رولبرينگ

چهار ساختاری که بلبرینگ‌های شیار عمیق می‌توانند بپذیرند، بصورت زیر می‌باشد:

•    بلبرینگ دارای ساختار پایه ای Open basic design bearings                

•    بلبرینگ دارای سیل Sealed bearings

•    بلبرینگ دارای سیل ارتجاعی ICOS oil sealed bearing units NBR      

•    بلبرینگ دارای جای خار Bearings with snap ring groove

بلبرینگ شیار عمیق یک ردیفه با اسلات‌های پر کننده شرکت SKF دارای اسلات‌هایی در دو طرف بیرونی و داخلی رینگ می‌باشد. این قرار گیری اسلا ت‌ها باعث بکار گیری ساچمه‌های بیشتر و بزرگتر در مقایسه با بلبرینگ‌های شیار عمیق استاندارد در یاتاقان می‌شود. از مزایای این نوع بیرینگ اس کا اف می‌توان به ظرفیت بار شعاعی بیشتر در مقایسه با یاتاقان شیار عمیق معمولی اشاره نمود اما از سوی دیگر تحمل بار محوری کمتر و عدم توانایی عملکرد در سرعت‌های بالا از معایب این بلبرینگ می‌باشد. کاربرد این نوع بلبرینگ‌ها در سایز‌های کوچک بیشتر در گیربکس‌های خودرو می‌باشد.

ظریب اطمینان کاربرد بلبرینگ و ظرفیت بار استاتیکی آن

بارهای استاتیکی وارد بر بلبرینگ با محاسبه ضریب اطمینان استاتیکی آن که در زیر تعریف شده است :

S0=Co/Po

Co=  ظرفیت اسمی حمل بار استاتیکی، kN

Po=  بار معادل استاتیکی وارد بر بلبرینگ، kN

S0= ضریب اطمینان استاتیکی بلبرینگ

انطباق بلبرینگ بر روی محور و محفظه

از لقی اولیه کمتر است و هر چه انطباق پرسی تر باشد اختلاف مذکور افزایش می یابد.

میزان تلرانس بلبرینگ ها با توجه به

    محیط کار
    نوع انطباق بلبرینگ
    و تغییرات دما

تعیین می شوند.

در محیط های آلوده، انطباق پرسی تر و اگر اختلاف دمای بین دو کنس بلبرینگ بیش از ده درجه کلوین باشد ، از بلبرینگ با لقی بیشتر استفاده می شود.

شرکت های تولید کننده بلبرینگ جهت پوشش دهی مشکلات فوق الذکر بلبرینگ ها را با تلرانس های مختلف تولید می نمایند. در بلبرینگ هایی که شرایط کارکرد نرمالی دارند از بلبرینگ با تلرانس نرمال استفاده می شود، این لقی با حرف نمایش داده می شود و عمده تولیدات با این لقی یا تلرانس صورت می پذیرد. بلبرینگ هایی هم با تلرانس کمتر و بیشتر از تلرانس نرمال تولید گردیده و با لقی هایدسته بندی شده و نسبت به تلرانس یا لقی نرمال دارای درجه بندی زیر می باشند.

لقی داخلی بلبرینگ یا تلرانس بلبرینگ (bearing internal Clearance) عبارت است از مجموعه جابجایی که یکی از کنس های بلبرینگ ( کنس داخلی یا کنس خارجی ) نسبت به کنس دیگری داشته و بر حسب نوع حرکت کنس ها نسبت به یکدیگر در جهت

    شعاعی
    یا محوری

تلرانس شعاعی یا محوری بلبرینگ نامیده می شود.

در برخی از انواع بلبرینگ ها تلرانس شعاعی و محوری با یکدیگر تناسب داشته و یا توسط رابطه ریاضی این ارتباط عنوان شده است.

عموماً شرکت های تولید کننده بلبرینگ ، یکی از لقی های داخلی بلبرینگ را بسته به نوع بلبرینگ ( شعاعی یا محوری )

در جدول مشخصات بلبرینگ ارائه نموده و به کمک روابط و معادلات به محاسبه تلرانس دیگر بلبرینگ پرداخته می شود.

عمر بلبرینگ و کاربرد بلبرینگها

مکانیزم غالب در خرابی بلبرینگ ها عموماً خستگی (Fatigue) سطوح تماسی می باشد. بنابراین معیاری بر اساسی خستگی سطوح غلتشی برای تعیین ابعاد یک بلبرینگ در هر کابرد بلبرینگ خاص کافی است.

