نحوه انتخاب بلبرینگ

امروزه انواع مختلفی از بلبرینگ ها وجود دارد که اطلاعات بسیار کمی در مورد تفاوت بین آنها وجود دارد.شاید از خود پرسیده باشید "کدام بلبرینگ برای برنامه شما بهتر است؟"یا "چگونه بلبرینگ را انتخاب کنم؟"این مقاله به شما کمک می کند به این سوالات پاسخ دهید.
اول از همه، باید بدانید که بیشتر یاتاقان های دارای عنصر نورد به دو گروه بزرگ تقسیم می شوند:

بلبرینگ
بلبرینگ غلتکی
در این گروه‌ها، زیرمجموعه‌هایی از یاتاقان‌ها وجود دارند که دارای ویژگی‌های منحصربه‌فرد یا طراحی‌های بهینه‌شده برای افزایش عملکرد هستند.
در این مقاله، ما چهار نکته را که باید در مورد برنامه خود بدانید تا بتوانید نوع مناسب بلبرینگ را انتخاب کنید، پوشش خواهیم داد.

بار باربری و ظرفیت بار را پیدا کنید
بارهای باربری معمولاً به عنوان نیروی واکنشی که یک جزء بر روی یاتاقان هنگام استفاده وارد می کند تعریف می شود.
هنگام انتخاب بلبرینگ مناسب برای کاربرد خود، ابتدا باید ظرفیت بار برینگ را پیدا کنید.ظرفیت بار میزان باری است که یک بلبرینگ می تواند تحمل کند و یکی از مهمترین فاکتورها در انتخاب بلبرینگ است.
بارهای باربر می توانند محوری (تراست)، شعاعی یا ترکیبی باشند.
بار باربر محوری (یا رانشی) زمانی است که نیرو با محور شفت موازی باشد.
بار یاتاقان شعاعی زمانی است که نیرو بر محور عمود باشد.سپس یک بار باربری ترکیبی زمانی است که نیروهای موازی و عمود بر نیروی زاویه ای نسبت به شفت ایجاد می کنند.

چگونه بلبرینگ ها بارها را توزیع می کنند
بلبرینگ ها با توپ های کروی طراحی شده اند و می توانند بارها را در یک سطح متوسط ​​توزیع کنند.آنها تمایل دارند برای بارهای کوچک تا متوسط ​​بهتر کار کنند و بارها را از طریق یک نقطه تماس پخش می کنند.
در زیر یک مرجع سریع برای نوع بار بلبرینگ و بهترین بلبرینگ برای کار آورده شده است:
بارهای شعاعی (عمود بر محور) و بارهای سبک: بلبرینگ های شعاعی (همچنین به عنوان بلبرینگ های شیار عمیق نیز شناخته می شوند) را انتخاب کنید.یاتاقان های شعاعی از رایج ترین انواع بلبرینگ در بازار هستند.
بارهای محوری (تراست) (موازی با شفت): بلبرینگ های رانش را انتخاب کنید
بارهای ترکیبی، شعاعی و محوری: یک یاتاقان تماس زاویه ای را انتخاب کنید.توپ ها با زاویه ای با مسیر مسابقه تماس می گیرند که بارهای ترکیبی را بهتر تحمل می کند.
بلبرینگ غلتکی و باربری
رولبرینگ‌ها با غلتک‌های استوانه‌ای طراحی شده‌اند که می‌توانند بارها را در سطح بزرگ‌تری نسبت به بلبرینگ‌ها توزیع کنند.آنها تمایل دارند برای کاربردهای بارهای سنگین بهتر کار کنند.

