طبقه بندی یاتاقان ها و کاربرد آنها

انواع مختلف یاتاقان

یاتاقان ها قطعات مکانیکی شامل یک جز غلتنده و رینگ داخلی و خارجی هستند. این قطعات انواع مختلفی دارند از جمله بلبرینگ، رولربیرینگ، بیرینگ های خطی و غیره. قسمت چرخنده در بلبرینگ ها، ساچمه و در رولربیرینگ ها، استوانه است. رولربیرینگ ها نسبت به بلبرینگ ها نیروی بیشتری تحمل می کنند. بیرینگ های خطی برای حرکت خطی در طول شفت استفاده می شوند ولی قابلیت چرخش نیز دارند. یاتاقان های هوزینگ، بیرینگ هایی دارای پایه اند که به عنوان ساپورت شفت میتوان از آن ها استفاده کرد. این قطعات این امکان را فراهم می سازند بتوان به سادگی یاتاقان را روی سازه و قاب سیستم با پیچ نصب کرد.

یاتاقان های غلتشی ساچمه ای یا بلبرینگ ها

بلبرینگ ها زیر مجموعه بیرینگ های غلتشی هستند. به طور کلی تمام بیرینگ های غلتشی از دو رینگ یا کنس داخلی و خارجی و مجموعه ای از اجزاء غلتنده (ساچمه ها و قفسه) که در مسیر مشخصی داخل رینگ ها حرکت می کنند، تشکیل شده اند. اجزای غلتنده با قفس مهار شده اند تا فاصله آن ها ثابت بماند و با دیواره ها تماس نداشته باشند. بلبرینگ ها می توانند هم بارهای شعاعی و هم بارهای محوری را تحمل کنند. این قطعات معمولاً در جاهایی به کار می روند که بار اعمالی به نسبت کم باشد. در ماشین آلات از بلبرینگ ها به عنوان ساپورت شفت برای چرخش با کمترین اصطکاک استفاده می شود. بلبرینگ ها استانداردسازی شده اند؛ این امر باعث انتخاب و تعویض پذیری راحت این قطعات شده است.بلبرینگ ها انواع مختلفی دارند که در ادامه انواع متداول آن ذکر شده است.

بلبرینگ خود تنظیم
این نوع بلبرینگ ها از دو ردیف ساچمه و یک قفس و کنس بیرونی مشترک با شیارمنحنی شکل تشکیل شده است. که باعث خود تنظیمی بلبرینگ هنگام انحراف و ناهمراستایی شفت می شود. استفاده از این نوع یاتاقان ها برای مواردی که نیروهای شعاعی در سیستم وجود دارد مناسب اند.

بلبرینگ کف گرد
بلبرینگ شامل دو واشر دارای شیار ساچمه و قفسه به همراه ساچمه ها است. این نوع بلبرینگ ها برای موقعیت دهی محوری شفت ها و تحمل بار فقط از یک طرف مناسب اند و نسبت به بار های شعاعی مقاوم نیستند.

بلبرینگ شیار عمیق
بلبرینگ های شیار عمیق رایج ترین نوع بلبرینگ هستند. طراحی آن ها ساده است و به شرایط کاری حساسیت زیادی ندارند. نسبت به نیروهای شعاعی و محوری مقاوم اند؛ افزون بر آن در سرعت های بالا عملکرد مناسبی دارند. این نوع یاتاقان ها به صورت تک ردیفه، دو ردیفه ساخته می شوند.

بلبرینگ تماس زاویه ای
این نوع بلبرینگ ها با زاویه تماس مشخص می شوند. در واقع نیرو با یک زاویه مشخص بین رینگ داخلی و خارجی توزیع می شود. بنابراین نوع بلبرینگ ها برای شرایطی که در سیستم بار ترکیبی (هم شعاعی و هم محوری) وجود دارد، انتخاب مناسبی هستند.

یاتاقان

یاتاقان های غلتشی استوانه ای یا رولر بیرینگ ها

رولربیرینگ ها هم نوعی یاتاقان‌های غلتشی هستند و در اجزای غلتنده آن به جای استفاده از ساچمه، از استوانه استفاده میشود. . به علت تماس خطی استوانه ها، رولبیرینگ ها در مواردی که روی شفت دوار بار بیشتری اعمال میشود انتخاب مناسب تری هستند. بطور کلی رولبیرینگ ها در نیروی شعاعی نسبت به بلبرینگ ها مقاوم تر هستند. در رولبیرینگ های مخروطی رولر ها بصورت مخروطی اند و در مواردی که بارها محوری و شعاعی به بیرینگ اعمال می شود، از آن ها استفاده می شود.

