مقالات جامع بلبرینگ

رولبرینگ های سوزنی کف گرد
 Needle Roller Thrust Bearings
این برینگ ها قادر به تحمل بار محوری سنگین بوده و ضمن حساس نبودن به بارهای ضربه ای به حداقل فضای محوری ممکن برای نصب نیاز دارند. این رولبرینگ ها بار محوری را فقط از یک سمت میتوانند متحمل شوند.
این برینگ شامل واشر محفظه، واشر شافت و مجموعه قفسه و غلتک هاست. میتوان مجموعه قفسه و غلتک ها را فقط با یک واشر کفی بکار برد و این درحالتی است که محل قرار برینگ از سختی و صافی کافی سطح برخوردارباشد.
واشرهای برینگ
مانند رولبرینگ های استوانه ای کف گرد، در این نوع نیز می توان به جای استفاده از واشرهای محفظه و شافت از واشرهای شیار دار و واشرهای کفی استفاده نمود. واشرهای شیاردار از جنس فولاد کرومی سخت کاری شده هستند. شیار آنها پرداخت شده و بقیه سطوح ماشینکاری شده اند.
در مواردی که دقت به هم مرکز بودن واشرها، زیاد مورد نیاز نباشد، می توان از این نوع واشرها به عنوان واشر شافت و محفظه استفاده نمود.
واشر کفی معمولاً ضخامت بسیارکمی داشته ۱mm و از جنس فولاد فنر است. این نوع واشرها نیز می توانند به جای واشرمحفظه یا شافت بکار برده شوند.
در این رولبرینگ ها، می توان با استفاده از یک واشر میانی و دو سری مجموعه قفسه و غلتک رولبرینگ را دو طرفه کرد که بار محوری را از دو طرف متحمل شود. در رولبرینگ های کف گرد سوزنی هیچ نوعی ناهمراستایی مجاز نیست.
قفسه سوزنی های رولبرینگ کف گرد فولادی و در بعضی موارد فیبری است که در این حالت برینگ تا دمای ۱۲۰ºc توانایی کارکرد دارد.
در قطعاتی که با رولبرینگ تماس مستقیم دارند مسائلی نظیر دارا بودن زاویه درست نسبت به محور شافت و حالت یک نواخت داشتن ( پله ای نبودن ) از اهمیت خاصی برخوردار است.
در صورت عدم استفاده از واشرهای محفظه و شافت، سختی سطحی که مجموعه قفسه و غلتک ها بر روی آن قرار میگیرد باید بین  ۵۸HRC الی ۶۴HRC بوده و زبری سطح از ۰٫۲µm بالاتر نباشد(Ra<0.2 m). درجه سختی پایین ت

این رولبرینگ ها برای تحمل بارهای محوری سنگین مناسب هستند. بعلاوه در مقابل بارهای ضربه ای حساس نبوده، استحکام بالا دارند و فضای محوری کمی برای نصب نیاز دارند.همچنین در نوع یک ردیفه ساخته شده و بار محوری را از یک سمت می توانند تحمل کنند.
طراحی آنها ساده و شامل یک واشر شافت، یک واشر محفظه و قفسه بهم راه تعدادی غلتک است. در مواردی که محل قرارگرفتن رولبرینگ مناسب باشد، می توان واشرهای محفظه و شافت را حذف نمود و از خود قفسه و غلتک ها استفاده کرد، ولی به هر حال محل قرار گرفتن این مجموعه باید سخت و پرداخت شده باشد. به همین دلیل معمولاً کل رولبرینگ دارای یک شماره خاص و هر یک از اجزاء آن نیز دارای یک شماره مجزا است.
نوع خاصی از این رولبرینگ ها تولید می شود که با داشتن تعداد غلتک بیشتر، قدرت تحمل بار بیشتری نسبت به نوع استاندارد داشته که البته از سرعت چرخشی کمتری نیز برخوردارند.
در موارد دیگر نیز که بعنوان مثال سرعت پایین و یا دقت خیلی زیاد مورد نیاز نباشد، می توان به جای واشرهای محفظه و شافت از واشرهای شیاردار یا واشرهای کفی استفاده نمود.
در بعضی از سری های این نوع برینگ ها می توان با استفاده از یک واشر میانی و دو سری قفسه باغلتک، رولبرینگ را به صورت دو طرفه (جهت تحمل بار محوری از دو طرف) تبدیل نمود.
در این رولبرینگ ها هیچ گونه ناهمراستایی مجاز نیست. قفسه آنها نیز عموماً از جنس آلیاژهای سبک، برنج و در بعضی موارد فیبری است که در این حالت برینگ تا دمای ۱۲۰ºc کارکرد دارد.
در مورد قسمت هایی از ماشین که با رولبرینگ در تماس هستند نکاتی نظیر دارا بودن زاویه صحیح نسبت به محور شافت ویک نواخت بودن (پله ای نبودن) اهمیت خاص دارد. اگر از واشرهای خود برینگ استفاده نشود، سختی سطحی که قفسه غلتک ها روی آن قرار می گیرند باید بین۵۸HRC الی۶۴HRC بوده و ناهمواری سطحی نیز حداکثر تا ۰٫۲µm باشد.

