درباره بلبرینگ بیشتر بدانیم

بلبرینگ در بسیاری از وسایل اطراف ما دیده می شود. اگر بلبرینگ در وسایل مکانیکی ما موجود نباشد، آنگاه مجبور به تعویض مداوم قطعاتی هستیم که در معرض پدیده ی اصطکاک قرار دارند. با خواندن این مقاله که توسط مهندسین مجرب تهیه شده است، با بلبرینگ و انواع آن آشنا خواهید شد.

بلبرینگ داخل هر جسمی یا اهرمی یا بهتر بگوییم هر چیزی که در حال چرخیدن مشاهده میکنید و میچرخد و با اصطکاک مقابله میکند وجود دارد . بلبرینگ در زبان انگلیسی Ball bearing نوشته و خوانده میشود .بلبرینگ در بیشتر وسایل اطرافمون به کار برده میشود. برای مصرف و استفاده از بلبرینگ یک سری ویژگیها و خصوصیات باید در نظر گرفته شود که این ویژگیها توسط استاندارد جهانی ISO تعیین میشود .

درباره بلبرینگ بیشتر بدانیم

ایده ی موجود در بلبرینگ بسیار ساده است. به گردش در آوردن اجسام ساده تر از ساویدن آن ها بر یکدیگر می باشد. به عنوان مثال چرخ های اتومبیل شما به سان بلبرینگ های 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 می شود، لذا حرکت اتومبیل به کندی صورت خواهد گرفت. ولیکن اگر دو سطحی که با یکدیگر در تماس هستند برروی هم گردش نمایند آنگاه اصطکاک به حداقل خود می رسد

در شکل بالا نمایی از یک بلبرینگ ساده که در بازار فروش به بلبرینگ 6000 معروف هستند را مشاهده می نمایید. بلبرینگ با دارا بودن ساچمه هایی گرد و سطوح صیغلی اصطکاک را به حداقل خود می رساند. این ساچمه ها بار کاری را تحمل کرده و سبب میشوند تا وسیله به راحتی حرکت کند.

منبع : عظیم صنعت

نیروها و بارهای وارده بر روی بیرینگ ها

در هر بلبرینگ به صورت کلی یک سری بارهایی وارد میشوند که این بارها به دودسته تقسیم میشوند ، در دسته اول به بارهای شعایی معروف میباشند که در زبان انگلیسی radial  خوانده و نوشته میشوند و در دسته دوم به بارهای فشاری معروف میباشند که در زبان انگلیسی thrust  خوانده و نوشته میشوند که این بار فشاری معمولا به صورت عمودی بر بلبرینگ وارد میشود .

به طور کلی بار وارد شده بر بلبرینگ ها را به دو دسته ی radial و thrust دسته بندی می کنند. بسته به موقعیت و شرایطی که بلبرینگ مورد استفاده قرار می گیرد یکی از این دو بار ویا هردو بار بر آن وارد می شوند.

در بلبرینگ چرخ خودروی شما هر دو بار اعمال میشود .

بار معادل استاتیکی وارده بر بیرینگ

...   بار معادل استاتیکی وارده بر بیرینگ بارهای استاتیکی تشکیل شده از بارهای محوری و شعاعی باید به یک بار معادل استاتیکی تبدیل شوند. این بار معادل فرضی (که برای بیرینگ‌های شعاعی به صورت شعاعی و برای بیرینگ‌های کف‌گرد به صورت محوری وارد می‌شود) باری است که باعث ایجاد حداکثر بار مشابه با بارهای واقعی در جزء غلتنده بیرینگ می‌شود. این بار را می‌توان از معادله زیر محاسبه نمود: P o =X o F r +Y o F a   که در آن: P o =&n...

بار های استاتیکی وارده بر بیرینگ

...   بار های استاتیکی وارده بر بیرینگ   ظرفیت اسمی حمل بار استاتیکی C0 در موارد زیر در محاسبه به کار می‌رود: • دوران در سرعت‌های کم (n<10r/min) • حرکات نوسانی آرام • بیرینگ ساکن ولی تحت بار برای مدت طولانی همچنین محاسبه ضریب اطمینان برای بارهایی که در زمان کوتاه عمل می‌کنند نظیر شوک‌ها و بارهای حداکثر، در بیرینگ‌های در حال دوران (تحت تنش دینامیکی) یا بیرینگ‌های ساکن اهمیت زیادی دارد. ظرفیت اسم...

بار معادل دینامیکی وارده بر بیرینگ

...   بار معادل دینامیکی وارده بر بیرینگ اگر بار F محاسبه شده در بخش قبل از نظر مقدار و جهت ثابت بوده و برای بیرینگ‌های شعاعی، شعاعی خالص و برای بیرینگ‌های کف‌گرد ، محوری خالص و مرکزی باشد، با در نظر گرفتن بار مستقیماً در محاسبات عمر وارد می‌شود. در موارد دیگر لازم است که بار معادل دینامیکی وارده بر بیرینگ محاسبه شود. این بار بنا به تعریف نیروی فرضی می‌باشد که از نظر مقدار و جهت ثابت بوده و جهت آن برای بیرینگ‌های شعاعی، شعاعی و ...

منبع : عظیم صنعت

مونتاژ و دمونتاژ برینگ های غلتشی

مونتاژ برینگها یا یاتاقانها با روشهای مختلف و در دسته های مختلف امکان میپذیرد که در مونتاژ مکانیکی بیرینگ هایی با سطح مخروطی انجام میگیرد و همچنین برینگ هایی با سطح داخلی مخروطی یا مستقیم بر شافت اعمال میشود یا با استفاده از بوش واسطه روی شفت استوانه ایی نصب میشود .

