نحوه انتخاب بلبرینگ

نحوه  انتخاب بلبرینگ

 انتخاب نوع بلبرینگ

هر نوع بیرینگ براساس طرح خود مشخصه ها و خواصی دارد که آن را کم و بیش برای یک کاربرد مناسب می کند. برای مثال، بلبرینگ های شیار عمیق می توانند بارهای شعاعی و محوری متوسط را تحمل می کنند. اصطکاک در این بیرینگ ها کم بوده و امکان تولید آنها با دقت زیاد و در طرح های کم سر و صدا وجود دارد. بنابراین این بیرینگ ها در الکترو موتورهای الکتریکی کوچک و متوسط به طور وسیع استفاده می شوند.

رولبرینگ های کروی و توریدال می توانند بارهای سنگین را تحمل کنند و همچنین خود تنظیم می باشند، (خود را با عدم همراستایی بین شفت و نشیمنگاه تنظیم می کنند) این خواص آنها را برای کاربرد در صنایع سنگین در جایی که بار سنگین، تغییر شکل شفت و عدم همراستایی وجود دارد، مناسب می کند.

 در بیشتر موارد چندین عامل باید در نظر گرفته شده و نسبت به یکدیگر مقایسه شوند. لذا امکان ارائه ی یک قانون عمومی وجود ندارد. اطلاعات ارائه شده در این بخش مهمترین فاکتورهایی هستند که باید در انتخاب یک بیرینگ استاندارد در نظر گرفته شود که عبارتند از:

  • فضای موجود
  • بارها
  • عدم همراستایی(Misalignment)
  • دقت
  • سرعت
  • حرکت بی سر و صدا
  • سفتی (stiffness)
  • جا به جایی محوری
  • نصب و بیرون آوردن بیرینگ
  • بیرینگ های آب بندی شده

خلاصه ای از انواع بیرینگ های استاندارد، طرح و مشخصه ی آنها و مناسب بودن آنها برای شرایط و کاربرد های مختلف در ماتریس آورده شده است. جزئیات هر نو بیرینگ خاص به همراه مشخصه ها و طرح های موجود آن در بخش مربوط به آن بیرینگ آمده است. بیرینگ هایی که در ماتریس اورده نشده است عموما برای چند کاربرد شناخته شده ی خاص بکار میروند.

فضای موجود

در بیشتر موارد یکی از ابعاد اصلی بیرینگ، معمولا قطر داخلی، بر اساس طراحی ماشین (قطر شفت) از پیش تعیین شده است. برای شفت ها با قطر کم همه ی انواع بیرینگ ها را می توان استفاده کرد، ولی بیشترین کاربرد را بلبرینگ های شیار عمیق دارند. رولبرینگ های سوزنی نیز برای این منظور مناسب هستند (شکل 1).

برای شفت ها با قطر بزرگ رولبرینگ های استوانه ای، مخروطی، کروی و توریدال بکار می روند. همچنین بلبرینگ های شیار عمیق نیز در این موارد کاربرد دارند (شکل 2).

 

وقتی محدودیت شعاعی وجود دارد باید از بیرینگ ها با مقطع کوچک و یا سری های قطر 8 و 9 استفاده کرد. به علاوه مجموعه ی قفسه و رولرهای سوزنی با رینگ خارجی از جنس ورق کشیده شده و رولبرینگ سوزنی با یا بدون رینگ داخلی (شکل 3) بسیار مناسب می باشند.

همچنین بعضی از سری های بلبرینگ های شیار عمیق و تماس زاویه ای، رولبرینگ های استوانه ای، مخروطی، کروی و توریدال نیز بکار می روند.

وقتی محدودیت محوری وجود دارد سری های خاصی از رولبرینگ های استوانه ای و بلبرینگ های شیار عمیق

برای تحمل بار محوری و ترکیبی استفاده می شوند (شکل 4) همچنین از انواع رولبرینگ های سوزنی ترکیبی نیز می توان استفاده کرد (شکل 5).

 

 

برای بار محوری خاص، می توان از مجموعه ی قفسه و رولرهای سوزنی کف گرد (با یا بدون واشرها) و رولبرینگ های سوزنی کف گرد استفاده کرد (شکل 6).

بارها

مقدار بار

مقدار بار یکی از فاکتورهای تعین شده ی ابعاد بلبرینگ است. عموما رولبرینگ ها توانایی حمل بار بیشتری نسبت به بلبرینگ ها با ابعاد مشابه دارند (شکل 7).

