بلبرینگ چیست و چه کاربردهایی دارد؟

بلبرینگ ها مفیدترین قطعات ماشین آلات و تجهیزات مورد استفاده در صنایع مختلف مانند خودروسازی، ماشین سازی، هواپیماسازی و غیره می باشند. این ناحیه کاربردی در بسیاری از وسایل روزمره مانند لوازم خانگی و صندلی های گردان استفاده می شود. عملکرد یاتاقان های صنعتی آنقدر مهم است که بسیاری توسعه آن را یکی از مهم ترین اختراعات بشر می دانند. زیرا استفاده از این قطعه در دستگاه های مختلف زندگی را برای بسیاری از افراد آسان کرده است.

چیست؟

اصطلاح بلبرینگ از دو قسمت گوی به معنی نیرو و بلبرینگ به معنای حمل نیرو و بار تشکیل شده است. بنابراین همانطور که از نام این قطعه پیداست، یاتاقان جسمی با خاصیت غلتشی است که قابلیت حمل بار و نیرو را دارد. بلبرینگ ها در واقع نوعی یاتاقان تماسی چرخان هستند و یاتاقان ها در ابزار و وسایلی که حالت چرخشی دارند و همیشه در حال حرکت هستند استفاده می شود.

یاتاقان ها در دستگاه هایی مانند چرخ های خودرو استفاده می شوند زیرا می توانند از اصطکاک و سایش بین سطوح دوار جلوگیری کنند. بلبرینگ ها با کاهش اصطکاک و سایش بین این سطوح از تولید گرما جلوگیری کرده و به افزایش طول عمر قطعات کمک می کنند. به عنوان مثال، یاتاقان های مختلف در قسمت های مختلف خودرو نقش دارند. از جمله این بلبرینگ ها می توان به بلبرینگ های فرمان، چرخ، دینام، پلاس و محور اشاره کرد. از طرفی ویژگی های باربری علاوه بر کاهش اصطکاک منجر به بهبود انتقال نیرو بین قطعات شده است.

یاتاقان ها می توانند نیروهای شعاعی یا محوری را تحمل کنند و هر نوع بلبرینگ توانایی تحمل مقدار مشخصی نیرو را دارد. در نتیجه ساخت ماشین آلات با یاتاقان از یک طرف باعث افزایش عمر ماشین آلات و تاخیر در فرسودگی آنها می شود. از طرفی عملکرد آنها را بهبود می بخشد سازندگان بلبرینگ می توانند انواع مختلفی از این قطعه را تولید کنند

اجزای بلبرینگ

در داخل شی، تعدادی مؤلفه وجود دارد که هر کدام عملکردها و ویژگی های خاصی دارند. چهار جزء اصلی عبارتند از: اندرس هاوزر


حلقه

می توان گفت این قسمت قسمت اصلی بلبرینگ است که دارای دو قسمت داخل و خارج می باشد. در داخل یاتاقان، گلوله های متحرک توسط حلقه هایی نگه داشته می شوند که عمدتا از فولاد آلیاژی ساخته شده اند. انتخاب نوع بوش بسته به کاربرد بلبرینگ متفاوت خواهد بود. بنابراین در یاتاقان های مورد استفاده در صنعت خودروسازی ممکن است بوش ها از پلاستیک ساخته شوند تا وزن بلبرینگ کاهش یابد که در این صورت مقاومت روغن کمتری نسبت به نوع فولادی دارد.

توپ بدون رولا (عناصر نورد)

گلوله ها در داخل یاتاقان می چرخند (در اطراف مرکز خود می چرخند) و قسمت هایی که حرکت بلبرینگ را امکان پذیر می کنند. ساچمه ها به دلیل ماهیت غلتشی خود قسمت داخلی بلبرینگ هستند که در برابر نیروها و بارهای وارده مقاومت می کنند. این قرص ها در اشکال مختلف موجود می باشند. اما محبوب ترین توپ هدف. انواع دیگری مانند سوزنی، استوانه ای، مخروطی و بشکه ای وجود دارد که نسبت به نوع دایره ای کارایی کمتری دارند. جنس توپ ها می تواند آلیاژ فولاد کروم، سرامیک یا پلاستیک باشد.

