بلبرینگ (Ballbearing)

مطابق شکل 1، بخش داخلی بلبرینگ بر روی محور (شفت) نصب می‌گردد و بخش بیرونی آن در داخل پوسته ماشین یا دستگاه موردنظر قرار می‌گیرد. این ساختار مهندسی، ضمن کنترل دقیق لقی شعاعی محور، نیروی اصطکاک را به حداقل ممکن می‌رساند تا دوران به سهولت انجام شود.

شناخت دقیق اجزای بلبرینگ و تفاوت عملکردی رینگ‌ها و ساچمه‌ها، اولین قدم برای انتخاب صحیح قطعه در کاربردهای مختلف است؛ از قطعات حساس صنعتی گرفته تا مشاهده عکس بلبرینگ ماشین برای تعویض قطعات خودرویی، درک این مکانیزم برای هر تکنسینی ضروری است.

انواع بلبرینگ و رولبرینگ؛ از مدل‌های صنعتی تا بلبرینگ‌های خودرویی

دسته‌بندی‎‌های مختلفی برای بلبرینگ‌ها توسط شرکت‌های سازنده بلبرینگ ارائه شده است که در ذیل به تشریح آن پرداخته می‌شود.بلبرینگ‌های کف‌گرد برای تحمل بارهای محوری خالص طراحی شده‌اند. از آنجایی که این دسته تنوع بسیار زیادی در طراحی رینگ‌ها دارند، پیشنهاد می‌کنیم راهنمای اختصاصی بلبرینگ یا رولبرینگ کف‌گرد را مشاهده کنید.و همچنین رولبرینگ‌ها برخلاف بلبرینگ‌ها از اجزای غلتشی استوانه‌ای یا مخروطی استفاده می‌کنند و برای تحمل بارهای بسیار سنگین طراحی شده‌اند. برای آشنایی با لیست کامل مدل‌های این دسته، مقاله تخصصی انواع رولبرینگ و کاربرد آن‌ها را مطالعه کنید.

• بلبرینگ شیار عمیق (Deep Groove Ball Bearing)؛ پرکاربردترین مدل در صنعت و خودرو

  این نوع بلبرینگ‌ها در واقع ساده‌ترین نوع می‌باشند که عمدتا برای تحمل بارهای شعاعی تولید و عرضه می‌شوند. شکل 3 نوع شیار عمیق را نشان می‌دهد.

شکل 3-بلبرینگ‌شیار عمیق بدون درپوش

مطابق شکل 3، این بلبرینگ که ساده‌ترین نوع، بدون درپوش می‌باشد  بنابراین حین عملکرد نمی‌تواند روغن و گریس را در فضای بین رینگ داخلی و بیرونی حفظ کند و نیاز است که به طور دائم در محیطی آغشته به روغن یا گریس به کار ادامه دهد.

شکل 4- قفسه نگهدارنده ساچمه‌ها

به منظور افزایش بهره‎‌وری بلبرینگ‌ها و طول عمر آنها، مطابق شکل 5 از دو درپوش در طرفین آنها استفاده می‌شود. وجود این درپوش‌ها باعث می‌شود که ضمن پیشگیری از نفوذ گرد و خاک، رطوبت و ناخالصی به منطقه اصلی بلبرینگ، از خروج گریس روانکار بلبرینگ هم پیشگیری شود.

شکل 5- بلبرینگ‌شیار عمیق درپوش‌دار

• بلبرینگ با تماس زاویه‌ای (Angular Contact)؛ متخصص تحمل بارهای ترکیبی

در مواردی که انتظار تحمل نیروهای شعاعی زیاد و محوری کم وجود دارد از بلبرینگ با تماس زاویه‌ای استفاده می‌شود. همانگونه که در شکل 6 ملاحظه می‌شود وجود لبه داخلی در سمت چپ رینگ بیرونی و لبه بیرونی در سمت راست رینگ داخلی باعث شده است که این بلبرینگ علاوه بر تحمل نیروهای شعاعی، قادر به تحمل نیروهای محوری به سمت چپ نیز باشد در حالیکه به دلیل عدم وجود در سمت‌های مخالف آنچه که در بالا ذکر شد، این بلبرینگ قادر به تحمل و کنترل نیروهای محوری به سمت راست نمی‌باشد و از اینرو این بلبرینگ در واقع نوعی با تماس زاویه‌ای یکطرفه می‌باشد.

شکل 6- بلبرینگ‌با تماس زاویه‌ای یکطرفه

بلبرینگ چرخ‌های خودرو مطابق شکل 7 یکی از نمونه‌های استفاده از بلبرینگ‌های با تماس زاویه‌ای می باشد که قادر هستند نیروهای شعاعی ناشی از وزن بدنه خودرو و همچنین نیروهای محوری ناشی از حرکت خودرو در پیچ جاده را به راحتی تحمل کنند.