در زیر یک مرجع سریع برای نوع بار باربری و بهترین رولبرینگ برای کار آورده شده است:
بارهای شعاعی (عمود بر محور): رولبرینگ های استوانه ای استاندارد را انتخاب کنید
بارهای محوری (تراست) (موازی با شفت): یاتاقان های رانش استوانه ای را انتخاب کنید
بارهای ترکیبی، شعاعی و محوری: یک غلتک مخروطی انتخاب کنید
سرعت های چرخشی
سرعت چرخش برنامه شما عامل بعدی است که باید هنگام انتخاب بلبرینگ به آن توجه کنید.
اگر برنامه شما با سرعت های چرخشی بالا کار می کند، یاتاقان توپ معمولاً انتخاب ارجح است.آنها در سرعت های بالاتر عملکرد بهتری دارند و محدوده سرعت بالاتری نسبت به یاتاقان های غلتکی ارائه می دهند.
یکی از دلایل این است که تماس بین عنصر نورد و مسیرهای مسابقه در یک بلبرینگ به جای یک خط تماس، مانند رولبرینگ، یک نقطه است.از آنجایی که عناصر نورد هنگام غلتیدن بر روی سطح به داخل راهرو فشار می‌آورند، تغییر شکل سطح بسیار کمتری در بارهای نقطه‌ای ناشی از بلبرینگ‌ها رخ می‌دهد.

نیروی گریز از مرکز و بلبرینگ
یکی دیگر از دلایلی که یک بلبرینگ برای کاربردهای با سرعت بالا بهتر است، نیروهای گریز از مرکز است.نیروی گریز از مرکز به عنوان نیرویی تعریف می شود که جسمی را که در اطراف مرکز حرکت می کند به بیرون فشار می دهد و از اینرسی جسم ناشی می شود.
نیروی گریز از مرکز اصلی ترین عامل محدود کننده سرعت یاتاقان است زیرا به بارهای شعاعی و محوری روی یاتاقان تبدیل می شود.از آنجایی که یاتاقان های غلتکی جرم بیشتری نسبت به بلبرینگ دارند، یاتاقان غلتکی نیروی گریز از مرکز بالاتری نسبت به یاتاقان های ساچمه ای با همان اندازه تولید می کند.

کاهش نیروی گریز از مرکز با مواد گلوله های سرامیکی
گاهی اوقات سرعت یک برنامه بالاتر از رتبه سرعت یک بلبرینگ است.
اگر این اتفاق بیفتد، یک راه حل ساده و رایج این است که مواد بلبرینگ را از فولاد به سرامیک تغییر دهید.این اندازه یاتاقان را ثابت نگه می دارد، اما تقریباً 25٪ امتیاز سرعت بالاتری را ارائه می دهد.از آنجایی که مواد سرامیکی سبک تر از فولاد هستند، توپ های سرامیکی نیروی گریز از مرکز کمتری برای هر سرعت معین تولید می کنند.

برنامه های پرسرعت با بلبرینگ های تماس زاویه ای بهترین کار را دارند
بلبرینگ های تماس زاویه ای بهترین انتخاب بلبرینگ برای کاربردهای با سرعت بالا هستند.یکی از دلایل این است که توپ ها کوچکتر هستند و توپ های کوچکتر وزن کمتری دارند و هنگام چرخش نیروی گریز از مرکز کمتری تولید می کنند.یاتاقان های تماس زاویه ای همچنین دارای یک پیش بار داخلی بر روی یاتاقان هستند که با نیروهای گریز از مرکز کار می کند تا به درستی توپ ها را در یاتاقان بچرخاند.
اگر در حال طراحی یک برنامه کاربردی با سرعت بالا هستید، باید یک بلبرینگ با دقت بالا، معمولاً در کلاس دقت ABEC 7 بخواهید.
یک یاتاقان با دقت پایین‌تر نسبت به یک یاتاقان با دقت بالا، «اتاق تکان دادن» ابعادی بیشتری دارد.بنابراین، هنگامی که از یاتاقان در سرعت های بالا استفاده می شود، توپ ها به سرعت با قابلیت اطمینان کمتر بر روی مسیر یاتاقان می چرخند که می تواند منجر به خرابی یاتاقان شود.
بلبرینگ‌های با دقت بالا با استانداردهای سخت‌گیرانه تولید می‌شوند و هنگام تولید انحراف بسیار کمی از مشخصات دارند.بلبرینگ‌های با دقت بالا برای برنامه‌هایی که سریع پیش می‌روند قابل اعتماد هستند زیرا تعامل خوب توپ و مسیر مسابقه را تضمین می‌کنند.

