سیر تا پیاز بلبرینگ ها
بلبرینگ‌ها جزء زیر مجموعه بیرینگهای غلطشی هستند و به طور کلی تمام بیرینگهای غلتشی از دو عدد رینگ و مجموعه‌ایی از اجزاء غلتنده که در مسیر مشخصی داخل رینگ‌ها حرکت می‌کنند، تشکیل شده‌اند. شکل‌های استاندارد این اجزاء شامل ساچمه، رولر استوانه‌ی، رولر سوزنی، رولر مخروطی، رولر بشکه‌ایی متقارن و رولر بشکه‌ایی نامتقارن می‌باشند. لطفاً با ما همراه باشید تا سیر تا پیاز بلبرینگ‌ها را مطالعه کنید.
شکل‌های استاندارد این اجزاء چرخنده در بیرینگهای غلتشی مشخــص‌کننده نوع بیرینگ غلتشی می‌باشد به طوری که اگر شکل اجزاء چرخنده به شکل ساچمه باشند، به آنها بلبرینگ و اگر شکل اجزاء چرخنده به شکل رول (استوانه یا مخروط) باشد به آن رولبرینگ گفته می‌شود.
همچنین اجزای غلتنده با قفسه‌هایی مهار شده‌اند که به آنها قفسه بلبرینگ یا رولبرینگ گفته می‌شود تا همواره فاصله اجزا چرخنده از هم ثابت مانده و از برخورد و تماس آنها با جداره بلبرینگ یا رولبرینگ جلوگیری شود. در بیرینگهای قابل تفکیک، قفسه‌ها وظیفه دیگری نیز دارند که نگه داشتن مجموعه اجزاء کنار هم می‌باشد. این امر باعث تسهیل در نصب ببرینگ‌ها می‌شود.
روش ساخت بلبرینگ و رولبرینگ ها
در بیرینگهای غلطشی اکثر رینگ‌ها و اجزای غلطتنده را از فولاد‌های کروم دار می‌سازند که توانایی سختی‌پذیری تا مغز قطعه را داشته باشند. در بعضی موارد نیز از فولاد‌های سخت شونده سطحی استفاده می‌گردد. البته لازم به ذکر است که شرکت‌های سازنده بلبرینگ و رولبرینگ این را به صورت یک راز پیش خود محفوظ کردند و هیچگاه اطلاعات دقیق آلیاژ فولاد بکار رفته در محصولات‌شان را افشا نمی‌کنند. البتـــــه دو آلیاژ معروف‌تر که در ساخت بلبرینگ استفاده می‌شود می‌توان به AISI ۴۲۰ و AISI ۵۲۱۰۰ اشاره کرد.
بلبرینگ‌های بزرگ و قطعات بیرینگهای غلتشی بزرگ، مثل بلبرینگ‌های بشکه‌ایی بزرگ، از کوئچ و تمپر کردن فولاد با قابلیت سختی‌پذیری سطحی بالا تولید می‌شوند و فقط سطوح تماس سخت می‌گردند که به آن عملیات پوشش دهی سطحی بیرینگ گفته می‌شود. در بیرینگهای ویژه که تحت بار و سرعت، حرارت و یا خوردگی بالایی کار می‌کنند از فولاد‌های مقاوم به حرارت یا فولاد‌های زنگ نزن به همراه عناصر آلیاژی مخصوص یا مواد مخصوص دیگر بنا به نیاز استفاده می‌شود.
در بیرینگ‌ها (بلبرینگ و رولبرینگ) قفسه‌های تولید شده به روش پرس کاری ورق معمولاً از ورق‌های فولادی ساخته می‌شوند. البته در بعضی موارد، از ورق برنجی نیز استفاده می‌گردد. قفسه‌های یکپارچه نیز از پلاستیک، برنج، آلیاژ‌های سبک با فولاد و در بعضی موارد از آهن زینتر شده (تف جوشی شده) یا از رزین فنولی با لایه‌های الیاف نخی ساخته می‌شوند. البته اکثرا قفس‌های یکپارچه از مواد ترموپلاست تزریق شده در قالب، خصوصاً از پلی‌امید تقویت شده با الیاف شیشه تولید می‌شوند.
