درباره بلبرينگ

از آنجائیکه برینگهای نظیر بلبرینگ با تماس زاویه ای و رولبرینگ مخروطی به صورت دوتایی بکار برده می شوند، لقی داخلی آنها نسبت به یکدیگر تنظیم می شود و یکی از حلقه های برینگ آنقدر جابجا می شود تا برینگ به لقی مثبت یا بار اولیه (لقی منفی) مورد نظر برسد. بسته به اندازه و ترتیب قرار گرفتن برینگها، جنس شافت و محفظه و فاصله بین دو برینگ، لقی بعد از نصب ممکن است از لقی واقعی در حین کارکرد بیشتر یا کمتر باشد.
اگر به عنوان مثال انبساط حرارتی منجر به کاهش لقی شود، در این صورت لقی اولیه جهت جبران این عمل باید به اندازه کافی بزرگ در نظر گرفته شود.
از آنجائیکه رابطه مستقیمی بین لقی شعاعی و محوری در بلبرینگ های تماس زاویه ای و رولبرینگ های مخروطی وجود دارد، تنظیم یکی از دو لقی کافیست که این کار عموماً در مورد لقی محوری انجام می شود.
مقدار تعیین شده لقی را در نظر گرفته، در برینگ، از لقی صفر شروع کرده با شل و سفت کردن مهره در روی شافت یا استفاده از واشرهای کالیبره شده یا صفحات نازک فلزی بین حلقه های برینگ و جوانب آن، لقی را کم و زیاد می کنیم.
برینگ با سوراخ داخلی مخروطی Bearing with tapered bore
حلقه داخلی این نوع برینگ ها همیشه با انطباق تداخلی نصب می شوند. میزان تداخل در این برینگها با انتخاب تلورانس شافت، نظیر آنچه برای برینگهای با سوراخ داخل استوانه ای صورت می پذیرد، انجام نمی گیرد، بلکه با مقدار پیشروی برینگ بر روی شافت مخروطی یا بوش های کششی و تبدیلی Withdrawal, adapter Sleeves به تداخل مورد نظر می رسند.
در نصب بلبرینگ های خودتنظیم و رولبرینگ های بشکه ای از یکی از روشهای، میزان کاهش لقی شعاعی یا مقدار جابجایی برینگ بر روی شافت، جهت رسیدن به انطباق مورد نظر استفاده می کنند.
در نصب برینگهای کوچک بر روی شافت های مخروطی یا بوشها از مهره های قفلی Lock nuts استفاده شده که آچار مخصوص این مهره ها به نام آچار گلویی خاردار Spanner Hook نیز موجود است. سطح زیر بوش و زیر برینگ قبل از نصب، باید کمی روغنکاری شود .
در برینگ های بزرگتر از مهره های هیدرولیکی Hydraulic nut و سیستم تزریق روغن Oil injection استفاده می شود. شافت نیز در این حالت باید شیارها و سوراخهای لازم جهت تزریق روغن را دارا باشد.
در جازدن برینگهایی که سوراخ داخلی آنها مخروطی است بر روی شافت، تزریق روغن به فاصله بین برینگ و شافت به سهولت عمل کمک فراوان می کند.
شافت برای انجام این امر باید دارای مجرای ورود روغن باشد
مهره هیدرولیکی بر روی قسمت روزه شده شافت یا بوش بسته شده پیستون آن با فشار به حلقه داخلی، برینگ را بر روی شافت یا بوش قرار می دهد.
شکل 1 صفحه 117 نحوه جازدن بر روی شافت مخروطی همراه با سیستم تزریق روغن، شکل 2 نحوه کار را در روی بوش تبدیل و شکل 3 بر روی بوش کششی نشان می دهد.
نحوه ورود و توزیع روغن در فاصله بین شافت، بوش (در صورت استفاده از آن) و برینگ همچنین با تزریق روغن به فاصله بین سطوح درگیر (برینگ و شافت) از اصطکاک تا حد زیاد کاسته شده، عمل نصب ساده تر می گردد. این شیوه عمدتاً در مورد نصب بر روی شافت های مخروطی انجام می گیرد، ولی در صورتی که بوش دارای شیار و شکاف لازم جهت عبور روغن باشد، در آنها نیز عملی است. عمل تزریق روغن با دستگاه پمپ روغن صورت می گیرد.
نحوه جا زدن برینگ داخل مخروطی بر روی شافت مخروطی
مجرای ورود روغن
پیستون
مجرای ورود روغن برای کاهش اصطکاک سطوح درگیر
با تزریق روغن از طریق مجرای روغن، پیستون به جلو رانده شده، برینگ را به جلو هل می دهد
نحوه نصب برینگ بر روی بوش تبدیل،
فشار پیستون، برینگ را بر روی بوش به جلو می راند
نحوه نصب برینگ بر روی بوش کششی،
با فشار پیستون به مهره جلوی خود، سیلندر مهره هیدرولیکی بوش کششی را به زیر برینگ هل می دهد
روش دیگر جازدن برینگ داخل مخروطی بر روی بوش کششی، با قرار دادن یک صفحه فلزی در جلوی بوش و سفت کردن پیچ هایی که از داخل آن و شافت می گذرند، بوش را به زیر برینگ هل می دهند، تزریق روغن به فاصله بین سطوح درگیر نیز به سهولت امر کمک می کند.