همچنین بیرینگ های بدون قفسه (تعداد ساچمه ها یا رولرهای بیشتر) توانایی حمل بار بیشتری نسبت به بیرینگ های قفسه دار مشابه دارند. بلبرینگ ها عموما برای بارهای کم و متوسط بکار می روند. برای بارهای ذسنگین وشفت های قطور رولبرینگ انتخاب مناسب تری می باشد.

جهت بار

بار شعاعی

رولبرینگ های استوانه ای طرح NU  و N، رولبرینگ سوزنی و رولبرینگ توریدال فقط می توانند بار شعاعی خاص را تحمل کنند (شکل 8).

انواع دیگر بیرینگ های شعاعی علاوه بر بار شعاعی توانایی حمل بار محوری را نیز دارند.

بار محوری

بلبرینگ کف گرد و بلبرینگ چهار نقطه تماس (شکل 9) برای تحمل بارهای محوری خاص کم تا متوسط مناسب می باشد.

بلبرینگ کف گرد یک طرفه فق بار محوری را در یک جهت تحمل می کند. برای تحمل بار محوری در دو جهت نیاز به بلبرینگ کف گرد دوطرفه است.

بلبرینگ تماس زاویه ای کف گرد می تواند بار محوری متوسط را در سرعت های بالا تحمل کند. نوع یکطرفه می تواند همزمان بار شعاعی را نیز تحمل کند ولی نوع دوطرفه فقط می تواند بار محوری خاص را تحمل کند

(شکل 10).

برای بارهای محوری یک جهته و متوسط و سنگین رولبرینگ های کف گرد سوزنی، استوانه ای، مخروطی و کروی (شکل 11) مناسب می باشد.

رولبرینگ های کروی کف گرد می توانند علاوه بر بار محوری بار شعاعی را نیز تحمل کنند. برای بارهای سنگین محوری با جهت متغیر می توان از دو رولبرینگ استوانه ای کف گرد یا دو رولبرینگ کروی کف گرد که در کنار هم قرار می گیرند استفاده کرد.

بلبرینگ تماس زاویه ای کف گرد می­تواند بار محوری متوسط را در سرعت های بلا تحمل کند (شکل 10)

برا ی بارهای محوری یک درجه و سنگین رولبرینگ های کف گرد سوزنی، استوانه­ای، مخروطی و کروی (شکل 11) مناسب می باشد. رولبرینگ های کروی کف گرد می توانند علاوه بر بار محوری بار شعاعی را نیز تحمل کنند. برای بارهای سنگین محوری با جهت متغیر می توان از دو رولبرینگ استوانه ای کف گرد یا دو رولبرینگ کروی کف گرد که در کنار هم قرار میگیرند استفاده کرد.

بارهای ترکیبی

بار ترکیبی از یک شعاع محوری به همراه یک بار شعاعی تشکیل شده است که به طور همزمان عمل می کنند. توانایی حمل بار محوری یک بلبرینگ توسط تماس زاویه ی α تعیین می شود. هر چه این زاویه بزرگتر باشد بلبرینگ برای حمل بار محوری مناسب تر است. یک معیار برای زاویه ی تماس فاکتور محاسباتی Y می باشد که با افزایش زاویه ی تماس کاهش پیدا می کند. ظرفیت حمل بار محوری یک بلبرینگ شیار عمیق به طراحی داخلی و لقی داخلی آن بستگی دارد.

برای بارهای ترکیبی بلبرینگ تماس زاویه ای یک ردیفه، دو ردیفه و رولبرینگ مخروطی یک ردیفه کاربرد زیادی دارند. ولی بابرینگ شیار عمیق و رولبرینگ کروی نیز مناسب هستند (شکل 12) همچنین بلبرینگ خود تنظیم، رولبرینگ استوانه ای طرح NJ و NUP و رولبرینگ استوانه ای طرح NU  با رینگ زاویه دار HJ را می­توان برای بارهای ترکیبی که در آنها مقدار بار محوری نسبتا کم است، بکار برد (شکل 13).