شکل 7- استفاده از بلبرینگ‌های با تماس زاویه‌ای در توپی چرخ خودرو

• بلبرینگ چهار نقطه تماس (Four-Point Contact)؛ بهینه‌سازی فضا و عملکرد

  این نوع بلبرینگ در واقع شبیه همان بلبرینگ با تماس زاویه‌ای می‌باشد که قادر به تحمل نیروهای محوری در هر دو جهت می‌باشد. شکل شماتیک این نوع بلبرینگ در شکل 8 نشان داده شده است.

شکل 8- بلبرینگ‌چهار نقطه تماس

تصویر کلی این نوع در شکل 9 نمایش داده شده است.

شکل 9- بلبرینگ‌چهار نقطه تماس

لازم به توضیح است که برای افزایش قابلیت تحمل بارهای شعاعی و محوری بلبرینگ، بعضا از بلبرینگ‌های دوردیفه مطابق شکل 10 استفاده می‌شود. بدیهی است که با افزایش تعداد ردیف ساچمه‌ها، در بلبرینگ‌های شیار عمیق، قابلیت تحمل بار شعاعی و در بلبرینگ‌های با تماس زاویه‌ای و چهار نقطه تماس قابلیت تحمل بارهای شعاعی و محوری افزایش می‌یابد.

شکل 10- بلبرینگ‌دوردیفه

• بلبرینگ خودتنظیم (Self-aligning)؛ راه‌حل نهایی برای ناهمراستایی شفت

  در برخی موارد، محور دستگاه‌ها یا ماشین‌ها با بدنه یا پوسته دستگاه و ماشین تراز و هم‌راستا نمی‌شود و بعضا محور در حین کار دچار انحراف زاویه‌ای می‌شود، در این موارد بلبرینگ‌های خودتنظیم بهترین گزینه برای پوشش دادن ‌هم‌راستایی محور می‌باشند و در این حالت از اعمال بارهای ترکیبی که باعث خستگی و تخریب زودهنگام بلبرینگ می شود پیشگیری می‌شود. شکل 11 نوع دو ردیفه خودتنظیم این قطعه را نشان می‌دهد.

شکل 11- بلبرینگ‌دو ردیفه خودتنظیم

همانگونه که در شکل 10 قابل ملاحظه می‌باشد، رینگ بیرونی این نوع بلبرینگ، دارای شیار کروی می‌باشد به نحوی که علاوه بر انحنای محیطی که راهنمای دوران محیطی راحت ساچمه‌ها است دارای انحنایی در راستای پهنای رینگ بیرونی نیز است که این موضوع باعث می‌شود رینگ داخلی به همراه ساچمه‌ها و قفسه بتوانند نسبت به رینگ بیرونی در زاویه دلخواه قرار گیرند.
این موضوع باعث می‌شود امکان تغییرات زاویه محدود محور نسبت به پوسته ماشین یا دستگاه ایجاد شود و از اعمال بار خمشی به محور و بلبرینگ جلوگیری شود و نهایتا دوران محور تسهیل گردد ضمن آنکه طول عمر بلبرینگ نیز افزایش می‌یابد و از داغ شدن بیش از حد آن نیز پیشگیری می‌شود.

راهنمای تخصصی نحوه انتخاب بلبرینگ؛ معیارهای کلیدی برای خرید بهینه

در بخش‌های مختلف ماشین‌آلات، نیاز به شناخت، افزایش آگاهی بررسی، تحلیل عمیق پارامترهای مختلفی به شرح ذیل می‌باشد:

• تحلیل فضای در دسترس؛ انتخاب بر اساس قطر شفت و محفظه

  یکی از مهمترین پارامترهای انتخاب مناسب، فضای موجود به منظور سرویس، باز کردن و نصب کردن بلبرینگ و متعلقات آن می‌باشد به نحوی که با کاهش فضای در دسترس، امکان مانور کاهش یافته و طبیعتا آسیب‌های جدی به بلبرینگ، محور و ماشین وارد می‌گردد.

• نوع و میزان بار؛ تفکیک بارهای شعاعی، محوری و ترکیبی

  نوع بارگذاری(شعاعی، محوری و ترکیبی) میزان بار اعمالی به بلبرینگ، کلیدی‌ترین عامل در انتخاب مناسب می‌باشد به نحوی که عدم رعایت این موضوع باعث کاهش جدی طول عمر قطعه و نهایتا متوقف شدن ماشین‌آلات می‌گردد.