در برینگ های یکپارچه (جدانشدنی) حلقه ای که انطباق سفت تری دارد، باید نخست جازده شود. (ضربه به طور غیرمستقیم به آن حلقه اعمال شود). جای برینگ نیز باید کمی روغن زده شود. اگر انطباق خیلی سفت نباشد، برینگهای کوچک را می توان با اعمال ضربه به بوشی که در جلوی حلقه گذاشته شده است، در روی شافت جا زد.
ضربه های چکش به بوش باید به طور یکنواخت روی آن توزیع شود که برای نیل به آن می توان از یک تکه چوبی سخت استفاده نمود.
در صورتیکه برینگ یکپارچه هم در روی شافت و هم در داخل محفظه پرس شود، بین تکه چوبی و برینگ یک بوش قرار می دهیم که هم با حلقه بیرونی و هم با حلقه داخلی در تماس بوده و ضربه به هر دو اعمال شود(شکل 2). استفاده از یک صفحه میانی که با دو حلقه در تماس باشد وسیله مناسبی است برای جلوگیری از پیچ و تاب برداشتن حلقه (شکل 3).
در برینگهای جدا شدنی Separable، حلقه ها می توانند مستقل از یکدیگر جا زده شوند و این امر به سهولت عمل، به ویژه، در مواردی که انطباق پرسی مورد نیاز باشد کمک فراوان می کند.
در موقع جازدن شافتی که حلقه داخلی برینگ بر روی آن نصب شده، در داخل محفظه ایکه قبلاً حلقه بیرونی به همراه قفسه و اجزاء غلتشی در آن جا زده شده است، باید دقت نمود تا ورود شافت، باعث خراش اجزاء غلتشی نشود، لذا در این حالت بهتر است از یک بوش مخصوص جازدن، در مورد رولبرینگ های استوانه ای و سوزنی استفاده شود.
قطر خارجی بوش باید به اندازه قطر شیار غلتک ها diameter raceway باشد. این مقدار در جداول مشخصات برینگها معمولاً با حرف F نشان داده می شود.
با افزایش قطر، نیروی لازم جهت جازدن برینگ نیز افزایش می یابد، لذا در این برینگها از روش حرارتی استفاده می شود. در این روش حلقه داخلی برینگ توسط دستگاههای حرارتی القایی و نظایر آن تا مقدار معینی حرارت دیده، منبسط می شود و سپس بر روی شافت جازده می شود.
برینگها معمولاً نباید بیشتر از 125ºc گرم شوند و نیز در برینگهایی که کاسه نمد یکپارچه دارند نباید از این روش استفاده نمود.
در انتخاب وسیله حرارتی باید دقت نمود تا از فوق گرمای موضعی اجتناب شود.
وسایل توصیه شده گرمکن های الکتریکی Electric heaters، کابینت های حرارتی Cabinet Heating و حمام روغن است