در مواردی که استفاده از یک رولبرینگ مخروطی جهت تحمل مقدار بار مورد نظر کافی نباشد و یا مجبور به موقعیت دهی شافت از دو طرف باشیم، از دو عدد رولبرینگ مخروطی آماده برای نصب استفاده می کنیم.
از مزایای این تولیدات می توان نصب ساده به علت عدم نیاز به کالیبره کردن حلقه فاصله گذار، هدایت محوری دقیق شافت، تعیین لقی محوری شافت درهنگام ساخت، قدرت تحمل بار محوری و شعاعی بالا و نگهداری و روانکاری ساده تر ازطریق سوراخهای تعبیه شده در حلقه فاصله گذر را نام برد. ترتیب قراردهی برینگ ها می تواند به صورت روبرو، پشت به پشت یا پشت سرهم باشد. در نصب روبرو از یک حلقه فاصله گذار بین حلقه های بیرونی استفاده می شود. در طراحی پشت به پشت از دو حلقه فاصله گذار، یکی بین حلقه های بیرونی و دیگری بین حلقه های داخلی استفاده می شود. مزیت این نوع طراحی نسبت به نوع قبل تحمل بارهای ممان است. در طراحی پشت سرهم بار محوری فقط از یک سمت ولی توسط هر دو برینگ تحمل می شود. در این حالت نیز یک حلقه فاصله گذار بین حلقه های بیرونی و یکی از حلقه های داخلی کار گذاشته می شود.
باید به یاد داشت هر مقدار ناهمراستایی شافت در این نوع رولبرینگ های دو تایی موجب کوتاه شدن طول عمر برینگ می شود.
لقی محوری داخل این رولبرینگ ها توسط حلقه فاصله گذار تعیین می شود. هر گونه تغییر در لقی های نرمال با پسوند C همراه یک عدد دو یا سه رقمی که معرف مقدار متوسط لقی داخلی برینگ است در جلوی شماره بلبرینگ مشخص می شود.
همچنین قفسه این نوع رولبرینگ ها فولادی است.

رولبرینگ های مخروطی یک ردیفه
  Single Row Taper Roller Bearings
این نوع رولبرینگ، قادر به تحمل بار محوری از یک جهت است. تحت بار شعاعی یک بار محوری در برینگ تولید می شود که باید مهار شود، لذا معمولاً در کاربردها از دو رولبرینگ استفاده می کنند.
رولبرینگ های مخروطی یک ردیفه در دو اندازه متریک و اینچی تولید می شوند. در اندازه اینچی، حلقه داخلی به همراه قفسه غلتک ها Cone یک شماره و حلقه بیرونی Cup دارای شماره دیگر است که یک رولبرینگ مخروطی کامل شامل هر دوی این شماره ها می شود که با یک / از هم جدا می شوند. نظیر:
K-11949/K-11910
پیشوند K علامت رولبرینگ مخروطی با ابعاد اینچی است

این برینگ دارای شیارغلتک مخروطی در حلقه بالایی و پایینی بوده و جزء غلتشی نیز در آنها به شکل مخروطی می باشند. این نوع طراحی، برینگ را برای تحمل بارهای مرکب (شعاعی و محوری) مناسب ساخته است. قدرت تحمل بار محوری به زاویه شیار حلقه بیرونی بستگی دارد.
رولبرینگ های مخروطی قابلیت تفکیک شدن داشته، حلقه داخلی بهمراه قفسه وغلتک ها یک جز و حلقه بیرونی دوم را تشکیل می دهد. در انواع مختلف یک ردیفه، دوردیفه و چهار ردیفه در دو اندازه متریک و اینچی تولید می شوند.
نوع مخصوص ازاین برینگها به TQ معروف است، دارای طراحی مخصوصی در لبه داخلی با غلتک هاست که عمل روانکاری را در آن محل تماس بهینه ساخته و نیز شیار غلتک ها بطور مخصوص جهت توزیع مناسب بار ساخته شده است. کاهش اصطکاک و افزایش قدرت تحمل بار از خصوصیات این نوع طراحی است.
طراحی مخصوص دیگر جهت کاربرد در مورد بارهای سنگین نظیر رولبرینگ های پینیون در دیفرانسیل اتومبیل هاست. این رولبرینگ ها دارای بار اولیه بوده و دارای مزایایی نظیر اصطکاک کم (که سایش کمتر را نیز به دنبال دارد)، زمان آب بندی کوتاهتر، امکان اعمال بار بزرگتر در شروع چرخش و دقت بالاتر، هستند این طراحی مخصوص با پسوندهایی نظیر CL7C, CL7A  مشخص می شوند.