بابرینگ تماس زاویه ای یک ردیفه، رولبرینگ مخروطی، رولبرینگ استوانه ای طرح NJ، رولبرینگ استوانه ای طرح NU به همراه رینگ زاویه دار HJ و رولبرینگ کروی کف گرد بار محوری را فقط در یک جهت تحمل می کنند و برای بار محوری دو جهته باید به همراه یک بیرنگ دیگر بکار برده شود. به همین علت بلبرینگ های یک ردیفه ی تماس زاویه ای در طرح چند منظوره برای نصب جفتی موجود می باشند. همچنین رولبرینگ های مخروطی را نیز می توان به صورت جفتی استفاده کرد.

وقتی مولفه ی بار محوری یک بار ترکیبی بزرگ باشد ممکن است از یک بیرینگ مجزا برای حمل بار محوری استفاده شود و بیرینگ دیگر بار شعاعی را تحمل کند. علاوه برا بیرینگ کف گرد بعضی بیرینگ های شعاعی نظیر بیرینگ شیار عمیق یا بلبرینگ چهار نقطه تماس برای این منظور مناسب است (شکل 14 ) .

برای اطمینان از اینکه این بیرینهگ تحت بار شعاعی قرار نمی گیرد رینگ خارجی آن باید با لقی شعاعی در نشیمنگاه نصب شود.

بار خمشی (Mopment load)

وقتی باری به صورت خارج از مرکز به بیرینگ وارد شود، یک ممان خمشی ایجاد میکند. بیرینگ های دو ردیفه نظیر بیرینگ های شیار عمیق و تماس زاویه ای دو ردیفه می توانند ممان خمشی را تحمل کنند ولی بلبرینگ ها ی تماس زاویه ای و رولبرینگ های مخروطی یک ردیفه به صورت جفتی جلو به جلو یا طرح بهتر پشت به پشت برای این منظور مناسب تر می باشد. (شکل 15)

عدم همراستایی

عدم همراستایی زاویه ای بین شفت و نمشیمنگاه به دخلیل خمش شفت تحت بار، عدم ماشین کاری دقیق نشیمنگاه و یا وقتی که طول شفت بین دو بیرینگ بلند می باشد ایجاد می شود.

بیرینگ های صلب (Rigid bearinds) نظیر بلبرینگ های شیار عمیق و رولبرینگ های استوانه ای نمی توانند هیچ گونه عدم همراستایی را تحمل کنند و یا فقط مقدار کمی از همراستایی را تحت بار تحمل می کنند. ولی بیرینگ های خود تنظیم نظیر بلبرینگ خود تنظیم، رولبرینگ کروی، رولبرینگ توریدال و رولبرینگ کروی کف گرد (شکل 16) می توانند عدم همراستایی ناشی از بارهای وارده در حین کارکرد و خطاهای ناشی از ماشین کاری و نصب لوله ی اولیه را تحمل کنند.

مقادیر مجاز عدم همراستایی ناشی از بارهای وارده در حین کارکرد و خطاهای ناشی از ماشین کاری و نصب اولیه را تحمل کنند. مقادیر مجاز عدم همراستایی برای هر نوع بیرینگ در بخش مربوط به آن بیرینگ آورده شده است. اگر عدم همراستایی از مقدار مجاز بیشتر باشد باید در طراحی چیدمان دقت بیشتری بکار رود. بلبرینگ های کف گرد با واشر نشیمنگاه و واشر تکیه گاه کروی، Y بیرینگ ها، و رولبرینگ های سوزنی خود تنظیم (شکل 17) می توانند عدم همراستایی اولیه ی ناشی از خطای ماشین کاری و نصب را تحمل کنند.

سرعت

سرعت کارکرد یک بیرینگ توسط دمای مجاز کارکرد محدود می شود. بیرینگ هایی که اصطکاک داخلی کم داشته و در نتیجه حرارت کمی در آنها تولید می شود. برای کاربردهایی که در آنها سرعت بالاست مجاز می باشد. با بلبرینگ های شیار عمیق و خود تنظیم (شکل 18) در شرایطی که بار شعاعی خاص وجود دارد، می توان به بالاترین سرعت دست یافت.

همچنین با بلبرینگ های تماس زاویه ای (شکل 19) در حالتی که بار ترکیبی وجود دارد می توان به بالاترین حد سرعت دست یافت.

این موضوع به خصوص در رابطه با بلبرینگ های تماس زاویه ای دقیق با بلبرینگ های شیار عمیق با ساچمه های سرامیکی صحت دارد.

