درباره بلبرينگ

به طور کلی بار وارد شده بر بلبرینگ‌ها را به دو دسته Radial و Thrust دسته‌بندی می‌کنند. بسته به موقعیت و شرایطی که بلبرینگ مورد استفاده قرار می‌گیرد یکی از این دو بار و یا هر دو بار بر آن وارد می‌شوند. بار وارد شده بر بیشتر بلبرینگ‌های مورد استفاده در موتورهای الکترونیکی از این نوع می‌باشد. نوع دیگر بار که Thrust نام دارد، فشار خود را بر ناحیه اتصال دو قرقره اعمال می‌نماید. بر بلبرینگ چرخ خودروی شما هر دو نوع فشار وارد می‌شود.

ایده موجود در بلبرینگ بسیار ساده است. به گردش در آوردن اجسام ساده‌تر از ساییدن آنها بر یکدیگر می‌باشد. به عنوان مثال چرخ‌های اتومبیل شما مثل بلبرینگ‌های بزرگی هستند. اگر به جای چرخ اتومبیل شما چیزی مانند چوب اسکی داشت آنگاه به حرکت درآوردن آن بسیار دشوارتر بود. دلیل آن این است که وقتی از اجسامی مانند چوب اسکی به جای چرخ برای اتومبیل استفاده کنید آنگاه نیروی اصطکاک قویی در جهت عکس حرکت اتومبیل برآن وارد می‌شود، لذا حرکت اتومبیل به کندی صورت خواهد گرفت. ولیکن اگر دو سطحی که با یکدیگر در تماس هستند بر روی هم گردش نمایند آنگاه اصطکاک به حداقل خود می‌رسد.

بلبرینگ با دارا بودن ساچمه‌هایی گرد و سطوح صیقلی اصطکاک را به حداقل خود می‌رساند. این ساچمه‌ها بار کاری را تحمل کرده و سبب می‌شوند تا وسیله به راحتی حرکت کند.

    اندازه یک برینگ براساس ظرفیت تحمل بار برینگ با در نظر گرفتن مقدار بار و طول عمر مورد انتظار با ضریب اطمینان خاص انتخاب می شود.
    باری که بر برینگ وارد می شود ممکن است به صورت دینامیکی یا استاتیکی باشد. معمولاً در جداول برینگها این دو بار بانامهای مبنا Dynamic Load Rating و بار استاتیکی مبنا Static Load Rating درج می شوند. همانگونه که از نام آنها پیداست مقادیر درج شده در جداول فقط یک مقدار پیشنهادی است که بسته به طول عمر مورد انتظار از برینگ می توان بارهای مورد بحث را کم و زیاد کرد.

دامنه کاربرد بلبرینگ های شیار عمیق وسیع می باشد، زیرا طراحی آنها ساده، غیر قابل تفکیک و با قدرت کارکرددر سرعت های زیاد است. این نوع برینگ ها در چند نوع یک ردیفه، دو ردیفه و یک ردیفه با شیار ساچمه خور تولید می شوند.
این برینگ دارای شیار ساچمه عمیق و یکپارچه بوده و ساچمه و شیار در آن مطاقبت هندسی کاملی داشته، بطوریکه علاوه بر تحمل بار شعاعی، بار محوری را نیز از هر دو طرف تحمل می کنند. متداولترین اندازه های برینگهای مورد بحث با کاسه نمد فلزی و لاستیکی نیز تولید می شود. آن دسته از این نوع برینگ ها که در دو طرف خود، کاسه نمد دارند با گریس نیز پر شده اند، به همین دلیل نباید آنها را جهت جا زدن گرم نمود و یا شست. مقدار گریس داخل برینگ معمولاً 25 الی 35 درصد فضای داخل برینگ است. کاسه نمدهای فلزی معمولاً با پسوند Z(یک طرف) و 2Z(دو طرف برینگ) مشخص می شوند. این نوع کاسه نمدها با حلقه داخلی برینگ فاصله داشته و اصولاً وقتی باید مورد استفاده قرار گیرند که حلقه های داخلی بچرخد. در صورت چرخش حلقه بیرونی امکان نشت گریس وجود دارد. نوع دیگری کاسه نمد با اصطکاک تولیدی کم وجود دارد Low fiction seals بطوریکه سرعت برینگ می تواند همپایه سرعت آن با کاسه نمد فلزی باشد. این نوع کاسه نمد با پسوند ZR مشخص شده و شامل یک لاستیک مصنوعی است که با یک واشر فلزی تقویت شده است. فاصله این کاسه نمد با حلقه داخلی بسیار ناچیز بوده، بطوریکه خاصیت آب بندی را به نحو مطلوبی بالا می برد. محدوده دمایی کارکرد این نوع کاسه نمد -40°C الی+120°C است. کاسه نمد لاستیکی Seals شامل یک لاستیک مصنوعی با یک واشر فلزی بوده و با حلقه داخلی در تماس است و در دمای -40°C الی +120°C کارکرد دارد. سرعت برینگ با این نوع کاسه نمدها افت می کند.
نوع تولید شده دیگر آنها با جای خار Snap ring groove  است که با قرار دادن یک خار در آن می توان برینگ را از لحاظ محوری با صرفه جویی در مقدار فضای اشتغالی محکم کرد. خار به همراه جای خار با پسوند NR در جلوی شماره برینگ مشخص می شوند. نوع دیگر برای مواقعی است که میزان صدای تولید شده توسط برینگ، نظیر لوازم خانگی اهمیت دارد Bearing for silent running” application با پسونQE5  مشخص می شود.