انواع شکل ساچمه و رولر در بلبرینگ‌ها و رولبرینگ‌ها
رولر بشکه‌ایی نامتـــقارن در رولبرینگ‌ها
رولر بشکه‌ایی متقارن در رولبرینگ‌ها
رولر سوزنی در رولبرینگ‌ها
رولر استوانه‌ایی در رولبرینگ‌ها
رولر مخروطی در رولبرینگ ها
ساچمه در بلبرینگ‌ها
تقسیم‌بندی انواع بلبرینگ ها
انواع بیرینگهای غلطشی با توجه به طراحی و موارد کاربرد دسته‌بندی شده‌اند. مشخصه اصلی تمایز بین بیرینگهای شعاعی از بیرینگهای محوری راستای اعمال بار اصلی به آنها می‌باشد و همچنین شکل اجزای غلتنده نشانه اصلی تمایز بین بلبرینگ‌ها رولبرینگ‌ها می‌باشد.
مشخصه مهم دیگر جهات مهار کردن حرکت شفت توسط شفت است مثلاً آیا بیرینگ امکان جابه جایی محوری به شفت می‌دهد؟ یا آیا بیرینگ اجازه حرکت زاویه‌ایی می‌دهد تا بتواند خود را با انحراف شفت به هنگام دوران رینگ‌ها تطبیق دهد؟ لطفاً تا پایان مقاله سیر تا پیاز بلبرینگ‌ها با ما همراه باشید تا پاسخ این سؤال را بدهیم.
پاسخ به این سؤال مشخص می‌کند که بیرینگ از نوع بلبرینگ است یا رولبرینگ
۱) بلبرینگ شیار عمیق
۲) بلبرینگ خود تنظیم
۳) بلبرینگ تماس زاویه‌ایی
۴) بلبرینگ کف گرد
بلبرینگ
۱) بلبرینگ‌های شیار عمیق
بلبرینگ‌های شیار عمیق که به انگلیــسی به نام Deep Groove Ball Bearings شناختــه می‌شود پر کاربرد‌ترین نوع بلبرینگ مورد استفاده در صنعت می‌باشند.
در این نوع بلبرینگ‌ها، در هر رینگ یک شیار عمیق دایر‌ه‌ایی با شعاعی برابر با شعاع ساچمه وجود دارد. به خاطر وجود همین شیار و ایجاد سطح تماس بالا بین ساچمه‌ها و رینگ‌ها، این نوع بلبرینگ‌ها توان تحمل بار‌های شعاعی زیاد به همراه مقدار کم نیرو‌های محوری را دارند.
لازم به ذکر است اندازه و تعداد ساچمه‌ها توسط معادلات مکانیک و با توجه به الاستیسیته رینگ‌ها محاسبه می‌گردد. پس از قرارگیری تمامی ساچمه‌ها، رینگ داخلی در موقعیت هم مرکز با رینگ خارجی نصب می‌شود، سپس ساچمه‌ها را در فضای بین رینگ‌ها با فواصل مساوی مرتب می‌شود و سپس در این حالت قفسه را روی ساچمه‌ها مونتاژ می‌کنند.
اکثرأ در بلبرینگ‌های شیار عمیق از قفسه‌های دو تکه استفاده می‌شود، این قفسه‌ها معمولاً از پرسکاری ورق فولادی یا برنجی ساخته می‌شوند. نیمه‌های قفسه از دو طرف در بلبرینگ قرار گرفته و توسط پرچ یا خم کردن لبه‌های اضافی خار مانند روی آنها به هم متصل می‌گردند.
در برخی موارد از قفسه‌های پلاستیکی نیز استفاده می‌شود. در نمونه‌های پلاستیکی، لبه‌های نگهدارنده قابل انعطافی تعبیه شده که به همین جهت به راحتی و با فشار می‌توان آن را داخل بلبرینگ و ساچمه‌ها چفت کرد. در بلبرینگ‌هایی که کاربرد ویژه داشته باشند از قفسه‌های یکپارچه‌ای مشابه قفسه‌های دو تکه پرسی که ساچمه‌ها را ثابت می‌کنند، ساخته می‌شوند.
به دلیل توانایی تحمل بار‌های شعاعی و اصطکاک کم و توانایی تحمل سرعت‌های بالا بلبرینگ شیار عمیق کاربرد گسترده‌ایی در صنایع مختلف پیدا کرده‌اند.
بلبرینگ‌های شیار عمیق دو ردیفه نیز قابلیت تحمل بار‌های خمشی را نیز دارند. بلبرینگ‌های شیار عمیق قابلیت باز شدن و گریس کاری مجدد را ندارند و برای همین منظور آنها را گریس کافی تا پایان عمر بیرینگ به بازار عرضه می‌کنند.