• جبران عدم هم‌راستایی؛ انتخاب بلبرینگ‌های خودتنظیم برای انحراف شفت

  از آنجایی که محورها به طور کلی دارای سه نوع عدم هم‌راستایی موازی، زاویه‌ای و ترکیبی می‌باشند، چنانچه میزان عدم هم‌راستایی محوری که بلبرینگ قرار است بر روی آن نصب گردد در نظر گرفته نشود، بلبرینگ و اجزای آن تحت بارهای خمشی در صفحات مختلف قرار گرفته و باعث می‌شود که اصطکاک داخلی آن افزایش و نهایتا دمای آن افزایش و در اثر اعمال نیروهای ضربه‌ای سایش در آن شروع گردد که منجر به کاهش جدی طول عمر آن می‌شود

• کلاس دقت و تلرانس؛ انتخاب بر اساس حساسیت عملکردی دستگاه

  بلبرینگ‌های با لقی کمتر و دقت بالاتر طبیعتا دارای قیمت بالایی می‌باشند و نصب آنها در موقعیت‌های معمولی علاوه بر افزایش هزینه منجر به کاهش طول عمر آنها نیز می‌گردد، لذا حتما باید در فرآیند انتخاب، دقت ابعادی موجود را با دقت ابعادی موردنیاز هماهنگ کرد.

• سرعت دوران (RPM)؛ محدودیت‌های سرعت در بلبرینگ و رولبرینگ

  با افزایش دور محور، طبیعتا میزان تولید حرارت توسط بلبرینگ نیز افزایش می‌یابد که منجر به انبساط اجزای آن می‌گردد و نهایتا طول عمر آن را کاهش می‌دهد. از اینرو هنگام انتخاب مناسب باید به تعداد دوران محور در دقیقه توجه کافی داشت به نحوی که با افزایش دور محور، باید از بلبرینگ‌های با دقت بالا استفاده کرد.

• لرزش و صدا؛ انتخاب کدهای سری CM برای موتورهای الکتریکی بی‌صدا

  با توجه به جایگاه استفاده از بلبرینگ، انتظار و توقع تولید صدا از آن نیز دستخوش تغییر می‌شود. به طور مثال قطعا انتظار می‌رود که بلبرینگ یک ماشین جاروبرقی یا لباسشویی حداقل صدا را تولید کند در حالیکه تولید صدای بلبرینگ‌های آسیاب کارخانه سیمان حائز اهمیت جدی نمی‌باشد چرا که محوطه آسیاب سیمان حاوی سروصداهای بسیار زیاد می‌باشد و صدای بلبرینگ در آن صداها به صورت کامل محو و نابود می‌شود. لذا حین انتخاب باید به این نکته مهم به صورت جدی توجه داشت تا در چه موقعیتی از نوع مناسب آن استفاده گردد.

• سختی و صلبیت اجزا؛ افزایش پایداری در بارهای سنگین

  میزان تغییرشکل اجزای تحت بار بسیار حائز اهمیت می‌باشد به نحوی که در صورت تغییرشکل بیش از حد اجزا، مشکلات عمده‌ای برای بلبرینگ، محور و نهایتا ماشین‌آلات ایجاد می‌شود. بدین منظور بعضا بلبرینگ‌ها را با پیش‌بار مشخصی نصب و در محل خود سفت می‌کنند تا میزان سختی بلبرینگ افزایش یافته و میزان انعطاف‌پذیری آن تحت بار کاهش یابد.

• جابه‌جایی و حرکت محوری؛ مدیریت انبساط حرارتی شفت

  سوال اصلی اینجاست که میزان حرکت محوری محورها به دلیل انبساط حرارتی یا نیروهای محوری چگونه باید کنترل شود. لذا هنگام انتخاب، باید به میزان و نحوه حرکت محوری محور، توجه داشت و متناسب با میزان نیرو و جابجایی محوری، قطعه مناسب را انتخاب کرد.

• سهولت در نصب و پیاده‌سازی؛ بررسی سوراخ‌های استوانه‌ای و مخروطی

  از آنجایی که باز کردن و بستن بلبرینگ‎‌ها عمدتا نیاز به ابزارهای خاص و دقیق دارد لذا نحوه و تعداد دفعات باز و بست، پارامتری مهم برای انتخاب می‌باشد.

• سیستم آب‌بندی؛ محافظت در برابر گردوغبار و نشت روانکار

  با توجه به محیطی که بلبرینگ قرار است در آن محیط کار کند باید بلبرینگ به آببند خاص آن شرایط انتخاب کرد. به طور مثال اگر بلبرینگی قرار است در شرایط اسیدی کار کند حتما باید آببند آن به نحوی باشد که از نفوذ اسید و بخارات آن به داخل قطعه جلوگیری کند تا افزایش طول عمر آن را به دنبال داشته باشد. نصب اشتباه یا عدم روانکاری صحیح، عامل ۸۰٪ خرابی‌های زودهنگام است. آموزش تصویری و گام‌به‌گام سرویس قطعات را در مقاله نحوه نگهداری و باز و بستن بلبرینگ دنبال کنید.