این برینگ دارای دو ردیف ساچمه با یک حلقه بیرونی مشترک است که شیار ساچمه در آن بصورت منحنی بوده و  این باعث ایجاد خاصیت خود تنظیمی بلبرینگ در مواقع انحراف و ناهمراستایی شافت می شود. در صورتیکه قدرت تحمل بار این نوع بلبرینگ کافی نباشد، می توان از رولبرینگ های بشکه ای Spherical roller bearings که دارای خاصیتی مشابه هستند نمود.
  

حلقه های داخلی و بیرونی این نوع بلبرینگها نسبت به یکدیگر زاویه ای می سازند که امکان تحمل بارهای شعاعی و محوری همزمان را توسط آنها فراهم می کند. هر قدر زاویه تماس بلبرینگ بزرگتر باشد، قدرت تحمل بار محوری آن بیشتر می شود. تولیدات مختلف این بلبرینگ ها عبارتند از: بلبرینگ های تماس زاویه ای یک ردیفه Single row دو ردیفه double row و بلبرینگ های با چهار نقطه تماس Four Point Contact ball bearings

در رولبرینگ های سوزنی، غلتک ها به شکل استوانه بوده، ولی قطر آنها به نسبت طولشان کوچک است که علیرغم این ویژگی از قدرت تحمل بار بالایی برخوردار بوده و در مصارفی که فضای موجود کوچک باشد. مناسب هستند. عدم تماس انتهای غلتک ها با لبه های برینگ موجب اجتناب از تمرکز تنش در گوشه ها می شود. این نوع رولبرینگ ها در انواع مختلف: با پوسته کشیده شده drawn cup needle roller bearings که می توانند بصورتهای ته باز open end و ته بسته closed end باشند و نیز رولبرینگ های سوزنی با حلقه داخلی یا بدون آن تولید می شوند. چند نمونه پر مصرف این نوع رولبرینگ ها بدین ترتیب مورد بررسی قرار می گیرند:

تحقیقات پیشرفته و تجربیات عملی نشان داده اند که اگر برینگ تحت شرایط معینی کار کند(مثلاً اگر با سبک باشد) می تواند طول عمری به مراتب بیشتر از آنچه از فرمولها به دست می آید داشته باشد. طبق این تئوری، مفهوم بار خستگی Fatigue load limit در نظر گرفته شده و این مقدار باری است که اگر برینگ تحت مقادیری کمتر از آن قرار می گیرد، دچار خستگی نمی شود. مقدار بار خستگی در جداول مشخصات برینگ ها را، با علامت Pu برای هر برینگ نشان می دهند. خستگی در برینگ از اعمال تناوبی بار حاصل می شود.
هر جزء غلتشی در برینگی که با سرعت دورانی خاصی در حال چرخش است در هر ثانیه چندین بار در معرض اعمال بار قرار گرفته و سپس رها می شود.
این نوع اعمال بار باعث خستگی برینگ و نهایتاً از کارافتادگی زودرس آن می شود. حتی اگر از قدرت تحمل بار برینگ نیز کمتر باشد.

اسپینرها، ابزارهای سرگرم کننده ای هستند که این روزها در ایران، طرفداران بسیاری پیدا نموده اند و همین امر، برخی از افراد خلاق را نسبت به تولید داخلی انواع اسپینر علاقه مند نموده است. با توجه به تماس های مدوام این دوستان با شبکه بلبرینگ ایران و پرسش در خصوص بلبرینگ مناسب برای استفاده در اسپینرها، این فیلم در خصوص مقایسه عملکرد انواع بلبرینگ در اسپینرها به این دوستان تقدیم می گردد.