رولبیرینگ ها هم مانند بلبیرینگ ها ولی بطور محدود تر استاندارد سازی شده اند. انواع رولبرینگ ها در حالت کلی به شرح زیر است:

استوانه ای
در این نوع رولربیرینگ از استوانه استفاده شده و این امر این مزیت را در این قطعات بوجود آورده است که در بار های شعاعی زیاد و سرعت های بالا مقاوم باشند.

مخروطی
در این نوع رولربیرینگ از جز غلتشی به شکل مخروطی استفاده می شود. این نوع طراحی، برینگ را برای تحمل بارهای ترکیبی (شعاعی و محوری) مناسب ساخته است. و میزان تحمل بار محوری به زاویه شیار حلقه بیرونی بستگی دارد.

بشکه ای
این رولربیرینگ ها خاصیت خود تنظیمی داشته و به هم راستا نبودن شفت حساس نیستند. این قطعات نسبت به بار های شعاعی و محوری سنگین و سرعت های زیاد مقاوم اند.

سوزنی
در این نوع رولربیرینگ ها هم مانند رولربیرینگ استوانه ای جز غلتنده استوانه ای شکل بوده با این تفاوت که قطر آنها نسبت به طولشان کم است نسبت قطر به طول در این قطعات بین ۱:۳ تا ۱:۱۰ است. علیرغم این ویژگی از قدرت تحمل بار بالایی برخوردار اند. و در شرایطی که از نظر فضا محدودیت وجود دارد استفاده از این نوع رولربیرینگ راهکار مناسبی است.

یاتاقان های هوزینگ
یاتاقان های هوزینگ از یک بیرینگ که روی یک پایه قرار دارد تشکیل شدند؛ معمولا یک فلنج برای نصب کردن با پیچ در آن ها تعبیه شده است. بیرینگ استفاده شده در این قطعات می تواند از نوع غلتشی و یا لغزشی باشد. از جمله مزیت این یاتاقان ها نصب و تعویض ساده است.

بیرینگ های خطی
بیرینگ های خطی از مجموعه اجزای ساچمه ای یا استوانه ای تشکیل شده اند که در یک غلاف قرار دارند. از این قطعات برای حرکت خطی در طول شفت استفاده می شود؛ علاوه بر آن امکان حرکت چرخشی نیز در آن ها وجود دارد. این نوع قطعات نیز هم بصورت ساده و هم فلنج دار ساخته میشوند.

بیرینگ های ساده
بیرینگ های ساده قطعات مکانیکی هستند که برای هدایت و ساپورت شفت و ایجاد حرکت در بین اجزای سیستم استفاده می شوند. این نوع یاتاقان از نوع لغزشی است. این قطعات در هنگامی که سرعت حرکتی زیادی لازم نیست و بار زیادی داریم استفاده می شوند. حرکت آن ها می تواند محوری، شعاعی و یا ترکیبی باشد. از مزایای این یاتاقان می توان به انعطاف پذیری در شرایط مختلف و مقاومت در برابر بار های ناگهانی اشاره کرد.

بیرینگ ساعتی Jewel bearing
این بلبرینگ ها زیر مجموعه یاتاقان های لغزشی هستند که برای کاربرد های خیلی سبک استفاده می شوند؛ بطوریکه بار کم و ساپورت شفت کوچک باشد. به عنوان مثال از این قطعات در ساعت، متر و ژیروسکوپ استفاده می شود. جنس این یاتاقان ها معمولاً از یاقوت مصنوعی است که نسبت به خوردگی مقاوم است .این نوع بیرینگ ها دقت بالا و سطحی سخت و اندازه ای کوچک دارند.

بیرینگ های بدون اصطکاک
در این نوع بیرینگ ها از هوا یا میدان مغناطیسی به عنوان ساپورت شفت استفاده می شود. بنابراین هیچ تماس فیزیکی بین اجزای دوار وجود ندارد. مثلاً در بیرینگ های مغناطیسی از میدان مغناطیسی به منظور چرخش بیرینگ استفاده می گردد. این نوع یاتاقان ها در کاربرد های حساس و بحرانی استفاده می شوند. توربین ها یکی از مثال های کاربردی یاتاقان های مغناطیسی هستند.