میزان سفت کردن مهره و حرکت محوری یاتاقان را بر اساس کاهش مقدار لقی شعاعی می توان تعیین نمود. ساده ترین کار بدین منظور اندازه گیری لقی شعاعی قبل و بعد از نصب با فیلرمی باشد.

استفاده از Nut Shaft برای یاتاقان های کوچک مناسب می باشد.

برای یاتاقان های بزرگ عموماً از Nut Hydraulic استفاده می شود.

دمونتاژ مکانیکی یاتاقان هایی با سطوح نشست استوانه ای:

1: از پرس یا ضربه برای دمونتاژ نیزمی توان استفاده نمود.

2: استفاده از پولی کش

3: روش های خاص

دمونتاژ مکانیکی یاتاقان هایی با سطوح نشست مخروطی

با باز کردن مهره های پشت برینگ یا بوش ها (به طریق مکانیکی در Nuts Shaft و هیدرولیکی

درNuts Hydraulic (و حرکت دادن کنس درگیر برینگ ( با ضربه یا پرس) می توان یاتاقان

را دمونتاژ نمود.

-باز کردن مهره و ضربه زدن با قلم به عنوان واسطه

-باز کردن مهره و ضربه زدن با لوله به عنوان واسطه

-باز کردن مهره هیدرولیکی

منبع : عظیم صنعت

رولبرینگ کنی کاپ

در مقاله قبل رولبرینگ مخروطی رو بر اساس پایه و نامگذاری و قرار گیری آنها در دسته های رولبرینگ مخروطی و میزان فروش در بازار بلبرینگ را مورد بررسی قرار دادیم . در ادامه مقاله به دسته بندی های مختلف رولبرینگ مخروطی و نسبت تحمل بارهای وارده میپردازیم . رولبرینگ مخروطی از لحاظ دسته بندی و اندازه گذاری ابعاد داخلی بلبرینگ میتوان به دو دسته سانتیمتر و اینچ تقسیم بندی کرد که رولبرینگهای کنی کاپ دارای شماره های اینچی میباشد که فقط با استفاده از کولیس اندازه قطر داخلی بلبرینگ را در آورده و شماره آن را از داخل کاتالوگ ها بلبرینگ پیدا میکنیم . رولبرینگهای مخروطی عبارتند از:

رولبرینگ های مخروطی، یک ردیفه Single row taper roller bearings

رولبرینگ مخروطی (Tapered 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 تا رولبرینگ مورد بحث 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 Cupp 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
Cup Cone
پیشوند – K علامت رولبرینگ مخروطی با ابعاد اینچی است.
بار حداقل Minimum load
جهت اجتناب از مسائلی نظیر سر خوردن غلتک ها بر روی شیار خود، رولبرینگ همیشه باید تحت حداقل باری قرار داشته باشد که مقدار آن از این رابطه بدست می آید:
Frm=0.02C
بار شعاعی حداقل، Frm=N
بار دینامیکی مبنا N، که در جداول مشخصات رولبرینگ ها داده می شود C=
اگر وزن قطعات روی برینگ به همراه نیروهای خارجی به مقدار فوق الذکر نرسید، باید به طریقی این مقدار بار ایجاد شود. یک روش متداول جهت انجام این کار در مواردیکه از دو رولبرینگ استفاده شود، ایجاد بار اولیه در برینگ با تنظیم حلقه های بیرونی یا درونی نسبت به یکدیگر است.
بار دینامیکی معادل بر روی برینگ Equivalent dynamic bearing load
Fa / Fr≤ e اگر P=Fr
Fa / Fr> e اگر P=0.4Fr+YFa
Fr نیروی شعاعی، Fa نیروی محوریست.
Y, e فاکتورهایی هستند که در جداول مشخصات رولبرینگ ها ارائه می گردند.
همانگونه که قبلاً گفته شد به علت زاویه دار بودن شیار غلتک، اعمال بار شعاعی بر رولبرینگ موجب ایجاد یک بار محوری نیز می شود که در محاسبه بار دینامیکی معادل باید در نظر گرفته شود.
در جدول صفحه 203 طرز محاسبه این نیرو در حالات مختلف آورده شده است. (محاسبات برای حالتی در نظر گرفته شده که لقی داخلی صفر و بار اولیه ای نیز وجود ندارد).
بار استاتیکی معادل بر روی برینگ Equivalent static bearing load
Po=0.5Fr+yoFa
Yo فاکتوریست که در جداول مشخصات برینگها داده می شود.
Fr نیروی شعاعی و Fa نیروی محوریست.
اگر مقدر Po محاسبه شده کمتر از Fr شود باید Po را مساوی Fr در نظر گرفت.
مجدداً باید یادآور شد که رولبرینگ های مخروطی به علت طراحی خاص خود باید به صورت دوتایی نصب شده و نسبت به یکدیگر تنظیم شوند تا به لقی یا بار اولیه یکسان برسند. مقدار لقی یا بار اولیه از اهمیت بسیار زیادی برخوردار هستند زیرا در صورت وجود لقی بیش از حد از تمامی قدرت برینگ جهت تحمل بارها نمی توان استفاده کرد و بار اولیه خیلی بزرگ نیز باعث افزایش اصطکاک و گرما می شود.
ترتیب قرار دهی دو رولبرینگ مخروطی
اعمال بار شعاعی بر رولبرینگهای مخروطی موجب ایجاد یک بار محوری می شود که مقدار آن در هر یک از دو برینگ از روابط ذیل حاصل می شود.

منبع : عظیم صنعت

رولبرینگ استوانه ایی (Cylindrical roller bearings)

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

منبع : عظیم صنعت