تعریف بیرینگ (یاتاقان)

نیروی اصطکاک علی رغم فوایدی که در برخی موارد برای انسان داشته است در مواردی هم به عنوان مانع در سر راه انسان بوده و باعث اتلاف مقدار بسیار زیادی از انرژی می شود . بطور مثال حرارت ناشی از سوخت در خودرو، 35 درصد از طریق سیستم اگزوز، 33 درصد از طریق آب و 7 درصد از طریق انتشار در هوا به بیرون از سیستم منتقل می شود و تنها 25 درصد از کل حرارت تولید شده برای انجام کار مفید باقی می ماند که همه این هدر رفتن انرژی ناشی از وجود اصطکاک در بخش هاي مختلف خودرو می باشد.

در تکیه گاه شفت بر روی دیواره ها نیز نیروی اصطکاک بین شفت و دیواره باعث اتلاف انرژی می گردد . به منظور کاهش اصطکاک در تکیه گاه شفت هاي دوار از بیرینگ ها استفاده می شود .در یک تعریف کلی به هر تکیه گاهی که اصطکاک را کاهش دهد بیرینگ و یا در فارسی یاتاقان می گویند . در واقع نیروی اصطکاک مزاحم کار تکیه گاهی یاتاقان می باشد. بیرینگ های چرخشی در هر دستگاهی که دارای اجزای گردنده هستند جهت تثبیت موقعیت و کنترل و نگهداری بار قسمت متحرک، مورد استفاده قرار می گیرند و بسته به کاربرد دارای گونه هاي مختلفی هستند.

آشنایی با انواع بیرینگ ها

1 - بلبرینگ های تماس زاویه ای ( Angular Contact Ball Bearings )

حلقه های داخلی و بیرونی این نوع بلبرینگ ها نسبت به یکدیگر زاویه ای می سازند که امکان تحمل بارهای شعاعی و محوری همزمان را توسط آنها فراهم می کند. هر قدر زاویه تماس بلبرینگ بزرگتر باشد، قدرت تحمل بار محوری آن بیشتر می شود. تولیدات مختلف این بلبرینگ ها عبارتند از:

2- بلبرینگ های تماس زاویه ای یک ردیفه Single Row Angular Contact Ball Bearings))

این نوع بلبرینگ ها علاوه برتحمل بار شعاعی، بار محوری را در یک جهت می توانند تحمل کنند. اعمال بار شعاعی بر بلبرینگ باعث ایجاد یک نیروی محوری نیز می شود که باید به طریقی مهار شود. به همین دلیل معمولاً این نوع بلبرینگ ها به صورت دوتایی بکار برده می شوند.

3- بلبرینگ های تماس زاویه ای دو ردیفه (Double Row Angular Contact Ball Bearings)

این نوع بلبرینگ ها از نظر طراحی، نظیر دو بلبرینگ تماس زاویه ای تک ردیفه است که به صورت پشت به پشت جفت شده باشند، فقط در مقایسه از پهنای آن کاسته می شود. این بلبرینگ ها قادر به تحمل بارهای شعاعی سنگین و بارهای محوری از هر دو جهت بوده و زاویه تماس در اکثریت آنها 32º است و در بلبرینگ های چرخ خودرو کاربرد دارند.

4- بلبرینگ های شیار عمیق (Deep Groove Ball Bearings)

در این نوع بلبرینگها ، در هر رینگ یک شیار عمیق دایرهای با شعاعی برابر با شعاع ساچمه وجود دارد . به خاطر وجود همین شیار و ایجاد سطح تماس بالا بین ساچمه ها و رینگها ، این نوع بلبرینگها توان تحمل بارهای شعاعی زیاد به همراه نیروهای محوری را دارند
  • بلبرینگ های شیار عمیق یک ردیفه( Single Row Deep Groove Ball Bearings)

    این برینگ دارای شیار ساچمه عمیق و یک پارچه بوده و ساچمه و شیار در آن مطابقت هندسی کاملی داشته، بطوری که علاوه بر تحمل بار شعاعی، بار محوری را نیز از هر دو طرف تحمل می کنند.
  • (Double Row Deep Groove Ball Bearings) بلبرینگ های شیار عمیق دو ردیفه

    در مواقعی که قدرت تحمل بار یک برینگ کافی نباشد از دو تا بلبرینگ شیار عمیق استفاده می شود. بلبرینگ ها در موقع ساخت با یکدیگر مطابقت داده شده، بطوریکه بعد از نصب آنها، جهت توزیع یک نواخت بار بر روی دو بلبرینگ، احتیاجی به استفاده از حلقه های فاصله گذار و امثال آنها نیست.