همانگونه که از نام آن پیداست، حلقه بیرونی آنها نازک بوده وکشش عمیق شده است. ضخامت آنها کم و قدرت تحمل زیادی دارند و باید با انطباق تداخلی نصب شوند.
در انواع ته باز و ته بسته (جهت نصب در انتهای شافت) تولید می شوند و حلقه داخلی به طور یکپارچه ندارند، ولی برای اکثر شماره ها حلقه داخلی به صورت مجزا نیز تولید می شود.
فضای خالی زیاد داخل آنها برای روانکاری امکان طولانی کردن فواصل روانکاری را فراهم کرده است. اکثریت آنها به صورت یک ردیفه بوده، ولی بعضی از اندازه های آن به صورت دو ردیفه نیز موجود است.
بیشتر آنها سوراخ مخصوص روانکاری نیز دارند (پسوندAS1). رولبرینگ های سوزنی با کاسه نمد لاستیکی نیز تولید می شوند که جنس آن ازلاستیک مصنوعی یا پلی اورتان است و در دمای۲۰ºc  – الی  ۱۰۰ºc+ کارکرد دارند.ناهمراستایی زاویه ای به علت طراحی خاص آنها تا حدودی امکان پذیر است.
ازآنجائی که سنجش دقت ابعاد رولبرینگ های سوزنی قبل از نصب در داخل محفظه و بر روی شافت امکان پذیر نیست از یک اندازه گیر با جداره ضخیم استفاده می شود.
اکثریت این نوع رولبرینگ ها با پنجره ساچمه های فولادی نازک یا معمولی تولید می شود و در موارد ویژه نوع فیبری آنها نیز ممکن است موجود باشد.
به علت نازک بودن دیواره این نوع رولبرینگ ها، دقت ابعادی سوراخ محفظه از اهمیت خاصی برخوردار است. در صورتیکه تلورانس محفظه مطابق مقادیر جدول بالا باشد، رولبرینگ به انطباق تداخلی لازم خواهد رسید. محل قرارگرفتن برینگ بر روی شافت نیز باید با دقت ماشین کاری شود.
این نوع رولبرینگ ها اصولاً از جنس فولادهای کربن – کرومی بوده و ضمن دارای بودن ضخامت کم از قدرت تحمل بار زیادی برخوردار هستند و بسته به نوع کاربرد ممکن است حلقه داخلی داشته یا نداشته باشند.
در صورت امکان، بکار نبردن حلقه داخلی از کاربرد آن بهتر است، زیرا در اینصورت می توان قطر شافت را بزرگتراختیار کرد و در نتیجه سیستم از استحکام بیشتری برخوردار خواهد بود، اما به هر حال در مواردی که نتوان محل قرار گرفتن برینگ بر روی شافت را به اندازه مناسب سخت کاری و سنگ زنی کرد، باید از حلقه داخلی نیز استفاده شود.

این نوع رولبرینگ در انواع یک ردیفه و گاهی دو ردیفه، با تنوع در لبه های یکپارچه داخلی یا بیرونی و در بعضی موارد با شیار و سوراخ مخصوص روانکاری تولید می شوند. بعضی از انواع این رولبرینگ ها با کاسه نمد لاستیکی نیز تولید می شوند.
اصلاح در خط تماس بین شیار و غلتک مسئله تنش های لبه ای را به حداقل رسانده و امکان یک ناهمراستایی زاویه ای کوچک بین شافت و محفظه را فراهم می کند. پنجره ساچمه آنها می تواند از جنس ورقه فولادی نازک یا معمولی و در بعضی سری ها فیبری باشد.