ریزش و استحکام یاتاقان
خروجی یاتاقان مقداری است که یک شافت هنگام چرخش از مرکز هندسی خود به دور آن می چرخد.برخی از برنامه ها، مانند دوک های ابزار برش، تنها اجازه می دهند تا یک انحراف کوچک در اجزای چرخان آن رخ دهد.
اگر برنامه‌ای مانند این را مهندسی می‌کنید، یک بلبرینگ با دقت بالا انتخاب کنید زیرا به دلیل تحمل‌های سختی که یاتاقان برای آن ساخته شده است، خروجی‌های کوچک‌تری از سیستم ایجاد می‌کند.
صلبیت یاتاقان، مقاومت در برابر نیرویی است که باعث انحراف شفت از محور خود می شود و نقش کلیدی در به حداقل رساندن خروج شفت دارد.استحکام یاتاقان از تعامل عنصر نورد با مسیر مسابقه ناشی می شود.هر چه عنصر نورد بیشتر به داخل راهرو فشار داده شود و باعث تغییر شکل الاستیک شود، سفتی بالاتر است.

صلبیت یاتاقان معمولاً به صورت زیر طبقه بندی می شود:
سختی محوری
صلبیت شعاعی
هر چه سفتی یاتاقان بالاتر باشد، نیروی بیشتری برای حرکت شفت در هنگام استفاده لازم است.
بیایید ببینیم که چگونه این با یاتاقان های تماس زاویه ای دقیق کار می کند.این یاتاقان‌ها معمولاً با یک افست تولیدی بین مسیر داخلی و خارجی عرضه می‌شوند.هنگامی که یاتاقان‌های تماس زاویه‌ای نصب می‌شوند، آفست حذف می‌شود که باعث می‌شود توپ‌ها بدون هیچ نیروی اعمالی خارجی به داخل راهرو فشار بیاورند.این پیش بارگذاری نامیده می شود و این فرآیند سفتی یاتاقان را حتی قبل از اینکه یاتاقان نیروی اعمالی را ببیند، افزایش می دهد.