5- رولبرینگ های مخروطی (Taper Roller Bearings)

این برینگ دارای شیارغلتک مخروطی در حلقه بالایی و پایینی بوده و جزء غلتشی نیز در آنها به شکل مخروطی می باشند. این نوع طراحی، برینگ را برای تحمل بارهای مرکب (شعاعی و محوری) مناسب ساخته است. قدرت تحمل بار محوری به زاویه شیار حلقه بیرونی بستگی دارد. رولبرینگ های مخروطی قابلیت تفکیک شدن داشته، حلقه داخلی بهمراه قفسه وغلتک ها یک جز و حلقه بیرونی دوم را تشکیل می دهد. در انواع مختلف یک ردیفه، دوردیفه و چهار ردیفه در دو اندازه متریک و اینچی تولید می شوند.

6- رولبرینگ های استوانه ای (Cylindrical Roller Bearings)

این نوع رولبرینگ ها برای بارهای شعاعی سنگین و سرعتهای بالا مناسب می باشند طراحی این رولبرینگ ها به نحوی است که یکی از حلقه های داخلی یا بیرونی، از یک یا دو طرف لبه نداشته و لذا رولبرینگ قابلیت تفکیک شدن دارد. این امر در مواردی نظیر جا زدن و در آوردن رولبرینگ ها به خصوص در مواردی که انطباق باید تداخلی باشد، موجب تسهیل کار می شود. این نوع برینگ ها ضمن قابلیت در تحمل بارهای سنگین، قادر به چرخش با سرعتهای بالا نیز هستند.

7- بلبرینگ های خودتنظیم (Self - Aligning ball bearing)

بلبرینگ خود تنظیم دارای دو ردیف ساچمه با یک کنس بیرونی مشترک است که شیار ساچمه ها در آن به صورت منحنی بوده و همین ویژگی باعث ایجاد خاصیت خود تنظیمی به بلبرینگ شده است. همین خاصیت خود تنظیم بودن این نوع از بلبرینگها باعٍث شده که در مواقع انحراف و ناهمراستایی محور یا شفت ، خودش را با زاویه و خیز شفت تطبیق دهد و از فشار آمدن روی ساچمه ها و لبه کنس داخلی جلوگیری کند. هنگامی که قدرت تحمل بار بلبرینگ خود تنظیم کافی نباشد، می توان از رولبرینگ های بشکه ای که دارای ویژگی و خاصیتی مشابه هستند استفاده کرد.

8- رولبرینگ های سوزنی (Needle Roller Bearings)

در رولبرینگ های سوزنی، غلتک ها به شکل استوانه بوده، ولی قطر آنها به نسبت طولشان کوچک است که علیرغم این ویژگی از قدرت تحمل بار بالایی برخوردار بوده ودر مصارفی که فضای موجود کوچک باشد، مناسب هستند.

9- بلبرینگ های کف گرد یک ردیفه (Single Direction Thrust Ball Bearings)

این نوع برینگ ها برای موقعیت دهی محوری شافت و تحمل بار فقط از یک طرف مناسب بوده و تحت هیچ حالتی نباید بار شعاعی به آنها اعمال شود.بلبرینگ شامل یک واشر شافت با شیار ساچمه، قفسه به همراه ساچمه ها و یک واشر محفظه با شیار ساچمه است.

10- رولبرینگ های استوانه ای کف گرد (Cylindrical Roller Thrust Bearings)

این رولبرینگ ها برای تحمل بارهای محوری سنگین مناسب هستند. بعلاوه در مقابل بارهای ضربه ای حساس نبوده، استحکام بالا دارند و فضای محوری کمی برای نصب نیاز دارند.همچنین در نوع یک ردیفه ساخته شده و بار محوری را از یک سمت می توانند تحمل کنند.

