درباره پروژه

بلبرینگ به زبان ساده

بلبرینگ به زبان ساده، در این مقاله قصد داریم انواع بلبرینگ‌ها را برای شما کالبد شکافی کنیم، واژه بلبرینگ از دو واژه انگلیسی (Ball + Bearing) ساخته شده است که معنای تحت لفظی آن Ball به معنای توپ و Bearing بمعنای محل نشست است و در صنعت کاربرد بسیار زیادی دارد، کار اصلی بلبرینگ‌ها جلوگیری از کشیده شدن دو جسم به یکدیگر می‌باشد.
در نتیجه سطحی که دو جسم با هم تماس دارند را کم می‌کند و اصطکاک بین دو سطح را به مقدار بسیار زیادی کاهش می‌دهد.

اختراع و تولید بلبرینگ‌ها را به جرائت می‌توان یک انقلاب صنعتی نام برد چرا که بدون اختراع بلبرینگ‌ها تولید بسیاری از دستگاه‌های صنعتی غیر ممکن بود. بلبرینگ که غالباً به اشتباه به عنوان تمام یاتاقان‌ها اطلاق می‌شود در حقیقت یک زیر مجموعه از دسته‌بندی یاتاقان‌های غلطشی است.

یاتاقان‌ها به دو دسته یاتاقان غلطشی و لغزشی تقسیــم‌بندی می‌شوند که در ادامه آنهـــا را بررسی خواهیم کرد اما قبل از آن بد نیست که بدانید کلمه یاتاقان در اصل ریشه ترکی دارد و به معنای جای خواب است.

یاتاقان و ارتباط آن با بلبرینگ در چیست؟

همانطور که اشاره شد یاتاقان‌ها به دو زیر مجموعه یاتاقان‌های غلطشی و یاتاقان‌های لغزشی تقسیم‌بندی می‌شوند و در صنعت هر کدام کاربرد ویژه‌ایی دارد. یاتاقان‌های لغزشی دارای اصطکاک شروع به حرکت بالایی می‌باشند ولی در گشتاور‌های بالا می‌توان از آن‌ها زیاد استفاده کرد در عوض یاتاقان‌های غلطشی دارای اصطکاک شروع به حرکت پایینی می‌باشد ولی توان تحمل گشتاور بالایی را ندارد و به سرعت تخریب می‌شوند.

یاتاقان‌های غلطشی

رولبرینگ‌ها و بلبرینگ‌ها جزء دسته‌بندی یاتاقان‌های غلطشی تقسیم‌بندی می‌شوند که خود به لحاظ تقسیم‌بندی زیردسته‌های گوناگونی دارند.

تفاوت بلبرینگ‌ها و رولبرینگ‌ها در چیست؟ اگر اجزای غلتطنده داخل یاتاقان ساچمه کروی باشند به آن بلبرینگ و اگر اجزای غلطتنده رول غلطتکی باشند به آن رولبرینگ می‌گویند.

یاتاقان‌های غلطشی از نوع بلبرینگ‌ها

بلبرینگ به زبان ساده به چهار دسته کلی تقسیم‌بندی می‌شوند:

بلبرینگ‌های شیار عمیق Deep Groove Ball Bearings
بلبرینگ‌های خود تنظیم Self Aligning Bearings
بلبرینگ‌های تماس زاویه‌ایی Angular Contact Ball Bearings
بلبرینگ‌های کف گرد Thrust Ball Bearings

هر کدام از بلبرینگ‌های فوق در صنعت، کاربرد خاص خودشان را دارند و استفاده بــه جای یکدیگر خارج از استاندارد‌های مهندسی می‌باشد.

۱) بلبرینگ شیار عمیق Deep Groove Ball Bearings

بلبرینگ‌های شیارعمیق باز به دو زیر دسته بلبرینگ‌های شیارعمیق یک ردیفه و بلبرینگ‌های شیارعمیق دو ردیفه تقسیم‌بندی می‌شوند که هر کدام کاربرد خاص خود را دارد، بلبرینگ شیارعمیق با توجه به طراحی ساده‌ای که بین انواع بلبرینگ‌ها دارند از دامنه کاربرد بسیار زیادی برخوردار می‌باشد.

بلبرینگ‌های شیارعمیق توانایی کارکرد در سرعت‌های بالا را دارد و به همین خاطر بلبرینگ شیار عمیق غیر قابل تفکیک می‌باشد. بلبرینگ‌های شیارعمیق دارای قیمت های متنوع در بازار می‌باشند، از نمونه بلبرینگ‌های پر فروش این دسته می‌توان به بلبرینگ ۶۰۸ که کاربرد بسیار زیادی در دستگاه‌های مختلف مانند: دریل‌ها، جاروبرقی‌ها، اسپینر‌ها و … دارد اشاره کرد.