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 ودر 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 که می توانند به صورت های ته باز و ته بسته باشند و نیز رولبرینگ های سوزنی با حلقه داخلی یا بدون حلقه داخلی می باشند

این نوع رولبرینگ ها برای سرعتهای بالا و بارهای سنگین مناسب می باشند.
این رولبرینگ ها دارای دو ردیف غلتک در یک شیار مشترک منحنی الشکل درحلقه بیرونی هستند و دو شیار در حلقه درونی آنها نسبت به محور برینگ زاویه می سازد. برینگ خاصیت خود تنظیمی داشته، درنتیجه نسبت به ناهمراستایی شافت حساس نیست و علاوه بر تحمل بار شعاعی، بار محوری را نیز از دو طرف متحمل می شود.
غلتک های آن بلند، قطور و متقارن و به تعداد زیاد هستند که این خصوصیات موجب قابلیت تحمل فوق العاده زیاد این نوع برینگها در برابر نیروها می باشند. سوراخ داخلی آنها در دو نوع استوانه ای و مخروطی با شیب ۱:۳۰ (پسوند  k30) و شیب ۱:۱۲ (پسوند k) تولید می شود. برای نصب رولبرینگ با سوراخ داخل مخروطی بوش های کششی و تبدیلی نیز تولید می شود.
طراحی های گوناگون این نوع رولبرینگ ها بدین قرار است:
در آن دسته که با پسوندهای CC,C و EC مشخص می شوند غلتک ها متقارن بوده، حلقه داخلی لبه نداشته و برای هر ردیف غلتک یک پنجره ساچمه وجود دارد. حلقه راهنما Guide Ring روی حلقه داخلی متمرکز شده است. نوع EC با دارابودن غلتک های تقویت شده، قدرت تحمل بار بیشتری دارند. پرداخت ویژه غلتک ها وشیارها در نوع CC موجب کاهش قابل توجه اصطکاک شده است. لازم به تذکر است که حلقه راهنما، وسیله ایست برای هدایت بهتر غلتک ها در حرکت به سمت جلو و چرخش آنها.
طراحی هایی که با پسوندهای CAC, ECAC, CA, ECA مشخص می شوند در سری های بزرگتر بکار برده می شوند. غلتک ها متقارن و حلقه داخلی لبه دارد. حلقه راهنما روی حلقه داخلی متمرکز شده و پنجره ساچمه به صورت یکپارچه و از جنس فولاد یا برنج است.
نوع ECAC, CAC دارای سطوح پرداخت شده بالاتر از CC بوده و دو نوع ECAC, ECA با داشتن غلتک های تقویت شده قابلیت تحمل بار بیشتری دارند.
در نوعی که با پسوند E مشخص می شود، غلتک ها متقارن، حلقه داخلی بدون لبه و حلقه راهنمای سنتر شده، درنزدیکی حلقه بیرونی قرار دارد. تعداد پنجره ساچمه نیز دوتاست، این نوع طراحی، تمامی خصوصیات نوع CC را نیز داراست و طراحی پنجره ساچمه در آن به نحوه ایست که امکان جا زدن غلتک های بزرگتر یا با تعداد بیشتر را فراهم کرده است که در نتیجه آن قدرت تحمل بار برینگ افزایش یافته است. موقعیت دهی حلقه راهنما در نزدیک حلقه بیرونی موجب عملکرد بهتر روانکار بین حلقه و غلتک ها می شود.
اکثر سری های این نوع برینگ دارای یک شیار و سه سوراخ در حلقه بیرونی جهت عمل روانکاری هستند. که این ویژگی با پسوند W33 مشخص می شود (در طراحی E پسوند W33 قید نمی شود).
رولبرینگ های بشکه ای با کاسه نمد نیز تولید می شوند. کاسه نمد در آنها به صورت دو تکه بوده، یک تکه به حلقه بالایی و قسمت دیگر به حلقه پایینی متصل شده است. در رولبرینگ هایی که کاسه نمد دارند امکان انحراف تا۰٫۵º  در حلقه پایینی نسبت به حلقه بالایی وجود دارد. وجود کاسه نمد محدوده دمایی کارکرد را نیز بین ۳۰ºc- الی   +۱۵۰ºc تقلیل می دهد. برینگ در این حالت دارای گریس است.
برای نقاط مرتعش، رولبرینگهای خاصی وجود دارد که از طراحی CC مشتق شده اند.
پنجره ساچمه در آنها سخت کاری سطحی شده و در مقابل سایش مقاومت خوبی دارند، حلقه راهنما روی شیار حلقه بیرونی متمرکز شده و دارای لقی خاصی هستند. VA405, JA, A15 انواع مختلف طراحی درکاربردهای مورد بحث است.
نصب برینگ هایی که سوراخ داخلی آنها مخروطی است:
این برینگ ها همیشه با انطباق تداخلی بر روی شافت نصب می شوند. مقدار کاهش در لقی داخلی یا مقدار پیشروی حلقه داخلی برینگ بر روی شافت دو شیوه متداول جهت رسیدن به انطباق مورد نظر است. که معمولاً روش کاهش لقی داخلی به روش دوم ارجحیت دارد، مگر در مواردی که رولبرینگ کوچک یا فضای اطراف آن محدود باشد.
برای سنجش کاهش لقی، فیلرهای با ضخامت ۰٫۰۳mm به بالا مورد نیازاست و فیلرگیری همیشه باید بین حلقه بالایی و غلتک آزاد از بار انجام شود.
باید توجه داشت که در صورت وجود بارهای سنگین، سرعتهای زیاد و دماهای بالا لقی داخلی اولیه برینگ باید بالاتراز نرمال کلاس C4, C3 بوده و مقدار حداکثر کاهش لقی را مد نظرداشت.