بسته به نوع و اندازه برینگ از یکی از روشهای مکانیکی، هیدرولیکی و حرارتی استفاده می شود. در هر حال هیچ یک از قطعات برینگ در معرض ضربه مستقیم نباید قرار گیرند و نیز ضربه غیرمستقیم فقط به حلقه ای وارد شود که باید جا زده شود. (حلقه داخلی در هنگام جا زدن در روی شافت و حلقه بیرونی در هنگام جازدن در داخل محفظه).

جازدن ترجیحاً باید در محیط بدون رطوبت و گرد و خاک و سایر آلودگیها انجام شود. تمامی قطعاتی که با برینگ در ارتباط هستند (نظیر محفظه، شافت... ) نیز باید تمیز شوند. دقت ابعاد و شکل این قطعات نیز باید کنترل شود؛ و در این میان تلورانس برینگ نقش بسیار مهم دارد.
هنگام جازدن، برینگ را تا آخرین لحظه نباید از بسته خود خارج نمود. هرگونه موادی که برینگ جهت مقاومت در مقابل زنگ زدن و غیره به آنها آغشته شده نیز باید هنگام جا زدن پاک شوند البته پاک کردن سطح بیرونی برینگ و سطح حلقه داخلی که روی شافت قرار می گیرد، کافیست، ولی اگر گریسی که جهت روانکاری بکار برده می شود با این ماده تطابق نداشته باشد تمامی ماده از برینگ باید پاک شود. برینگ هایی که کاسه نمد دارند، هیچگاه نباید شسته شوند.

مهارت و نظافت از موارد لازم در هنگام جا زدن برینگ، جهت کارکرد مناسب آن است. برینگ قطعه دقیقی بوده و در هنگام نصب آن باید از روشهای صحیح و ابزار مناسب استفاده کرد.

درجه سفتی گریسها طبق شاخص تعیین شده از سوی NLGI:Grease Instiute National Lubricating (انجمن ملی روانکاری با گریس) تعیین شده است. درجه سفتی گریسها معمولاً 3 و 2، 1 است که بر روی قوطی آن قید می گردد. در مواردیکه ارتعاش وجود دارد سفتی به تنهایی به حفظ گریس در داخل برینگ کمک نمی کند بلکه گریس باید دارای پایداری مکانیکی کافی نیز باشد.
آزمایش تعیین درجه سفتی گریس از سوی NLGI: ظرف A محتوی گریس را در زیر دستگاهی مطابق شکل روبرو قرار داده وسیله مخروطی شکل با نوک تیز را رها می کنند تا مقدار نفوذ آن در گریس در مدت 5 ثانیه و در دمای 25ºC بسنجد. با بدست آوردن مقدار عمق نفوذ سفتی آن را مطابق جدول زیر شاخص بندی می کننند.
درجه سفتی یک گریس به مقدار درصد غلیظ کننده و ویسکوزیته روغن پایه در دمای کارکرد آن بستگی دارد.
نفوذ زیاد به منزله شل بودن گریس و پایین بودن شاخص NLGI است. گریسی که به طور نامناسب شل باشد به راحتی در برابر فشار از برینگ خارج شده یا چکه می کند.
نفوذ کم به منزله سفت بودن گریس و بالا بودن شاخص NLGI است. گریس خیلی سفت از چرخش دورانی اجزاء غلتشی ممانعت نموده، موجب سر خوردن ساچمه بر روی شیار خود و خط انداختن آن می شود.

ویسکوزیته به مقاومت سیال (روانکار) در مقابل جاری شدن اطلاق می گردد.
اهمیت ویسکوزیته روغن پایه (که 85 تا 90 درصد وزن گریس را تشکیل می دهد).
برای دارا بودن قدرت لازم جهت جدا نگه داشتن اجزاء برینگ از تماس مستقیم با یکدیگر در قسمت محاسبه طول عمر برینگ به عنوان ضریب a3 آورده شده است. مقدار آن غالباً بین 15mm2/S تا 500mm2/S در دمای 40ºC است. (دمای مبنای سنجش ویسکوزیته روغن در دو دمای استاندارد 40ºC و 100ºC تعیین شده است).