ویژگی های بیرینگ ها

عوامل زیادی در انتخاب بیرینگ موثرند اطلاعات جمع آوری شده ادامه فاکتور های مهم در انتخاب و استاندارد سازی بیرینگ‌ها بررسی می شوند از جمله عوامل مهم در انتخاب بیرینگ می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

ظرفیت بار
ناهمراستایی محور ها
دقت
سرعت
راه‌اندازی آسان
فضای کاری
نصب و پیاده سازی
آب‌بندی و پوشش
نوع یاتاقان
برای انتخاب نوع یاتاقان عواملی زیادی را باید در نظر گرفت. مهمترین فاکتور، بررسی ظرفیت بار و نوع بار اعمال شده از نظر جهت و اندازه روی بیرینگ است. بارهای وارد به بیرینگ به صورت زیر دسته بندی می شوند:

بار محوری: نیرو موازی با محور دوران اعمال می شود.

بار شعاعی: نیرو عمود بر محور دوران و در جهت شعاع اعمال می شود.

هر نوع یاتاقان به طوری طراحی شده که نسبت به یک نوع بار مقاومت بیشتری داشته باشد؛ البته بعضی یاتاقان ها همچون بلبرینگ ها هم بار محوری و هم بار شعاعی را در بر میگیرند. در مواردی که یاتاقان باید در برابر بارهای محوری مقاوم باشد استفاده از رولربیرینگ های مخروطی پیشنهاد می شود و یا در مواردی که بار های شعاعی غالب اند استفاده از رولربیرینگ استوانه ای ارجحیت دارد. و بلبرینگ ها در مواردی که بار ها به نسبت کوچک باشند انتخاب مناسبی هستند و معمولاً قیمت کمتری نیز دارند.

سرعت دورانی عامل دیگری است که در انتخاب یاتاقان باید به آن توجه نمود. وجود قفس در رولربیرینگ ها و بیرینگ های سوزنی امکان مقاومت در سرعت های بالاتر نسبت به نوع بدون قفس ایجاد می کند.

هم چنین در انتخاب بیرینگ باید نا هم راستایی محور ها را در نظر بگیریم و در موارد که این الزام در سیستم وجود دارد از یاتاقان های خود تنظیم استفاده کنیم.

شکل و مدل
این ویژگی مربوط به نحوه نصب و مونتاژ بیرینگ است. در برخی بیرینگ ها از بلوک های بالشی و فلنج ها می توان به عنوان پایه برای نصب استفاده کرد.

جنس بیرینگ
یاتاقان ها معمولا از جنس برخی آلیاژ های فولاد و یا پلاستیک ساخته می شوند. گاهی از بیرینگ ها سرامیکی برای کاربرد های خاص نیز استفاده می شود. بیرینگ های سرامیکی نسبت به فولادی سخت ترند و در مقابل سایش مقاومت بیشتری دارند. و علاوه بر آن خورده نمی شوند و وزن کمتری نسبت به نوع فولادی دارند. برخی از بیرینگ های سرامیکی نیز به روانکاری نیاز ندارند. برای پایه و فلنج یاتاقان ها انتخاب های بیشتری در مورد جنس وجود دارد.

کاربردها
بیرینگ ها کاربرد وسیعی در تمامی صنایع دارند. به عنوان مثال:

بلبرینگ و رولربیرینگ ها در تمامی ماشی آلات مثل پمپ ها و تجهیزات مربوط به اتوماسیون کاربرد دارد.
یاتاقان های هوزینگ در کانوایر ها و بطور کلی در سیستم هایی که شفت بلندی باید نگه داشته شود استفاده می شوند.
بیرینگ های خطی منحصراً برای کاربرد های حرکت خطی مثل میزهای کشویی استفاده می شوند.
یاتاقان های ساعتی در قطعات بسیار ریز استفاده می شوند و قسمت غلتنده ای در آن وجود ندارد.
یاتاقان های بدون اصطکاک برای کاربردهای خاص طراحی شده اند و شامل بیرینگ های هوایی و مغناطیسی هستند.
تقریباً در همه صنایع از بیرینگ ها استفاده می شود. در ادامه برخی از این صنایع ذکر شده اند.

هوافضا
کشاورزی
خودروسازی
ماشین ابزار
پزشکی
معدن