۱-۱) بلبرینگ شیار عمیق دو ردیفه
بلبرینگ شیار عمیق دو ردیفه یا Double Row Deep Groove Ball Bearings نوعی از بلبرینگ‌های شیار عمیق است که به منظور تحمل بار بیشتر طراحی و ساخته شده‌اند. بلبرینگ شیار عمیق دو ردیفه معمولاً در جایی مورد استفاده قرار می‌گیرند که با توجه به اندازه قطر شفت، بلبرینگ شیار عمیق تک ردیفه قادر به تحمل بار شعاعی نباشد.
بلبرینگ شیار عمیق دو ردیفه به لحاظ شکل ظاهری نسبت به بلبرینگ شیار عمیق تک ردیفه کمی عریض‌تر هستند اما قادر هستند به مقدار قابل توجهی بیشتر از نوع تک ردیفه بار شعاعی را تحمل کنند.
بلبرینگ شیار عمیق دو ردیفه معمولاً بدون آبند در بازار عرضه می‌شوند.
۱-۲) بلبرینگ شیار عمیق فلنجی لبه دار
بلبرینگ شیار عمیق فلنجی لبه دار، نوعی از بلبرینگ شیار عمیق است که لبه خارجی آن از یک طرف دارای قطر بیشتری نسبت به طرف دیگر می‌باشد. نصب بلبرینگ شیار عمیق فلنجی لبه دار نسبت به نوع بدون فلنج آن ساده‌تر می‌باشد.
بلبرینگ شیار عمیق فلنجی لبه دار برای تحمــل بار بالای شعاعی مناسب نمی‌باشند. توصیه شده است برای تحمل بار بالای شعاعی از نوع ساده بلبرینگ شیار عمیق استفاده شود.
۱-۳) بلبرینگ شیار عمیق با شیار جا زنی
بلبرینگ شیار عمیق با شیار جا زنی، نوعی از بلبرینگ شیار عمیق است که لبه خارجی دارای جای خار می‌باشد که می‌توان رینگ خارجی را با استفاده یک خار جانبی مقید کرد به طوری که فقط رینگ داخلی بلبرینگ بچرخد. البته نوع بلبرینگ شیار عمیق با شیار جا زنی داخلی نیز وجود دارد که رینگ خارجی را ثابت نگه می‌دارند و فقط اجازه چرخش رینگ خارجی را می‌دهد.
بلبرینگ شیار عمیق با شیار جا زنی، برای تحمل بار زیاد شعاعی مناسب نیستند.
۱-۴) بلبرینگ دینام
ساختمان بلبرینگ‌های دینام بسیار شبیه بلبرینگ‌های شیار عمیق بدون شیار جا زنی است. اما چون در رینگ خارجی فقط یک لبه وجود دارد، اجزاء آن می‌توانند براحتی از بیرینگ جدا شوند. پروفیل دایر‌ه‌ای شکل شیار در رینگ خارجی، از مرکز رینگ به بعد، تبدیل به پروفیل خطی می‌شود.
بلبرینگ دینام بار محوری در یک جهت می‌توانند تحمل کنند. به همین دلیل برای مهار نمودن شفت در راستای محوری باید از دو روی هم استفاده نمود. معمولاً در این حالت بیرینگ‌ها را با لقی محوری کمی مونتاژ می‌نمایند تا امکان تغییرات جزئی در طول شفت و محفظه بیرینگ وجود داشته باشد.
از آنجا که اجزاء بیرینگهای دینام (بلبرینگ دینام) قابل تفکیک هستند، می‌توان رینگ داخلی با ساچمه‌ها و قفسه را جداگانه در جایگاه‌شان نصب نمود. ساچمه‌ها توسط قفسه‌ایی با مقطع U شکل از جنس برنج یا فولاد نگه داشته می‌شوند، البته از قفسه‌های یکپارچه از جنس پلی آمید تقویت با الیاف شیشه نیز استفاده می‌شود. قفسه، ساچمه‌ها و رینگ داخلی، یک مجموعه را تشکیل می‌دهند.
گرچه قطر خارجی برخی از بیرینگ‌ها تلرانس منفی دارند، ولی تمام بیرینگهای دینام تلرانس ۰.۰۱+ mm دارند منشأء این تفاوت به گذشته باز می‌گردد.