قفس

قفسه یا قفس بخشی است که از تماس توپ ها با یکدیگر جلوگیری می کند و حرکت آنها را کنترل می کند. به عبارت دیگر، قفس حاوی توپ ها است. قفس انواع مختلفی دارد. یک نوع آن به نام قفسه جامد، ماشینی است و از فولاد و برنج ساخته می شود. نوع دیگر قفس پلیمری است که با استفاده از فرآیند تزریق پلاستیک تولید می شود. در نهایت نوع سوم قفسه های پرس هستند و از ورق های مس و فولاد ساخته شده اند. انتخاب ماده برای این قطعه می تواند بر دما، نویز و عملکرد مکانیکی بلبرینگ تأثیر بگذارد.

کاسه نمدی (مهر روغن)

قسمتی است که بین فلنج و قفسه قرار می گیرد و از نشتی جلوگیری می کند و از نشت روغن به داخل قفس و بین غلتک ها جلوگیری می کند. علاوه بر این، این پارچه از یاتاقان در برابر نفوذ آب محافظت می کند. دو نوع فنجان نمدی در بلبرینگ استفاده می شود: تماسی و غیر تماسی. در نوع تماسی فنجان نمدی با حلقه داخلی در تماس است و در غیر تماسی فنجان نمدی با حلقه داخلی تماس ندارد. برای تولید کاسه نمدی از انواع پلیمرهای الاستومری بسته به کاربرد و دمای محیط کار استفاده می شود. از طرفی دما یکی از مهم ترین عواملی است که طول عمر و نوع کاسه نمدی را تعیین می کند.

آلیاژهایی که برای ساخت بلبرینگ استفاده می شود

هنگام طراحی بانک و انتخاب متریال آن باید عوامل مختلفی را در نظر گرفت. به عنوان مثال، فرسودگی تجهیزات مورد استفاده، دمای کارکرد و انرژی مورد نیاز آنها از جمله عواملی است که در طراحی تجهیزات و انتخاب مواد آنها باید مورد توجه قرار گیرد. به عنوان مثال، فولادهای کروم با مقاومت بالا برای قطعات قفس، دنده ها و توپ ها استفاده می شود. استفاده از این نوع فلز به دلیل مقاومت آن در برابر سایش است. در صورت نیاز به مقاومت در برابر خوردگی، از سطوح فولادی سخت استفاده می شود. اما ضعف آنها کمتر از قدرت است. از طرف دیگر، هر جا که وزن سبک و عملکرد خوب در سرعت ها و دماهای بالا نیاز باشد، می توان از سرامیک استفاده کرد. در بیشتر موارد محدودیت هایی برای حمل و نقل وجود دارد. اکثر سازندگان از دو استاندارد AISI 52100 و AISI 420 برای تولید بلبرینگ استفاده می کنند.

نوع بلبرینگ

بلبرینگ شیار عمیق

محبوب ترین بلبرینگ در صنعت، بلبرینگ شیار عمیق است. این نوع بلبرینگ دارای یک شیار دایره ای عمیق در هر حلقه می باشد. این شیار تحمل بالایی در برابر بارهای شعاعی و تحمل کمی در برابر نیروهای محوری به یاتاقان می دهد. در این نوع بلبرینگ ها حلقه داخلی با حلقه بیرونی در مرکز قرار می گیرد. در بلبرینگ‌های شیار عمیق، قفس‌های دو تکه با فشار دادن ورق‌های فولادی و برنجی ساخته می‌شوند و نیمه‌های قفس به هم پرچ می‌شوند. بسته به کاربرد، قفسه های پلاستیکی را می توان در بلبرینگ های شیار عمیق نیز استفاده کرد. یک بلبرینگ شیار عمیق دو ردیفه نیز می تواند بارهای خمشی را تحمل کند. لازم به ذکر است که بلبرینگ های شیار عمیق را نمی توان مجددا روغن کاری کرد. بلبرینگ های Deep Groove اغلب در ماشین آلات ساختمانی، خودرو، کشاورزی و غیره استفاده می شوند.

