بلبرینگ چیست؟

بلبرینگ چیست؟

بلبرینگ از دو کلمه ball وbearing  تشکیل شده است. در زبان فارسی به معنای یاتاقان توپی می باشد. بلبرینگ‌ها نوعی از یاتاقان‌های غلتشی هستند که بار را حمل می‌کنند، اصطکاک را کاهش می‌دهند. برای مثال، چرخش اجسام سنگین و حرکت آن‌ها مانند چرخ‌های اتومبیل به واسطه بلبرینگ‌ها امکان‌پذیر می‌شود. البته بلبرینگ‌ها در قسمت‌های مختلف خودرو که امکان ایجاد اصطکاک وجود دارد، به کار می‌روند.

طرز کار بلبرینگ

در بلبرینگ‌ها بار از لایه خارجی به گوی‌ها منتقل می‌شود و از گوی‌ها فشار به لایه داخلی منتقل می‌گردد. کروی‌بودن گوی‌ها باعث شده نقطه تماس آنها با لایه‌های درونی و بیرونی بسیار کوچک باشد در نتیجه می‌توانند بسیار نرم حرکت کنند، از سوی دیگر با توجه به کوچک بودن محل تماس آنها با هم اگر فشار بیش از حدی به ساچمه‌ها وارد شود می‌تواند موجب تغییرشکل یا خردشدن آن گردد؛ برای حل این مشکل می توان از یاتاقان‌های غلطکی یا یاتاقان‌های غلطکی مخروطی‌شکل استفاده کرد.

انواع بیرینگ‌:

1- بلبرینگ شیار عمیق (Deep Groove Ball Bearings): این نوع بلبرینگ پرکاربرد ترین بیرینگ مورد استفاده در صنعت است و توانایی تحمل بارهای شعاعی و مقدار کمی بارهای محوری را داراست، دلیل نامگذاری این بلبرینگ به خاطر وجود شیار با شعاع متناسب با شعاع ساچمه‌ها در دو حلقه(رینگ) داخلی و خارجی برای هدایت ساچمه‌ها می‌باشد.

2- بلبرینگ تماس زاویه‌ای (Angular Contact Ball Bearings): این نوع بیرینگ برای تحمل همزمان بار شعاعی و محوری طراحی شده است، همچنین هرچقدر میزان زاویه تماس بیشتر شود میزان بار محوری قابل تحمل افزایش می‌یابد. و در انواع تک ردیفه، دو ردیفه و چهار نقطه تماسی وجود دارند.

3- بلبرینگ و رولبرینگ خود تنظیم (Self-Aligning Bearings): این نوع بیرینگ برای کاربرد در شرایط ناهمراستایی شفت طراحی شده است و این مسئله در عملکرد این نوع بیرینگ‌ها مشکل ساز نخواهد بود.

4- بلبرینگ و رولبرینگ کف‌گرد (Thrust Bearing): این نوع بیرینگ‌ها برای تحمل نیروی محوری زیاد طراحی شده‌اند، این نوع بیرینگ مناسب تحمل بار شعاعی نمی‌باشد.

5- رولبرینگ استوانه‌ای (Cylindrical Roller Bearings): این نوع رولبرینگ یکی از پرکاربردترین نوع بیرینگ‌های صنعتی است که برای تحمل مقادیر زیاد نیروی شعاعی طراحی شده اند. به طور کلی به دو دسته رولبرینگهای شناور و غیر شناور تقسیم بندی می‌شوند. رولبرینگهای شناور دارای توانایی تحمل بار محوری از دو جهت اند، اما رولبرینگهای غیر شناور توانایی تحمل بار محوری از یک جهت را دارند.

6- رولبرینگ سوزنی (Needle Roller Bearings): این نوع بیرینگ متعلق به دسته بندی رولبرینگ استوانه‌ای است، و همانند رولبرینگ استوانه‌ای از المان‌های گردنده استوانه‌ای استفاده می‌شود که نسبت قطر به طول آنها از 1به 2.5 تا 1 به 10 متغییر است. این نوع بیرینگ برای تحمل بار شعاعی طراحی شده اند و به طور معمول برای نصب در موقعیتهایی که محدودیت فضا برای نصب بیرینگ وجود دارد استفاده می‌شوند.

7- رولبرینگ بشکه‌ای (CARB toroidal Roller bearings): این نوع بیرینگ‌ها نوعی از بیرینگهای استوانه‌ای محسوب می‌شوند، همچنین در بیرینگهای خود تنظیم نیز از این نوع رولر استفاده می‌شود.

8- رولبرینگ مخروطی (Tapered Roller Bearing): این نوع بیرینگ برای تحمل ترکیبی بارهای محوری و شعاعی استفاده می‌شود.