بیرینگهای دینام (بلبرینگ دینام) در انواع لوازم الکتریکی کوچک از قبیل دینام، استارت خودرو، جارو برقی، قطب نما و… استفاده شده‌اند، ولی رفته رفته جای خود را به بلبرینگ‌های شیار عمیق می‌دهند. هم اکنون در اکثر صنایع از بلبرینگ شیار عمیق سری ۶۰۰۰ به عنوان جایگزین برای بلبرینگ دینام استفاده می‌شود.
۲) بلبرینگ تماس زاویه‌ایی
بلبرینگ تماس زاویه‌ایی یا به انگلیسی Angular Contact Ball Bearings می‌باشند، قابلیت تحمل بار محوری و بار شعاعی را همزمان دارد این بلبرینگ‌ها در انواع مختلف ۱۵ و ۲۵ و ۴۰ درجه ساخته می‌شوند.
در بلبرینگ تماس زاویـــه‌ایی، رینگ داخلی و رینگ خارجی آن به طور نسبی با هم جابجـــا می‌شوند که این موضوع بلبرینگ تماس زاویـــه‌ایی را قادر می‌سازد که بار‌های مرکب را بتوانند با هم تحمل کنند، بعبارت دیگر همین خاصیت بلبرینگ تماس زاویـــه‌ایی سبب می‌شود آنها بتوانند بار‌های شعاعی و محوری را بطور همزمان تحمل کنند.
در بلبرینگ تماس زاویـــه‌ایی هر چه مقدار زاویـــــه تماس آن بیشتر می‌شود می‌تواند بار محوری بیشتری را تحمل کند. زاویـــــه تماس در این نوع از بلبرینگ‌ها به زاویـــه بین خط تماس و رینگ داخل آن مطابق شکل روبه رو اطلاق می‌شود.
۳) بلبرینگ ها‌ی خود تنظیم
بلبرینگ ها‌ی خود تنظیم که به انگلیــسی بنام Self Aligning Ball Bearings شناختــه می‌شود یکی دیگر از نمونه‌های پر کاربرد بلبرینگ در صنعت می‌باشند.
بلبرینگ ها‌ی خود تنظیم همانطور که از نام آن پیدا است قابلیت تنظیم در شرایط ناهمراستایی شفت را دارد، در نتیــجه مشکل هم راستا نبودن نشیمنگاه بلبرینگ عدم توازی شفت یا خیز شفت اثر نامطلوب کمتری بر بیرینگ (بلبرینگ) می‌گذارد.
بلبرینگ ها‌ی خود تنظیم با ابعاد متوسط و پر مصرف با حلقه آب بند با گریس کافی تا پایان عمر مفید نیز اریه می‌شوند. عموماً بلبرینگ‌های خود تنظیم در ماشین آلات کشاورزی، نوار نقاله‌ها و.. کاربرد فراوانی دارند.
۴) بلبرینگ کف گرد
بلبرینگ کف گرد که به انگلیسی Thrust Ball Bearings می‌باشد، قادر به تحمل نیرو‌های محوری زیاد هستند امـــا این بلبرینگ‌ها اصلاً قادر به تحمل نیرو‌های شعاعی نیستند پس در هیچ شرایطی بلبرینگ‌های کف گرد نباید تحت اثر نیروی شعاعی قرار بگیرند.
تفاوت بلبرینگ‌های کف گرد یکطرفه و دوطرفه در جهت تحمل بار محوری آنها است به این صورت که بلبرینگ‌های کف گرد دو طرفه قادر به تحمل بار محوری هم از جهت بالا و هم از جهت پائین هستند امــــا بلبرینگ‌های کف گرد یک طرفه فقط قادر به تحمل بار محوری از یک سمت می‌باشند.
سایر بلبرینگ‌های مورد استفاده در صنعت
بیرینگهای مقطع باریک
بیرینگهای مقطع باریک که شکل‌شان شبیـــه بلبرینگ‌های شیار عمیق است، ابعاد مقطع‌شان نسبت به قطرشان بسیار کوچک است به همین علت موجب صرفه‌جویی در فضا و صلبیت و دقت بالا می‌شوند.
برخلاف استاندار‌های سایر بیرینگ‌ها (بلبرینگ و رولبرینگ‌ها) که با افزایش قطر ضخامت نیز افزایش می‌یابد تمام اندازه‌های بیرینگهای مقطع باریک یکسان هستند.
بیرینگهای مقطع باریک کاربرد فراوانی در صنعت هوا و فضا، فیکسچر‌های جوشکاری و ربات‌های صنعتی دارند.
نظری نیست.