بلبرینگ تماس زاویه ای

در این پد که بارهای محوری و شعاعی را همزمان تحمل می کند، لبه های داخلی و خارجی در برابر یکدیگر حرکت می کنند. ساختار کنتاکت زاویه ای مانند بلبرینگ است و تنها تفاوت آن در حلقه داخلی و خارجی و حرکت زاویه ای بین حلقه ها است. از این نوع خرس انواع 15، 25 و 40 درجه تولید می شود. در این نوع بلبرینگ با افزایش زاویه تماس، مقاومت نیروی محوری افزایش و مقاومت نیروی شعاعی کاهش می یابد. مهمترین کاربرد کنتاکت های زاویه ای در گیربکس، تراش CNC و ماشین های فرز می باشد.

بلبرینگ خود تراز

بلبرینگ های خود تراز می توانند به طور خودکار با شفت تراز شوند. این بلبرینگ ها دارای یک حلقه بیرونی مشترک با دو ردیف توپ هستند. از این قلاب ها در ماشین آلات کشاورزی، نوار نقاله و تجهیزاتی استفاده می شود که ممکن است بعد از مدتی زاویه و گام تغییر کند.

یاطاقان غلتکی رانش

این نوع بلبرینگ که به یک جهت و دو جهت تقسیم می شود، قادر به تحمل نیروهای محوری است. نوع یک طرفه آن بر خلاف نوع دو طرفه که می تواند نیروی محوری از بالا و پایین را تحمل کند، فقط می تواند نیروی محوری را از یک طرف تحمل کند.

بلبرینگ سرامیکی کامل

چنین بلبرینگ هایی که از سرامیک های قوی مانند اکسید زیرکونیوم یا نیترید سیلیکون ساخته شده اند، به دلیل خواص منحصر به فردشان در صنایعی مانند هوافضا، خودروسازی، موتورسیکلت های مسابقه ای و موتورهای الکتریکی صنعتی استفاده می شوند. این نوع بلبرینگ به دلیل داشتن مواد سرامیکی عایق الکتریکی بوده و در برابر خوردگی، سایش و دمای بالا مقاوم است. علاوه بر این، با هزینه تولید پایین و وزن سبک می توانند عمر طولانی داشته باشند.

بلبرینگ سرامیکی

همانطور که از نام آن پیداست، جنس بدنه یاتاقان هیبریدی از فولاد و توپ از سرامیک ساخته شده است. این بلبرینگ ها بیشتر در تجهیزات و ماشین هایی که به سرعت بالا، سایش کم و عمر طولانی تر نیاز دارند، استفاده می شود. گلوله های سرامیکی سخت تر از فولاد هستند و چون سریعتر از توپ های فولادی می چرخند، اصطکاک کمتری در حرکت بلبرینگ وجود دارد. یاتاقان های هیبریدی به طور گسترده در تجهیزات آزمایشگاهی، موتورهای الکتریکی، صنایع هوافضا و غیره استفاده می شود.

کاربرد بلبرینگ در صنعت

قطعات صنعتی صنعت خودرو: بلبرینگ ها کاربردهای زیادی در صنعت خودرو دارند. بلبرینگ ها باعث کاهش اصطکاک و سایش بین قطعات، افزایش راندمان قطعات، بهبود راندمان و کاهش مصرف انرژی و بهبود آسایش و ایمنی وسایل نقلیه می شود که می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1- چرخ. بلبرینگ ها در سیستم های ترمز و تعلیق خودروها استفاده می شوند. آنها به چرخش آسان چرخ با حداقل اصطکاک و سایش کمک می کنند.

2- موتور: در داخل موتور خودرو شیارهایی قرار می گیرد تا قسمت های مختلف موتور مانند محورها و شفت ها به درستی و بدون آسیب بچرخند.

- گیربکس: از بلبرینگ هایی در سیستم انتقال خودرو استفاده می شود تا به درستی و با کمترین اصطکاک و ساییدگی دنده ها در کنار هم قرار بگیرند.

4- شفت و آهنربا: بر روی شفت و آهنرباهای خودرو بلبرینگ نصب می شود تا حرکت چرخشی مناسبی را بدون ایجاد اصطکاک انجام دهد.

صنعت هوافضا: در صنعت هوافضا، یاتاقان ها باید با توجه به شرایط هوا و دمای خاص مورد استفاده قرار گیرند تا عملکرد ماشین ها به خطر نیفتد.