در این فیلم، چهار نوع بلبرینگ مورد تست قرار گرفته اند که به ترتیب از راست به چپ، عبارتند از:

بلبرینگ فولادی معمولی، بلبرینگ ویژه اسکیت، بلبرینگ هیبریدی و بلبرینگ تمام سرامیکی.

آنالیز روانکار، یکی از راهکارهای اساسی در پایش وضعیت و نگهداری مناسب از بیرینگ ها است. تا چندی پیش، آنالیز روانکارها بیشتر محدود به آنایز روغن می شد و با توجه به این که نزدیک به ۸۰ درصد بیرینگ های غلتشی توسط گریس روانکاری می شوند، کمبود قابل توجهی در این حوزه وجود داشت که خوشبختانه با معرفی کیت تست گریس شرکت SKF این خلأ برطرف گردید.

برخی از  مزایای استفاده از کیت تست گریس SKF عبارتند از:

* ممانعت از آسیب دیدگی بیرینگ به دلیل روانکاری نامناسب

* امکان تنظیم فواصل گریس کاری مجدد بر مبنای وضعیت واقعی بیرینگ

* امکان تأیید مناسب بودن یا نبودن یک گریس معین، برای یک کاربرد مشخص

* عدم نیاز به آموزش تخصصی برای استفاده از کیت

* عدم نیاز به استفاده از مواد شیمیایی خطرناک

* نیاز به مقدار بسیار محدودی از گریس (نیم گرم) برای انجام تست ها

بیرینگ های سری E2 شرکت SKF به منظور کاهش حداقل ۳۰ درصدی ممان اصطکاکی نسبت به بیرینگ های عادی شرکتSKF، طراحی و تولید شده اند. کاهش ممان اصطکاکی نسبت به بیرینگ های عادی سایر تولید کنندگان از این میزان نیز بیشتر است. شکل زیر، ممان اصطکاکی در بیرینگ های E2 و سایر بیرینگ های مشابه را برای یک نمونه خاص، با هم مقایسه می کند.
به دلیل میزان کمتر اصطکاک در بیرینگ های E2، استفاده گسترده از این بیرینگ ها منجر به کاهش قابل توجه در میزان مصرف انرژی می گردد

مقایسه ممان اصطکاکی در بیرینگ های E2 و سایر بیرینگ های مشابه

به دلیل میزان کمتر اصطکاک در بیرینگ های E2، استفاده گسترده از این بیرینگ ها منجر به کاهش قابل توجه در میزان مصرف انرژی می گردد. همچنین به دلیل این که افزایش دمای بیرینگ های E2 در شرایط بارگزاری و سرعت مشابه، کمتر از بیرینگ های عادی است، استفاده از این بیرینگ ها، کاهش مصرف روانکار و افزایش عمر کاری دستگاه ها را مقدور می سازد. شکل زیر دمای کارکرد در بیرینگ های E2 و بیرینگ های عادی SKF را برای یک نمونه خاص، با هم مقایسه می کند. شایان ذکر است که در حال حاضر تنها بلبرینگ های شیار عمیق در کلاس عملکردی E2 تولید می شوند

برخی از ویژگی های رولربیرینگ های مخروطی ULTAGE عبارتند از:

* ارتقاء بار مجاز دینامیکی تا ۳/۱ برابر بیرینگ های عادی

* ارتقاء عمر مجاز تا ۵/۲ برابر بیرینگ های عادی

* ارتقاء ۱۰ درصدی سرعت چرخشی مجاز نسبت به بیرینگ های عادی

Spindle neck bearings، رولربرینگ های استوانه ای کوچک با ظرفیت حمل بار  بالا می باشند که از آن ها در ماشین آلات نساجی استفاده می گردد. این بیرینگ ها در دو سایز مختلف با قطر داخلی ۱۰ میلیمتر و ۱۲ میلیمتر تولید می گردند. در نوع ۱۰ میلیمتری، رینگ خارجی در یک طرف دارای لبه بوده و در طرف دیگر آن، یک واشر انتهایی جدا قرار دارد و در نوع ۱۲ میلیمتری رینگ خارجی در دوطرف دارای لبه می باشد.

توصیه می گردد که از روغن برای روانکاری این بیرینگ ها استفاده شود و طبق تجربیات، نتایج خوبی در روانکاری با استفاده از روغن های ISO-VG10 تا ISO-VG46 مشاهده شده است.

همچنین تلرانس های نصب پیشنهاد شده برای نصب این بیرینگ ها روی شفت و داخل محفظه به ترتیب عبارتند از: j5 و N7.

جدول زیر، ابعاد و بار مجاز Spindle neck bearings ساخت شرکت INA را نشان می دهد