مواد مورد استفاده در ساخت توپ های بلبرینگ

مواد مورد استفاده برای ساخت توپ های بلبرینگ بسیار متفاوت است و عمدتاً بر روی مواد حلقه متمرکز است. که به ما اطمینان از هماهنگی فعل و انفعال قفس، حلقه بیرونی و حلقه داخلی در سیستم بلبرینگ را می دهد. معمولاً زمانی گرم کردن یا خنک کردن یاتاقان ها مهم است که درگیر کار باشد. ویژگی های بلبرینگ درحال کار از اهمیت بالایی برخوردار است. متداول ترین موادی که برای ساخت بلبرینگ استفاده می شود با توجه به ارتباط آنها با مواد حلقه در زیر ذکر شده است:

فولاد بلبرینگ 1.3505/100Cr6

خواص گوی های فولادی کروم آنها را برای تولید بلبرینگ ها مناسب می کند زیرا آنها اجزای پایداری را ایجاد می کنند که در عملکرد های مداوم، مقاوم و بادوام هستند. توپ هایی که از فولاد غلتکی ساخته شده اند بادوام و مستحکم هستند. آنها در برابر خوردگی حساس نیستند و غلتک های سوزنی و غلتک های استوانه ای از این ماده ساخته شده اند. این ماده برای بلبرینگ های فلزی استفاده می شود. برای این نوع بلبرینگ ها اغلب از توپ های ساخته شده از فولاد سخت شده استفاده می شود. ماده ای که اغلب استفاده می شود فولاد کروم است که ترکیبی از حدود 1٪ کربن و 1.5٪ کروم دارد.

فولاد ضد زنگ 1.4401 و 14401

ماده برای بلبرینگ های ساخته شده از پلاستیک استفاده می شود. این توپ های فولادی ضد زنگ سخت نمی شوند. آنها به طور استثنایی در برابر خوردگی مقاومت می کنند و همچنین در برابر آب شور و قلیایی مقاومت می کنند. گلوله های فولادی سخت شده نباید برای بلبرینگ های پلاستیکی استفاده شوند. مواد مورد استفاده در حلقه پلاستیکی حداکثر بار مجاز برای بلبرینگ های پلاستیکی را محدود می کند. توپ های فولادی ضد زنگ ارزان تر از توپ های شیشه ای هستند.

شیشه سودا-آهک

هنگامی که به یک بلبرینگ بدون فلز نیاز است، این زمانی است که توپ های شیشه ای وارد بازی می شوند. گلوله های شیشه ای نیز زمانی استفاده می شوند که مقاومت شیمیایی بلبرینگ بالا باشد. شیشه سودا آهک برای ساخت بطری ها، شیشه های مسطح، لیوان های نوشیدنی و مواد بلبرینگ استفاده می شود. خواص شیمیایی شیشه سودا آهک بسیار خوب و مناسب برای بلبرینگ هایی است که معمولاً برای مدت کوتاهی در معرض تنش شیمیایی قرار می گیرند، اما در معرض تنش های شیمیایی زیاد نیستند.

شیشه بوروسیلیکاتی

این نوع شیشه در مقایسه با شیشه های سودا آهکی بسیار گران تر است. خواص مقاومت شیمیایی بوروسیلیکات حتی بیشتر از شیشه سودا-آهک است، به این معنی که از آن در کاربردهایی که شامل اسیدهای قوی است استفاده می شود. مزایای شیشه بوروسیلیکات در زیر ذکر شده است:

– مقاومت حرارتی عالی و همچنین مقاومت در برابر تغییرات دما

-پایداری مکانیکی

-ضریب انبساط خطی بسیار پایین

اکسید آلومینیوم

از این نوع مواد برای توپ های بلبرینگ سرامیکی استفاده می شود. توپ های سرامیکی ساخته شده از اکسید آلومینیوم را سرامیک اکسید نیز می نامند. ساختار پلی کریستالی دارند. این توپ ها وزن سبکی دارند و دارای خواص زیر هستند:

-مقاومت خوب در برابر خوردگی

-مقاومت خوب در برابر سایش

مقاومت مناسب در برابر حرارت.

آنها علیرغم تأثیرات دیگری مانند آب، اسیدها و محلول های نمکی در برابر خوردگی بسیار مقاوم هستند. مهم است که این نوع توپ ها با اسید هیدروکلریک، اسید هیدروفلوئوریک، محلول های قلیایی قوی و اسید سولفوریک گرم تماس نداشته باشند. این نوع توپ ها به عنوان خود روان کننده و عایق الکتریکی نیز شناخته می شوند. توپ های ساخته شده از اکسید آلومینیوم به رنگ سفید هستند و طبق استاندارد ASTM F 2094 تولید می شوند.

نیترید سیلیکون

توپ های ساخته شده از مواد سرامیکی نیترید سیلیکون وزن سبکی دارند، اما همچنین دارای خاصیت مقاومت در برابر خوردگی است که فوق العاده است. اما آنها می توانند توسط اسیدها و محلول های بازی خاصی خورده شوند. این ماده اثر عایق از خود نشان می دهد و گلوله های ساخته شده از آن خود روان شونده بوده و مقاومت آن ها در برابر نوسانات دما بسیار زیاد است که به طرز محسوسی روی خط پایین تاثیر می گذارد. این نوع توپ ها بسیار گران تر از توپ های ساخته شده از اکسید آلومینیوم هستند. رنگ گلوله های نیترید سیلیکون، رنگ مرواریدی مشکی است.