بلبرینگ شیار عمیق شیار عمیق تک ردیفه و دو ردیفه هم قابلیت تحمل بار شعاعی و هم محوری را دارند و باتوجه به نوع طراحی مهندسی بکار ‌می‌روند.

بد نیست که در اینجا اشاره‌ایی هم به بار شعاعی و با محوری داشته باشیم:

بار شعاعی چیست؟ باری که در راستای شعاع به یاتاقان وارد می‌شود بار شعاعی نام دارد.

بار محوری چیست؟ باری که در راستای محور به یاتاقان وارد می‌شود بار محوری نام دارد.

۲) بلبرینگ خود تنظیم Self Aligning Ball Bearings

بلبرینگ‌های خود تنظیم همانطور که از نام آن پیداست قابلیت تنظیم و ناهمراستایی شفت را دارد جالب است بدانید که این بلبرینگ‌ها اولین بار توسط استوان وینگویست (Sven Wingqvist) بنیان‌گذار شرکت SKF ( بلبرینگ اس کا اف ) ابداع و ساخته شد.

استوان وینگویست که سر مهندس بخش تعمیرات یک شرکت نساجی بود از عملکرد ضعیف بلبرینگ‌های معمولی در تحمل ناهمراستایی شفت ناراضی بود که موجب می‌شد دستگاه‌ها پس از مدتی کارکرد محورشان به شدت گرم کند و دستگاه از کار بیافتد.

او پس از ابداع این بلبرینگ‌ها و نتیجه گرفتن از عملکرد آن شرکت خود که همان شرکت SKF است را بنیان‌گذاری کرد. امروزه این نوع از بلبرینگ‌ها کاربرد زیادی در صنعت چوب، ماشین آلات کشاورزی و نوار نقاله‌ها دارند.

۳) بلبرینگ تماس زاویه‌ایی Angular Contact Ball Bearings

بلبرینگ‌ها‌ی تماس زاویه‌ایی که معمولاً در تماس زاویه‌ایی ۱۵، ۲۵، ۴۰ درجه ساخته می‌شوند و خیلی بهتر از بلبرینگ‌های شیار دار قادر به تحمل نیرو‌های محوری بالا می‌باشند.

اگر بار محوری اعمالی دایمی نباشد و یا نسبت به بار شعاعی به بار محوری از مقدار مجاز تعیین شده به واسطه زاویه تماس بالاتر باشد باید از دو بلبرینگ روبروی هم در شفت استفاده شود تا شفت در هر دو جهت محوری ثابت شود.

جهت دست یافتن به بهترین وضعیت تقسیم بار و غلطش ساچمه‌ها باید هنگام مونتاژ کردن موقعیت محوری این دو بلبرینگ را دقیقاً تنظیم کرد تنظیم موقعیت محوری بلبرینگ‌ها مانع جدا شدن بیش از حد بلبرینگ‌ها در اثر اختلاف حرارتی شفت و نشیمنگاه بلبرینگ می‌گردد.

۴) بلبرینگ‌های کف گرد Thrust Ball Bearings

بلبرینگ‌های کف گرد که یکی از بلبرینگ‌های پر کاربرد در صنعت می‌باشد به صورت یکطرفه و دوطرفه طراحی شده‌اند حرکت نیرو‌های محوری زیادی را قبول می‌نماید ولی نمی‌توانند تحت تنش نیرو‌های شعاعی قرار بگیرند پس در هیچ شرایطی بلبرینگ‌های کف گرد یکطرفه نباید تحت اثر نیروی شعاعی قرار بگیرند.

بلبرینگ‌های کف گرد همیشه باید بار محوری متوسط به طور ثابت اعمال گردد. موارد استفاده از بلبرینگ‌های کف گرد، برای پذیرش نیرو‌های محوری در اسپیندل‌ها با دور بالا می‌باشد. یکی از محدودیت‌های بلبرینگ‌های کف گرد ارتفاع نسبتاً زیاد لبه‌های آن است که همین مورد سبب توسعه رولبرینگ‌های کف گرد سوزنی شده است.

آشنایی با رولبرینگ‌ها

همانطور که در بالا به آن اشاره شد یاتاقان‌های غلطشی به دو دسته بلبرینگ‌ها و رولبرینگ‌ها تقسیم‌بندی می‌شوند که در این قسمت می‌خواهیم رولبرینگ‌ها را بصورت کامل بررسی کنیم و انواع آن‌ها را بگوییم.

تفاوت اصلی رولبرینگ‌ها با بلبرینگ‌ها در شکل اجرای چرخنده‌شان است، لذا اگر این اجزا چرخنده بشکل رول باشند به آن‌ها رولبرینگ می‌گویند.