حرکت بی سر و صدا

در بعضی کاربردهای معین نظیر الکتروموتورهای کوچک لوازم خانگی یا تجهیزات اداری سر و صدای ایجاد شده در حین کارکرد عامل مهمی در انتخاب بیرینگ است. بیرینگ های شیار عمیق خاصی برای این کاربرد ها تولید می شود.

سفتی

سفتی یک بیرینگ بر اساس تغییر شکل الاستیک آن تحت بارهای وارد شده مشخص می شود. معمولا این تغییر شکل ها کوچک و قابل صرف نظر کردن می باشد. در بعضی موارد خاص نظیر چیدمان بیرینگ های محور کارگیر ماشین های ابزار یا چیدمان بیرینگ های پنیون یک چرخنده، سفتی اهمیت زیادی دارد. به علت نوع تماس بین اجزای دورانی و رینگ ها، رولبرینگ ها نظیر رولبرینگ های استوانه ای و مخروطی (شکل 20) درجه ی سفتی بالاتری نسبت به بلبرینگ ها دارند.

سفتی بیرینگ ها را می توان با پیش بار کردن آنها افزایش داد.

جابجایی محوری

شفت و دیگر اجزای دورانی ماشین معمولا توسط یه بیرینگ ثابت (Locating Bearing) و یک بیرینگ شناور (Non-Locating Bearing) مهار می شوند.

بیرینگ ثابت شفت را در دو جهت محوری ثابت می کند. بیرینگ های مناسب برای این موقعیت، بیرینگ هایی هستند که توانایی تحمل بار ترکیبی را دارند. همچنین بیرینگ هایی که توانایی محوری داشته و به همخراه یک بیرینگ بکار می روند (یک بیرینگ برای تحمل بار رشعاعی و دیگری برای حمل بار محوری بکارب می رود) نیز مناسب می باشند.

بیرینگ شناور بهذ شفت اجازه ی حرکت محوری را می دهد و در نتیجه از ایجاد بار اضافی ناشی از استنباط حرارتی شفت جلوگیری می کند. مناسب ترین بیرینگ ها برای موقعیت شناور رولبرینگ سوزنی و رولبرینگ استوانه ای طرح NU و N  (شکل 21) می باشد.

طرح NJ رولبرینگ های استوانه ای و بعضی از طرح های بدون قفسه ی رولبرینگ های استوانه ای را می توان بکار برد.

در کاربردهایی که جابه جایی محوری نسبتا بزرگ است و همچنین عدم همراستایی وجود دارد رولبرینگ توریدال CARB مناسب ترین انتخاب برای موقعیت بیرینگ شناور می باشد. (شکل 22)

 

در تمام این بیرینگ ها حرکت محوری شفت نسبت به نشیمنگاه در داخل بیرینگ انجام می شود.

اگر از بیرینگ تفکیک ناپذیر (Non Separable)  نظیر بیرینگ شیار عمیق یا رولبرینگ کروی در موقعیت شناور استفاده شود (شکل 23) یکی از رینگ های بیرینگ باید انطباق لق (Loose fit) داشته باشد.

نصب و بیرون آوردن

رینگ داخلی استوانه ای

بیرینگ ها با رینگ داخلی استوانه ای و طرح قابل تفکیک (Separable)، خصوصا اگر انطباق تداخلی برای هر دو رینگ لازم باشد، راحت تر از بیرینگ ها با طرح تفکیک ناپذیر نصب و بیرون آورده می شوند. همچنین در شرایطی که نصب و بیرون آوردن بارها باید تکرار شود، بیرینگ های قابل تفکیک ترجیح داده می شوند، زیرا رینگ همراه با مجموعه ی قفسه و ساچمه ها یا رول ها را می توان به صورت مجزا از رینگ دیگر نصب کرد. بیرینگ ها با طرح قابل تفکیک شامل بیرینگ های چهار نقطه ی تماس، رولبرینگ های استوانه ای، سوزنی و مخروطی (شکل 24) و همچنین رولبرینگ ها و بلبرینگ های کف گرد است.

رینگ داخلی مخروطی

بیرینگ ها با رینگ داخلی مخروطی (شکل 25) را می توان به آسانی بروی شفت مخروطی یا شفت  استوانه ای به کمک یه غلاف واسطه یا غلاف بیرون کشیدنی (Withdrowel sleeve) (شکل 26) نصب کرد .