بلبرینگ روانکاری
دانستن نیازهای روانکاری بلبرینگ برای انتخاب بلبرینگ مناسب مهم است و باید در مراحل اولیه طراحی برنامه مورد توجه قرار گیرد.روغن کاری نامناسب یکی از شایع ترین دلایل خرابی بلبرینگ است.
روغن کاری یک لایه روغن بین عنصر نورد و مسیر بلبرینگ ایجاد می کند که به جلوگیری از اصطکاک و گرمای بیش از حد کمک می کند.
رایج ترین نوع روانکاری گریس است که از روغنی با عامل غلیظ کننده تشکیل شده است.عامل غلیظ کننده روغن را در جای خود نگه می دارد، بنابراین از یاتاقان خارج نمی شود.همانطور که توپ (بلبرینگ) یا غلتک (برینگ غلتکی) روی گریس می چرخد، عامل غلیظ کننده جدا می شود و فقط لایه روغن بین عنصر نورد و مسیر یاتاقان گیر می ماند.پس از عبور عنصر نورد، روغن و عامل غلیظ کننده دوباره به هم می پیوندند.
برای کاربردهای با سرعت بالا، دانستن سرعتی که روغن و غلیظ کننده می توانند جدا شوند و دوباره به هم بپیوندند مهم است.این مقدار کاربرد یا تحمل n*dm نامیده می شود.
قبل از انتخاب گریس، باید مقدار ndm برنامه های کاربردی خود را پیدا کنید.برای انجام این کار، RPM های برنامه های خود را در قطر مرکز توپ ها در یاتاقان (dm) ضرب کنید.مقدار ndm خود را با مقدار حداکثر سرعت گریس که در برگه داده قرار دارد مقایسه کنید.
اگر مقدار n*dm شما بالاتر از مقدار حداکثر سرعت گریس در برگه داده باشد، گریس قادر به روانکاری کافی نخواهد بود و خرابی زودرس رخ خواهد داد.
یکی دیگر از گزینه‌های روانکاری برای کاربردهای با سرعت بالا، سیستم‌های مه‌آلود روغن هستند که روغن را با هوای فشرده مخلوط می‌کنند و سپس آن را در فواصل اندازه‌گیری شده به مسیر بلبرینگ تزریق می‌کنند.این گزینه از روانکاری گریس هزینه بیشتری دارد زیرا به یک سیستم اختلاط و اندازه گیری خارجی و هوای فشرده فیلتر شده نیاز دارد.با این حال، سیستم‌های مه‌آلود روغن به یاتاقان‌ها اجازه می‌دهند با سرعت‌های بالاتر کار کنند در حالی که گرمای کمتری نسبت به یاتاقان‌های روغنی تولید می‌کنند.
برای کاربردهای با سرعت کمتر، حمام روغن رایج است.حمام روغن زمانی است که بخشی از یاتاقان در روغن غوطه ور می شود.برای یاتاقان‌هایی که در محیط‌های شدید کار می‌کنند، می‌توان از روان‌کننده خشک به‌جای روان‌کننده‌های مبتنی بر نفت استفاده کرد، اما طول عمر یاتاقان معمولاً به دلیل ماهیت شکسته شدن لایه روان‌کننده در طول زمان کوتاه‌تر می‌شود.چند فاکتور دیگر نیز وجود دارد که باید در هنگام انتخاب روانکار برای کاربرد خود در نظر گرفته شود، به مقاله عمیق ما "هر آنچه که باید در مورد روغن کاری بلبرینگ بدانید" مراجعه کنید.

خلاصه: نحوه انتخاب بلبرینگ
نحوه انتخاب بلبرینگ مناسب برای برنامه خود:

بار باربری و ظرفیت بار را پیدا کنید
ابتدا نوع و میزان باربری که برنامه شما روی بلبرینگ قرار می دهد را بدانید.بارهای کوچک تا متوسط ​​معمولاً با بلبرینگ ها بهترین کار را دارند.کاربردهای بارهای سنگین معمولاً با رولبرینگ ها بهترین کار را دارند.

سرعت چرخش برنامه خود را بدانید
سرعت چرخش برنامه خود را تعیین کنید.سرعت‌های بالا (RPM) معمولاً با بلبرینگ‌ها و سرعت‌های پایین‌تر معمولاً با یاتاقان‌های غلتکی بهترین کار را دارند.

فاکتور در خروجی و صلبیت یاتاقان
شما همچنین می خواهید تعیین کنید که برنامه شما چه نوع runout را می دهد.اگر برنامه اجازه می دهد فقط انحرافات کوچک رخ دهد، یاتاقان توپ به احتمال زیاد بهترین انتخاب شما خواهد بود.

روغن کاری مناسب برای نیازهای بلبرینگ خود را پیدا کنید
برای کاربردهای با سرعت بالا، مقدار n*dm خود را محاسبه کنید، و اگر از حداکثر سرعت گریس بیشتر باشد، گریس قادر به روانکاری کافی نخواهد بود.گزینه های دیگری مانند مه پاش روغن وجود دارد.برای کاربردهای کم سرعت، حمام روغن انتخاب خوبی است.
سوالات؟مهندسان ما در محل ما دوست دارند با شما آشنا شوند و به شما کمک کنند تا بهترین یاتاقان را برای برنامه خود انتخاب کنید.