استانداردهای بین المللی نظیر ISO281 بر اساس خستگی سطوح غلتشی بلبرینگ ها می باشند. با این وجود باید یادآوری کرد که یک بلبرینگ را می توان به صورت سیستمی در نظر گرفت که در آن عمر هر یک از اجزای بلبرینگ نظیر:

    قفسه بلبرینگ
    روانکار بلبرینگ
    آب بند بلبرینگ

تأثیر برابری داشته و حتی در بعضی موارد اهمیت بیشتری دارند.

در واقع عمر بهینه بلبرینگ در کاربرد بلبرینگ ها وقتی به دست می آید که عمر کلیهٔ اجزای بیرینگ یکسان باشد. به بیان دیگر اگر عمر دیگر اجزای بلبرینگ به اندازهٔ عمر محاسبه شده بلبرینگ باشد، عمر واقعی با عمر محاسبه شده یکسان خواهد بود

در کاربرد بلبرینگ باید:

    معادلات عمر بلبرینگ
    تنش های ناشی از بارهای خارجی بر بلبرینگ
    تنشی های ناشی از توپوگرافی سطح (Surface Topography)
    روانکاری بلبرینگ
    سینماتیک سطوح تماس غلتشی بلبرینگ ها

شرکت SKF  برای بهتر شدن کیفیت  و همچنین برای فروش بهتر محصولات خود در بازار فروش بلبرینگ و همچنین برای رقابتی تر شدن بازار بلبرینگ و رفع نیاز مهندسین یکسری محصولات جدید رو روانه بازار بیرینگ جهانی کرد که باعث رونق هرچه بیشتر فروش بلبرینگ در دنیا شد این بیرینگها که به بیرینگ های سری E2 معروف میباشند .

شرکت SKF این نوع از بیرینگها را به منظور کاهش حداقل ۳۰ درصدی ممان اصطکاکی نسبت به بیرینگ های عادی شرکتSKF، طراحی و تولید کرده است . کاهش ممان اصطکاکی نسبت به بیرینگ های عادی سایر تولید کنندگان از این میزان نیز بیشتر است. در سایت عظیم صنعت میتوانید  ممان اصطکاکی در بیرینگ های E2 و سایر بیرینگ های مشابه را برای یک نمونه خاص، با هم مقایسه بکنید .

این نوع رولبرینگ برای سرعتهای بالا و بار های شعایی سنگین طراحی و ساخته شده اند این رولبرینگ ها دارای نوع های مختلف میباشند که نوع رولبرینگ NU ساچمه های آن به صورت استوانه ایی و بشکه ایی میباشد که این ساچمه ها به صورت تک ردیف در کنار هم قرار گرفته اند و بوش وسط این رولبرینگ از هر دوطرف قادر به خارج شدن میباشد و در دسته ردیفهای NU405 ، NU202 ، NU304 قرار گرفته اند .
رولبرینگ استوانه ایی (Cylindrical roller bearings)

نوع دیگر آن رولبرینگ NJ میباشد که ساچمه های آن به صورت استوانه ایی و بشکه ایی میباشد که این ساچمه ها به صورت تک ردیف در کنار هم قرار گرفته اند و بوش وسط این رولبرینگ به صورت لبه دار میباشد و بوش وسط آن از یکطرف قادر به خارج شدن میباشد و در دسته ردیفهای NJ405 ، NJ202 ، NJ304 قرار گرفته اند .

نوع دیگر آن رولبرینگ N میباشد که ساچمه های آن به صورت استوانه ایی و بشکه ایی میباشد که این ساچمه ها به صورت تک ردیف در کنار هم قرار گرفته اند و بوش وسط این رولبرینگ به همراه ساچمه های استوانه ایی خود از داخل رولبرینگ از هر دوطرف قادر به خارج شدن میباشد و در دسته ردیفهای N205 ، N305 ، N400 قرار گرفته اند .

نوع دیگر آن رولبرینگ NF میباشد که ساچمه های آن به صورت استوانه ایی و بشکه ایی میباشد که این ساچمه ها به صورت تک ردیف در کنار هم قرار گرفته اند و بوش وسط این رولبرینگ به صورت لبه دار میباشد و بوش وسط آن از یکطرف قادر به خارج شدن میباشد و در دسته ردیفهای NF205 ، NF300 ، NF400 قرار گرفته اند .

