انواع بلبرینگ و تحلیل نیروی وارد بر بلبرینگ
رپورتاژ
بلبرینگ Ball bearing همانطور که از نام آن مشخص است نوعی برینگ Bearing یا نوعی از یاتاقان های صنعتی می باشد که در اتصالات محور ها و شافت های دوار مورد استفاده قرار می گیرد. هدف از کاربری بلبرینگ جلوگیری از سایش شافت دوار با تکیه گاه می باشد که این امر در یاتاقان بلبرینگ ها با بکارگیری ساچمه و تبدیل حرکت به غلطش صورت می پذیرد. بلبرینگ ها هم از آلیاژ های فولادی تولید می شوند، هم از آلیاژ های استنلس استیل و در تکنولوژی مدرن قابلیت تولید انواع بلبرینگ صورت سرامیکی که محدودیت های کاربری در محیط های خورنده صنعتی را بر خلاف بلبرینگ فولادی ندارد مورد استفاده قرار می گیرند.
بلبرینگ دارای دو جز اصلی می باشد که در برخی از طراحی ها بر حسب فضای اتصال و وزن نهایی مورد نظر می تواند همراه با اجزای دیگری نیز مورد استفاده قرار گیرد. دو بخش اصلی بلبرینگ ها شامل انواع رولر Roller یا ساچمه بلبرینگ و قفسه Cage بلبرینگ می باشد که در واقع ساچمه ها بر روی قفسه بگونه ای فیکس می شوند که تنها قابلیت دوران با درجه آزادی یک را داشته باشند. اغلب انواع بلبرینگ ها دارای نوعی نگهدارنده و تکیه گاه به شکل یک رینگ یا حلقه هستند که در دو طرف قفسه بلبرینگ قرار می گیرد. البته در برخی انواع طراحی بالاخص در طراحی رولبرینگ های سوزنی این رینگ در کاربری حذف شده است. در زیر ابتدا به تحلیل انواع بار های موارده به بلبرینگ و در نهایت دسته بندی بلبرینگ ها بر حسب نوع بار وارده می پردازیم.
انواع بار های وارده بر بلبرینگ
تنش Tenssion یکی از مهمترین فاکتور های مکانیکی در بررسی عملکرد قطعات صنعتی می باشد. در واقع تنش مفهومی مکانیکی از فشار می باشد که در علم فیزیک در زمینه های مختلفی مانند تنش های فشاری، تنش کششی، پیچشی، برشی، سایشی و حرارتی قابل بحث و بررسی می باشد. بار یا Load وارد شده بر پیکر بلبرینگ ها از جانب شافت یا اتصالات عاملی برای ایجاد تنش فشاری و به دنبال آن تنش های سایشی و حرارتی می باشد. بررسی نوع بار وارده بر پیکر بلبرینگ در نهایت به انتخاب نوع بلبرینگ مصرفی در اتصالات شافت ها می انجامد. به زیر به بررسی سه نوع بار در حالت کلی بر پیکر بلبرینگ می پردازیم.
- بار های شعاعی بلبرینگ Radial load : در اغلب ماشین آلات صنعتی محور های دوار در وضعیت افقی قرار دارند. این امر سبب می شود نوع باری که از طرف شافت بر پیکر بلبرینگ وارد می شود بار شعاعی در راستای عمود بر محور مرکزی بلبرینگ باشد. بیش از 80% کل بار های وارده بر بلبرنیگ ها یا شعاعی و یا ترکیبی هستند.
- بار های محوری بلبرینگ Axial load : این بار که در اتصالات شافت های عمود بر سطح زمین بوجود می آید اغلب در اتصالات گیربکس های عمودی و یا دریل های حفاری پدید می آید و اغلب دارای بار با میزان بالا و سرعت دورانی کم در مقایسه با بار های شعاعی بلبرینگ های صنعتی می باشد..
- بار های ترکیبی بلبرینگ : بار های ترکیبی در واقع قابل تجزیه با بار های شعاعی و محوری بوده و در هر دو راستای X , Y دارای مولفه می باشند. بارهای ترکیبی در ماشین آلات صنعتی یا در اتصال بلبرینگ با شافت های مورب بوجود می آیند مااند ماشین آلات حمل بتن و یا در اتصال بر روی شافت هایی با اینرسی و گریز از مرکز بالا و یا محور هایی که با ضربه همراه هستند پدیدار می شوند.
دسته بندی بلبرینگ و انتخاب بر حسب نوع بار
بلبرینگ ها به روش های مختلفی قابل دسته بندی می باشد که دسته بندی بر حسب متریال بکار رفته در تولید، بر حسب برند تولید کننده و بر حسب نوع باری که تعلیق می کنند سه مورد از آنها می باشند. از دید فنی دسته بندی و انتخاب بلبرینگ می بایست با در نظر گرفتن نوع باری که تعلیق می کند صورت گرفته و از این منظر بلبرینگ ها به چهار دسته اصلی که در زیر به آن می پردازیم قابل دسته بندی هستند.
- بلبرینگ شیار عمیق Deep groove ball bearing: پر کاربرد ترین نوع بلبرینگ ها از نوع بلبرینگ های شعاعی هستند که بر روی محور های افقی با سرعت زاویه ای حرکت متوسط و پایین اتصال پیدا می کنند. بلبرینگ شیار عمیق اغلب دارای تعداد کم ساچمه با سایز بزرگ می باشد.
- بلبرینگ کف گرد Thrust ball bearing: نوعی خاص از بلبرینگ های صنعتی می باشد که اتصال آن تنها بر روی شافت های عمودی با وزن و بار به میزان زیاد و اغلب با سرعت زاویه ای محدود صورت می پذیرد.
- بلبرینگ تماس زاویه ای Angular contact ball bearing: نوعی بلبرینگ با قابلیت تعلیق بار ترکیبی و با محوریت بار شعاعی می باشد. بلبرینگ تماس زاویه ای با تعداد بالای ساچمه و به قطر کم تولید شده بار های شعاعی را در تمام جهات و بار محوری را در یک جهت تعلیق می کند.
- بلبرینگ خود تنظیم Self-aligning ball bearing: نوعی بلبرینگ با قابلیت تعلیق بار های شعاعی در اتصال شافت های افقی می باشد که قابلیت تعلیق در انحراق از محور تا زاویه 7 درجه را داشته و از دو ردیف ساچمه در ساختار خود استفاده می کند. بلبرینگ خود تنظیم دارای ارتفاع و وزن بالایی است.