گریسها روغنهای طیعی یا مصنوعی هستند (روغن پایه) که با یک غلیظ کننده که عموماً صابونهای فلزی هستند حالت نیمه مایع تا جامد به خود می گیرند و سفتی آن نیز به مقدار غلیظ کننده بستگی دارد.
جهت ایجاد خواصی نظیر خاصیت ضد خوردگی عناصر دیگری نیز به گریس اضافه می کنند. در انتخاب گریس به پارامترهایی نظیر ویسکوزیته روغن پایه، درجه سفتی، دمای کاردکرد و خاصیت ضد خوردگی آن باید توجه کرد.
ساختمان گریس:
1- روغن پایه Base oil – 85% الی 90% وزن گریس را تشکیل می دهد و نقش اصلی روانکاری را ایفا می کند. ویسکوزیته روغن (مقاومت در مقابل جاری شدن) مهم ترین خصوصیت آنست که جهت حفظ و باقی ماندن روانکار در بین اجزا غلتشی و ممانعت از تماس مستقیم آنها با یکدیگر باید به دقت بررسی و تعیین شود. این روغن می تواند طبیعی یا مصنوعی باشد.
2- غلیظ کننده Thickener – اکثراً ترکیبات صابونی فلزاتی نظیر کلسیم، سدیم و لیتیم هستند که مولکولهای روغن پایه را به خود جذب نموده، موجب حالت خمیری شدن روانکار می شوند. غلیظ کننده روانکار علاوه بر مواد آلی فوق الذکر، مواد غیر آلی نظیر بنتونیت نیز می تواند باشد. اسم گریس نیز بر اساس نوع غلیظ کننده تعیین می شود، نظیر گریس سدیمی یا گریس کلسیمی. مقدار آن در گریس یکی از پارامترهای تعیین کننده درجه سفتی آنست.
3- مواد افزودنی additives – جهت ایجاد خواص ویژه در گریس به آن اضافه می شوند. نظیر:
A- مواد ضد زنگ Anti rust: جهت بالا بردن خاصیت ضد زنگ گریس
B- مواد ضد اکسیداسیون Anti oxidant: جهت ممانعت از اکسید شدن اجزاء متشکله گریس در دماهای بالا
C- مواد Extreme Pressure-EP: جهت بالا بردن مقاومت گریس در بین اجزاء برینگ در فشارهای بالا
D- مواد پایدار کننده Stabilisers: جهت امتزاج کامل و همگن روغن پایه و غلیظ کننده

در شرایط کارکرد نرمال (سرعت، فشار، دما) گریس کاربرد زیاد دارد. مزایای آن نسبت به روغن عبارتست از چسبندگی بهتر به برینگ و عدم چکه کردن به خصوص در مواقعی که شافت حالت عمودی داشته باشد و نیز عملکردی مشابه کاسه نمد در مقابل ورود بعضی مواد زائد و رطوبت به داخل برینگ.
اما باید توجه داشت که گریس زیاد نیز موجب بالا رفتن سریع دما به خصوص در سرعتهای زیاد می شود، بنابراین فقط در مواقعی باید برینگ را کاملاً با گریس پر کرد که 30 تا 50 درصد فضای داخل محفظه با گریس پر شده و فضای آزاد کافی جهت انتقال گرما از برینگ به محیط اطراف از طریق گریس امکان پذیر باشد.
فقط در سرعتهای خیلی کم و خطر خوردگی زیاد توصیه می شود که کل محفظه با گریس پر شود. مقادیر نرخ سرعتی که در جداول مشخصات برینگها قید می شوند در مواقعی که از گریس استفاده می شود کمتر از مورد روانکاری با روغن است و این بدلیل افزایش ناگهانی حرارت در شروع چرخش برینگ است.