رولبرینگ های پرغلتک استوانه ای
  Full Complement Cylindrical Roller Bearings
این رولبرینگها دارای حداکثر تعداد غلتک بوده و در اصل با عدم وجود قفسه تمامی فضایی که در سایر برینگ ها توسط قفسه اشغال می شود در آنها از غلتک پر شده است.
ضخامت آنها نسبت به پهنایشان کم بوده که این خصوصیات موجب بالا بردن فوق العاده زیاد تحمل بار و در عین حال صرفه جویی در مقدار فضای مورد نیاز برای جازدن رولبرینگ می شود.
سرعت دورانی آنها مسلماً به انواع معمولی رولبرینگ ها نمی رسد و در چند نوع یک ردیفه و دو ردیفه و چند ردیفه تولید می شود. از آنجائی که این نوع رولبرینگ ها دارای پنجره ساچمه نیستند، غلتک ها با یکدیگر در تماس مستقیم بوده که این امر موجب بالا رفتن اصطکاک و نیز اشکال در ایجاد لایه هیدرو دینامیکی روانکار بین فاصله غلتک ها با یکدیگر می شود که تمامی این عوامل منجر به بالا رفتن سایش میگردد.جهت کاهش چنین اثرات زیان باری، معمولاً غلتک را تحت یک سری عملیات حرارتی شامل سخت کاری سطحی قرار می دهند.
چنین رولبرینگ هایی با پسوند B متمایز می گردند نظیر NJG 2310 BVH. استفاده از رولبرینگ هایی که بدین ترتیب اصلاح شده اند، تحت شرایط ذیل توصیه می شود:
–   سرعت بالا
–  روانکاری نامناسب
–  شتاب های دورانی یا شعاعی بالا
در صورتیکه شرایط کاری از موارد فوق الذکر هم سخت تر باشد، می توان از رولبرینگهایی استفاده کرد که حلقه های آن نیز تحت عملیات سطحی قرار گرفته باشد. این نوع برینگ ها با پسوند B4 مشخص می شوند نظیرNJG 2310 B4VH.
همانگونه که قبلاً گفته شد، این نوع رولبرینگ ها در انواع متنوع یک ردیفه و دو ردیفه تولید شده و نظیر رولبرینگ های استوانه ای معمولی ممکن است حلقه های داخلی یا بیرونی آنها حالات مختلفی از لحاظ لبه دارا باشند.
در بعضی از آنها استفاده از حلقه نگهدارنده موجب یک پارچه نگه داشتن رولبرینگ می شود ( بار محوری از سمت حلقه نگهدارنده نمی تواند بر رولبرینگ اعمال شود ).
نوع دیگر نظیر سری NNC، در حلقه بیرونی خود یک لبه یکپارچه و یک حلقه لبه دار دارد. این سری می توانند بار محوری را در هر دو جهت تحمل کنند.
در نوع دیگر که با NNF شروع می شود، حلقه داخلی دو تکه بوده و توسط یک حلقه نگهدارنده بهم متصل می شوند. در حلقه بیرونی خودجای خار داشته و در دو طرف کاسه نمد لاستیکی نیز دارند که با گریس لیتیمی مخصوصکارکرد در دمای ۵۰ºc- الی ۱۱۰ºc+ پر شده اند. ولی محدوده دمایی کارکرد این سری رولبرینگ ها بین ۴۰ºc- الی ۸۰ºc+ است. (به خاطر وجود کاسه نمد) در صورت عدم نیاز به کاسه نمد می توان توسط یک آچار پیچ گوشتی یا وسیله ای نظیر آن آنها را درآورد.