انواع رولبرینگ‌های صنعتی

رولبرینگ استوانه‌ایی Cylindrical Roller Bearings

رولبیرینگ مخروطی Taper Roller Bearings

رولبرینگ بشکه‌ایی Spherical Roller Bearings

رولبرینگ کف گرد Thrust Roller Bearings

۱) رولبرینگ استوانه‌ایی Cylindrical Roller Bearings

رولبرینگ استوانه‌ایی اجزای چرخنده به شکل رول استوانه‌ایی می‌باشد، رولبرینگ استوانه‌ایی دارای طرح‌های NJ ،N ،NU می‌باشند. رولبرینگ‌ها به دو دسته طرح شناور و غیر شناور تقسیم‌بندی می‌شوند که در ادامه آنهــا را معرفی خواهیم کرد.

رولبرینگ طرح‌های N و NU، جزء طرح‌های شناور هستند که رینگ آن‌ها می‌تواند حرکت عرضی داشته باشد اما رولبرینگ طرح NJ غیر شناور است که رینگ رولبرینگ نمی‌تواند حرکت عرضی داشته باشد.

تفاوت اصلی رولبرینگ‌های طرح‌های شناور و رولبرینگ‌های طرح‌های غیر شناور در جهت تحمل بار محوری آن‌ها می‌باشد.

در حال حاضر در طراحی رولبرینگ استوانه‌ایی برای تحمل بار بیشتر اصلاحاتی انجام شده است که در این بیرینگ‌ها با پسوند E مشخص می‌شود در نمونه‌های یکسان از رولبرینگ استوانه‌ایی اصلاح شده و نمونه‌های قبلی در قطر یکسان در انواع دارای پسوند E شعاع رولر افزایش یافته است که موجب افزایش تحمل بار می‌شود.

شکل اصلی رولر‌ها و شیار‌ها در رولبرینگ استوانه‌ایی، استوانه است اما به علت کاهش تمرکز تنش و افزایش عمر رولبرینگ، رولر‌ها را با فرم سطحی لگاریتمی می‌سازند.

سطح داخلی لبه‌های رینگ‌ها برای افزایش بیشتر روانکاری بیرینگ و افزایش ضخامت لایه روغن را در هنگام ساخت به سمت بیرون شیب دار می‌سازند، رولبرینگ استوانه‌ایی کاربرد زیادی در صنعت دارند از آن‌ها در تجهیزات انتقال نیرو، ویبراتور‌ها و در کارگیر ماشین‌های ابزار و شفت‌های دستگاه‌های برش و … مورد استفاده قرار می‌گیرند.

۲) رولبرینگ بشکه‌ایی Spherical Roller Bearings

رولبرینگ بشکه‌ایی به دسته‌بندی خود تنظیم تعلق دارند رینگ خارجی این نوع از رولبرینگ ‌ها مشابه بلبرینگ‌های خود تنظیم پروفیل کروی دارند که موجب می‌شود رولبرینگ خود را به وضیعت ناهمراستایی شفت تطبیق بدهد.

از ویژگی رولبرینگ بشکه‌ایی می‌توان به توانایی بالا در تحمل بار‌های سنگین همراه با شوک ضربه‌ایی شدید و استحکام بالا اشاره کرد از رولبرینگ بشکه‌ایی بیشتر در صنعت ماشین آلات معدنی و غلطک‌های بزرگ استفاده می‌شود.

۳) رولبرینگ مخروطی Taper Roller Bearings

رولبرینگ مخروطی شامل یک رینگ داخلی با دو لبه یا رینگ خارجی بدون لبه و مجموعه‌ایی از رولر‌های مخروطی شکل می‌باشد.

زاویه تماس اکثر رولبرینگ‌های مخروطی بین ۱۰ تا ۲۰ درجه می‌باشد که با توجه به کاربرد آن‌ها متفاوت می‌باشد. از رولبرینگ‌های مخروطی بیشتر در صنعت ماشین آلات صنعتی و گیربکس و جعبه دنده‌ها استفاده می‌شود و اصلی‌ترین مزیت آن‌ها تحمل بار شعاعی و محوری و قابلیت تفکیک آن‌ها می‌باشد.

۴) رولبرینگ کف گرد Thrust Roller Bearings

رولبرینگ‌های کف گرد فقط بار را در یک جهت محوری تحمل می‌کنند، لذا مهندسان برای حل این مسأله رولبرینگ‌ها را در انواع مختلفی می‌سازند بعنوان مثال رولبرینگ کف گرد استوانه‌ایی برای تحمل بار محوری مناسب است، اگر که به علت محدودیت فضا نتوانیم از رولبرینگ کف گرد استوانه‌ایی استفاده کنیم سراغ رولبرینگ کف گرد سوزنی می‌رویم.