نوع دیگر آن NUP میباشد که ساچمه های آن به صورت استوانه ایی و بشکه ایی میباشد که این ساچمه ها به صورت تک ردیف در کنار هم قرار گرفته اند و بوش وسط این رولبرینگ به همراه یک پولکی بین ساچمه ها هستند که به مانند رولبرینگ NJ از داخل بلبریگ خاج میشود در دسته ردیفهای NUP405 ، NUP202 ، NUP304 قرار گرفته اند .

البته این بلبرینگها در دسته های بلبرینگهای رولبرینگ استوانه ای، یک ردیفه Single row cylindrical roller bearings قرار داده میشود که در ادامه به صورت کاملتر توضیح داده میشود .

مقدار ناهمراستایی مجاز در رولبرینگ سری 10، 2، 3 و 4، چهار دقیقه و در سریهای 22 و 23، سه دقیقه است.
رولبرینگ های استوانه ای تا دمای 150ºc بدون تغییر بعد قابلیت کارکرد دارند. پنجره ساچمه آنها نیز در انواع پلی آمیدی، فولادی و برنجی بسته به هر سری اندازه تولید می شود.

بار حداقل Minimum load
حداقل باری که باید بر رولبرینگ وارد شود تا از مشکلاتی نظیر سر خوردن غلتک ها بر روی شیار خود اجتناب شود بدین ترتیب بدست می آید:
بار شعاعی حداقل، Frm=N
ضریب بار حداقل، Kr=
برای رولبرینگ های سری 10 100=
برای رولبرینگ های سری 4,3,2 150=
برای رولبریگ های سری 22 200=
برای رولبرینگ های سری 23 250=
سرعت دورانی، n=r / min
سرعت مبنای برینگ با روغن بر حسب r/min، این مقدار در جداول مشخصات رولبرینگ nr=
داده می شود.
قطر متوسط رولبرینگ، dm=mm, 0.5(d+D)
در صورتیکه وزن قطعات مجاور برینگ و نیروهای خارجی به مقدار محاسبه شده از فرمول فوق الذکر نرسیدند، باید به طریقی این نیرو را بر رولبرینگ اعمال کرد.
بار دینامیکی معادل رولبرینگ Equivalent dynamic bearing load
وقتی از رولبرینگ های استوانه ای به عنوان رولبرینگ غیرثابت non-Locating استفاده شود و بار وارد بر آن فقط شعاعی باشد داریم:
P=Fr
Fr نیروی شعاعی است.
در رولبرینگ هایی که در حلقه های داخلی یا بیرونی خود لبه دارند و باید شافت را از یک یا دو طرف موقعیت دهی کنند، داریم:
Fa / Fr≤ e اگر P=Fr
Fa / Fr> e اگر P=0.92Fr+Yfa
نیروی محوری، Fa=N
ضریب محاسبه e=
برای برینگهای سری 4,3,2,10 0.2=
برای برینگهای سری 23,22 0.3=
ضریب بار محوری Y=
برای برینگ های سری 4,3,2,10 0.6=
برای برینگ های سری 23,22 0.4=
رولبرینگ هایی که تحت بار محوری هستند، زمانی کارکرد رضایت بخش خواهند داشت که همزمان تحت بار شعاعی نیز باشند؛ لذا در سریهایی که با پسوند EC مشخص می شوند نسبت Fa/Fr نباید از 0.5 تجاوز کند و در سایر رولبرینگ ها این رقم به 0.4 می رسد.
بار استاتیکی معادل برینگ Equivalent static bearing load
در رولبرینگهایی که به طور استاتیکی تحت بار هستند:
Po= Fr
ظرفیت تحمل بار دینامیکی در امتداد محوری Dynamic axial load carrying capacity
رولبرینگهایی که در حلقه داخلی یا بیرونی خود لبه دارند، می توانند علاوه بر بار شعاعی، بار محوری را نیز تحمل کنند. این ظرفیت بر اساس مقدار مقاومت در برابر نیروها در سطوح تماس غلتک ها با لبه ها محاسبه می شود و مقدار مجاز آن را می توان از فرمول ذیل با تقریب مناسب بدست آورد:
حداکثر بار محوری مجاز، Fap= N