبيق عزم دوران (قوة التواء) على عمود، يتولد إجهاد داخلي يؤدي إلى تغير شكل العمود. ويُشار إلى هذا التغير في الشكل بالانفعال (أو الانفعال الالتوائي في حالة التحميل الالتوائي). في المواد المرنة تمامًا، تكون العلاقة بين الإجهاد والانفعال خطية. ولكن قليلًا ما تكون المواد مرنة تمامًا، وتمنحها خاصية عدم المرونة منحنى إجهاد-انفعال غير خطي. ويُشار إلى هذا السلوك غير الخطي مع ازدياد القوى وتناقصها بظاهرة التخلف المغناطيسي.
متى يكون التخلف المغناطيسي مهماً في الأنظمة الخطية؟

في جميع المراحل الميكانيكية باستثناء تلك ذات الدقة العالية جدًا، يكون تأثير التخلف المغناطيسي ضئيلاً على دقة تحديد المواقع وقابلية التكرار، وفي معظم الحالات، تتجاوز تأثيرات رد الفعل العكسي تأثيرات التخلف المغناطيسي بشكل كبير. مع ذلك، قد تتعرض المحركات الكهروإجهادية، التي تعتمد على إجهاد المادة لإنتاج الحركة، لتخلف مغناطيسي يتراوح بين 10 و15% من الحركة المطلوبة. ويمكن تقليل تأثيرات التخلف المغناطيسي أو إزالتها تمامًا عن طريق تشغيل المحركات الكهروإجهادية في نظام حلقة مغلقة.