پارامترهای موثر در انتخاب بیرینگ ها

  • فضای موجود
  • میزان بار
  • جهت نیرو از شعاعی به محوری
  • خود میزانی
  • سرعت (سرعت بال بیشتر است.)
  • دقت
  • صدا (صدای رول بیشتر است.)
  • صلبیت: تغییر فرم پلاستیک را ندارد، الاستیک هستند و تغییر ناپذیرند
  • حرکت محوری: هرگاه شفت در معرض حرارت باشد باید از رولبرینگ استفاده شود.
  • نصب (مونتاژ) و بیرون آوردن (دمونتاژ)

ﺗﺬﮐﺮ: اﯾﺠﺎد ﮔﺮﻣﺎ از دﺳﺖ دادن دﻗﺖ و اﯾﺠﺎد ﺳﺮوﺻﺪا و ﻣﻘﺎوﻣﺖ زﯾﺎد در دوران از ﻧﺸﺎﻧﯽ ﻫﺎی ﺧﺮاﺑﯽ ﺑﺮﯾﻨﮓ اﺳﺖ.

میزان ﺑﺎر: ﻣﻘﺪار ﺑﺎر ﯾﻜﻲ از ﻓﺎﻛﺘﻮرﻫﺎي ﺗﻌﯿﯿﻦ ﻛﻨﻨﺪه اﺑﻌﺎد بیرینگ است. ﻋﻤﻮﻣﺎ روﻟﺮبیرینگ ها ﺗﻮاﻧﺎﯾﻲ حمل ﺑﺎر ﺑﯿﺸﺘﺮي ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ بلبرینگ ﻫﺎ با اﺑﻌﺎد ﻣﺸﺎﺑﻪ دارﻧﺪ. ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ بیرینگ ﻫﺎي ﺑﺪون ﻗﻔﺲ (ﺗﻌﺪاد ﺳﺎﭼﻤﻪ ﻫﺎ ﯾﺎ روﻟﺮﻫﺎي ﺑﯿﺸﺘﺮ( ﺗﻮاﻧﺎﯾﻲ حمل ﺑﺎر ﺑﯿﺸﺘﺮي ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﺑﯿﺮﯾﻨﮓ ﻫﺎي ﻗﻔﺴﻪ دار ﻣﺸﺎﺑﻪ دارﻧﺪ. بلبرینگ ﻫﺎ ﻋﻤﻮﻣﺎ ﺑﺮاي ﺑﺎرﻫﺎي ﻛﻢ و ﻣﺘﻮﺳﻂ ﺑﻜﺎر ﻣﻲ روﻧﺪ. ﺑ-ﺮاي ﺑﺎرهای سنگین و ﺷﻔﺖ ﻫﺎي ﻗﻄﻮر روﻟﺮ ﺑﯿﺮﯾﻨﮓ ﻫﺎ اﻧﺘﺨﺎب ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺗﺮي ﻣﻲ ﺑﺎﺷﻨﺪ
ﺳﺮﻋﺖ: ﺳﺮﻋﺖ ﻛﺎرﻛﺮد ﯾﻚ ﺑﯿﺮﯾﻨﮓ ﺗﻮﺳﻂ دﻣﺎي ﻣﺠﺎز ﻛﺎرﻛﺮد ﻣﺤﺪود ﻣﻲ ﺷﻮد. بیرینگ هاﯾﻲ ﻛﻪ اﺻﻄﻜﺎك داﺧﻠﻲ ﻛﻢ داﺷﺘﻪ و در ﻧﺘﯿﺠﻪ ﺣﺮارت ﻛﻤﻲ در آﻧﻬﺎ ﺗﻮﻟﯿﺪ ﻣﻲ ﺷﻮد ﺑﺮاي ﻛﺎرﺑﺮدﻫﺎﯾﻲ ﻛﻪ در آﻧﻬﺎ ﺳﺮﻋﺖ ﺑﺎﻻﺳﺖ ﻣﻨﺎﺳﺐ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ. بیرینگ های ﺷﯿﺎر ﻋﻤﯿﻖ و ﺧﻮد ﺗﻨﻈﯿﻢ در ﺷﺮاﯾﻄﻲ ﻛﻪ ﺑﺎر ﺷﻌﺎﻋﻲ ﺧﺎﻟﺺ وﺟﻮد دارد، ﻣﻲ ﺗﻮان ﺑﻪ ﺑﺎﻻﺗﺮﯾﻦ ﺳﺮﻋﺖ دﺳﺖ ﯾﺎﻓﺖ، درﺣﺎﻟﺘﻲ ﻛﻪ ﺑﺎر ﺗﺮﻛﯿﺒﻲ وﺟﻮد دارد ﻣﻲ ﺗﻮان ﺑﻪ ﺑﺎﻻﺗﺮﯾﻦ ﺣﺪ ﺳﺮﻋﺖ دﺳﺖ ﯾﺎﻓﺖ. اﯾﻦ ﻣﻮﺿﻮع به ﺧﺼﻮص در راﺑﻄﻪ ﺑﺎ بلبرینگ ﻫﺎي تماس زاویه دﻗﯿﻖ یا بلبرینگ ﻫﺎي ﺷﯿﺎر ﻋﻤﯿﻖ ﺑﺎ ﺳﺎﭼﻤﻪ ﻫﺎي ﺳﺮاﻣﯿﻜﻲ ﺻﺤﺖ دارد. ﺑﯿﺮﯾﻨﮓ ﻫﺎي ﻛﻒ ﮔﺮد ﺑﻪ ﻋﻠﺖ ﻃﺮح ﺧﺎص ﺧﻮد ﻧﻤﻲ ﺗﻮاﻧﻨﺪ در ﺳﺮﻋﺖ های باﻻ ﻧﻈﯿﺮ ﺑﯿﺮﯾﻨﮓ ﻫﺎي ﺷﻌﺎﻋﻲ ﻛﺎر ﻛﻨﻨﺪ.
ﺣﺮﻛﺖ ﺑﻲ ﺳﺮ و ﺻﺪا : درﺑﻌﻀﻲ از ﻛﺎرﺑﺮدﻫﺎي ﻣﻌﯿﻦ ﻧﻈﯿﺮ اﻟﻜﺘﺮوﻣﻮﺗﻮرﻫﺎي ﻛﻮﭼﻚ ﻟﻮازم خانگی ﯾﺎ ﺗﺠﻬﯿﺰات اداري ﺳﺮ و ﺻﺪاي اﯾﺠﺎد ﺷﺪه درﺣﯿﻦ ﻛﺎرﻛﺮد عامل ﻣﻬﻤﻲ در اﻧﺘﺨﺎب ﺑﯿﺮﯾﻨﮓ اﺳﺖ. ﺑﯿﺮﯾﻨﮓ ﻫﺎي ﺷﯿﺎر ﻋﻤﯿﻖ ﺧﺎﺻﻲ ﺑﺮاي اﯾﻦ ﻛﺎرﺑﺮدﻫﺎ ﺗﻮﻟﯿﺪ ﻣﻲ ﺷﻮﻧﺪ.
ﺻﻠﺒﯿﺖ: ﺳﻔﺘﻲ ﯾﻚ بیرینگ ﺑﺮ اﺳﺎس ﺗﻐﯿﯿﺮ شکل اﻻﺳﺘﯿﻚ آن ﺗﺤﺖ ﺑﺎرهای وارده ﻣﺸﺨﺺ ﻣﻲ ﺷﻮد. ﻣﻌﻤﻮﻻ اﯾﻦ ﺗﻐﯿﯿﺮ شکل ﻫﺎ ﻛﻮﭼﻚ و قابل ﺻﺮﻓﻨﻈﺮ ﻛﺮدن ﻣﻲ ﺑﺎ ﺷﻨﺪ. به ﻋﻠﺖ ﻧﻮع تماس ﺑﯿﻦ اﺟﺰاي دوراﻧﻲ و رینگ ﻫﺎ، روﻟﺮبیرینگ ﻫﺎ ﻧﻈﯿﺮ روﻟﺮبیرینگ اﺳﺘﻮاﻧﻪ اي و مخروطی درﺟﻪ ﺳﻔﺘﻲ ﺑﺎﻻﺗﺮي ﻧﺴﺒﺖ به بلبرینگ ﻫﺎ دارﻧﺪ. ﺳﻔﺘﻲ ﺑﯿﺮﯾﻨﮓ ﻫﺎ را ﻣﻲ ﺗﻮآن ﺑﺎ ﭘﯿﺶ ﺑﺎر ﻛﺮدن اﻧﻬﺎ اﻓﺰاﯾﺶ داد (ﯾﻌﻨﻲ ﻟﻘﻲ ﻛﺎرﻛﺮد ﻣﻨﻔﻲ ﺗﺎ ﺳﺨﺘﻲ ﭼﯿﺪﻣﺎن ﺑﯿﺮﯾﻨﮓ ﻫﺎ ﺗﻘﻮﯾﺖ ﺷﺪه و دﻗﺖ ﻫﺎي ﺣﺮﻛﺘﻲ اﻓﺰاﯾﺶ ﯾﺎﺑﺪ(.
ﺣﺮﮐﺖ ﻣﺤﻮری: ﺷﻔﺖ و دیگر اﺟﺰاي دوراﻧﻲ ﻣﺎﺷﯿﻦ ﻣﻌﻤﻮﻻ ﺗﻮﺳﻂ یک بیرینگ ﺛﺎﺑﺖ و یک بیرینگ ﺷﻨﺎور ﻣﻬﺎر ﻣﻲ ﺷﻮﻧﺪ. ﺑﯿﺮﯾﻨﮓ ﺛﺎﺑﺖ ﺷﻔﺖ را دو ﺟﻬﺖ ﻣﺤﻮري ﺛﺎﺑﺖ ﻣﻲ ﻛﻨﺪ و ﺑﯿﺮﯾﻨﮓ ﻫﺎي ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺑﺮاي اﯾﻦ ﻣﻮﻗﻌﯿﺖ ﺑﯿﺮﯾﻨﮓ ﻫﺎﯾﻲ ﻫﺴﺘﻨﺪ ﻛﻪ ﺗﻮاﻧﺎﯾﻲ ﺟﺎﺑﺠﺎﯾﻲ محوري داﺷﺘﻪ و ﺑﻪ ﻫﻤﺮاه ﯾﻚ بیرینگ دیگر ﺑﻜﺎر ﻣﻲ روﻧﺪ) ﯾﻚ بیرینگ ﺑﺮاي تحمل بار ﺷﻌﺎﻋﻲ و دیگری ﺑﺮاي حمل ﯾﺎ ﺑﺎر ﻣﺤﻮري ﺑﻜﺎر ﻣﻲ رود.