بیرینگ های آب بندی شده

انتخاب آب بندی برای کارکردصحیح بیرینگ بسیار حیاتی می باشد. بیرینگ های آب بندی شده در طرح های زیر تولید می شوند.

  • حفظ فلزی (شکل 27)
  • آب بند کم اصطکاک (Low Friction Seal) (شکل 28)
  • آب بند تماسی (Canact Seal) (شکل 29)

این بیرنگ ها از نظر اقتصادی و صرفه جویی در فضا بسیاری از مشکلات را حل می کنند. بیرینگ های زیر در محدوده ی وسیعی از ابعاد به صورت آب بندی شده تولید می شود.

  • بیرینگ های شیار عمیق
  • بلبرینگ های تماس زاویه ای
  • بلبرینگ های خود تنظیم
  • رولبرینگ های استوانه ای
  • رولبرینگ های سوزنی
  • رولبرینگ های کروی
  • رولبرینگ های توریدال CARB
  • رولرهای بادامکی
  • Y –بیرینگ ها و مجموعه ی Y –بیرینگ ها

تمام بیرینگ های آب بندی شده در طرفین از گریسی با کیفیت و مقدار مناسب پر شده اند.

 

 

 

مطلب فوق را میتوانید از طریق تلگرام با دوستان و همکاران خود به اشتراک بگذارید

پرسش و پاسخ "۲" مورد

avatar

۱۳۹۷/۱۲/۰۷ Mahdi zolfi

دلیل استفاده از یاتاقان ساچمه ای برای محورهای در معرض حرارت، چیست؟

avatar

با سلام، کلیت سوال شما مفهوم نیست ولی آنچه بنظر می رسد بخاطر اینکه در بلبرینگهای ساچمه ای محل تماس یک نقطه میباشد درحالی که در بلبرینگهای استوانه ای محل تماس یک خط میباشد در اثر حرارت و انبساط ناشی از آن امکان صدمه کاهش میابد. البته باید توجه کرد که این ویژگی به تنهای کافی نبوده و باید از بلبرینگ با لقی بالا (بزرگتر مساوی c3) استفاده کرد که فضای انبساط محیا باشد.


avatar

۱۳۹۷/۱۲/۰۶ امين مهدي پور،كارشناس تعميرات شركت نفت

با سلام احتراما روش انتخاب بيرينگهاي مشابه با قفسه از جنس هاي مختلف رو ميشه منبعي رو معرفي بفرماييد.با سپاس

avatar

با سلام، در مورد محل استفاده از شبکه با متریال مختلف می توانید از جنرال کاتالوگ skf استفاده نمایید. معمولا بلبرینگ های صنعتی شامل سه نوع شبکه به صورت زیر هستند:

a. pressed steel cage 

b.solid brass cage

c. poly-amide resin cage (nylon cage,TN cage)

قدرت تحمل نیروی آنها بصورت زیر است:

steel>brass>polyamide

معمولا هزینه ساخت بصورت زیر است:

brass>steel>polyamide

مزایای هریک بصورت زیر است:

معمولا شبکه آهنی برای کاربردهای با نیروی وارده بسیار و دمای کاری بالا استفاده میشود(بالای150) مانند صنایع نورد و دستگاه های سنگ خوردکن و حتی اگر این نوع از شبکه دیفرم شده و یا ترکی نیز داشته باشد بلبرینگ کارایی خود را از دست نمیدهد. 

شبکه برنجی در جذب شوک های ارتعاشاتی کارآمدتر است و از آنجا که جنس آن نرم تر است قابلیت خود روانکاری دارد. همچنین به نوعی خود تنظیم است اما بخاطر هزینه ساخت بالا و دانش کم بیشتر سازندگان شبکه آهنی تولید میکنند. 

شبکه فیبری نسبت به بقیه وزن بسیار کمی دارد و در جاهایی که نیرو و دما کم است مورد استفاده قرار میگیرد. و از آنجا که وزن کلی بلبرینگ در این نوع شبکه کم است بلبرینگ میتواند در دورهای بالا مورد استفاده قرار بگیرد این نوع بلبرینگ بیشتر درجاهایی که با آب سروکار داریم مانند پمپ ها استفاده میشود.


سوال خود را در اين قسمت مطرح كنيد

شما می توانید همین حالا برای مشاوره با کارشناسان مجرب ما اقدام کنید