روش نام گذاری و کد فنی بیرینگ

برای نام ‌گذاری بیشتر بیرینگ ‌ها از یک شیوه کلی مشابه پیروی می‌‌شود. این نام گذاری از استاندارد ISO پیروی می کند.
نام گذاری پایه بلبرینگ از یک الفبای عددی تشکیل شده است. پیشوند ها و پسوند ها تغییرات خاصی را نشان می دهند. برای مثال وقتی لقی داخلی یا دقت انحراف از حالت نرمال داشته باشد.
پسوندها تغییرات بیشتری را نشان میدهند. همراه تغییرات قاطع بلبرینگ، تولیدکنندگان از کد های خاصی استفاده می کنند
به طور کلی یک نام پایه شامل 3 الی 5 رقم است. ترکیب حروف و اعداد معنای زیر را دارد:
حرف یا شماره اول یا ترکیبی از آنها، نشان ‌دهنده‌ی نوع بیرینگ و در نهایت گونه‌ی پایه‌ی آن است. در شماره پس از آن نشان‌دهنده‌ی ابعاد سری ISO است. اولین رقم نشان‌دهنده‌ی پهنا یا ارتفاع آن سری است (ابعادB,T وH) ،حرف دوم نشان‌دهنده‌ی کد سایز قطر سوراخ بیرینگ است.