01تعریف 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 های 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 های 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 های مختلفی هستند.
02آشنایی با انواع بیرینگها
بلبرینگهای تماس زاویهای
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:
01
تماس زاویهای یکردیفه
Single Row Angular Contact
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.
02
تماس زاویهای دوردیفه
Double Row Angular Contact
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.
بلبرینگهای شیار عمیق
Angular Contact 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
01
بلبرینگ شیار عمیق یکطرفه
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.
02
بلبرینگ شیار عمیق دوطرفه
Deep Groove Ball Bearings
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.
رولبرینگ 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.
رولبرینگ استوانهای
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.
بلبرینگ 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.
رولبرینگ 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.
بلبرینگ کفگرد یکردیفه
Single Direction Thrust Ball
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.
رولبرینگ استوانهای کفگرد
Cylindrical Roller Thrust
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.
03پارامترهای مؤثر در انتخاب بیرینگها
- فضای موجود
- میزان بار
- جهت نیرو از شعاعی به محوری
- خود میزانی
- سرعت کارکرد
- دقت موردنیاز
- سطح صدا
- صلبیت
- حرکت محوری
- نصب (مونتاژ) و بیرون آوردن (دمونتاژ)
ایجاد ﮔﺮﻣﺎ از دﺳﺖ دادن دﻗﺖ و ایجاد ﺳﺮوﺻﺪا و ﻣﻘﺎوﻣﺖ زیاد در دوران از ﻧﺸﺎﻧﯽ ﻫﺎی ﺧﺮاﺑﯽ برینگ اﺳﺖ.
05روش نامگذاری و کد فنی بیرینگ
برای نامگذاری بیشتر بیرینگها از یک شیوه کلی مشابه پیروی میشود. این نامگذاری از استاندارد ISO پیروی میکند.
نامگذاری پایه بلبرینگ از یک الفبای عددی تشکیل شده است. پیشوندها و پسوندها تغییرات خاصی را نشان میدهند. برای مثال، وقتی لقی داخلی یا دقت، انحراف از حالت نرمال داشته باشد. پسوندها تغییرات بیشتری را نشان میدهند. همراه با تغییرات خاص بلبرینگ، تولیدکنندگان از کدهای خاصی استفاده میکنند.
بهطور کلی، یک نام پایه شامل ۳ الی ۵ رقم است. ترکیب حروف و اعداد معنای زیر را دارد:
حرف یا شماره اول یا ترکیبی از آنها، نشاندهنده نوع بیرینگ و در نهایت گونه پایه آن است. شمارههای پس از آن نشاندهنده ابعاد سری ISO هستند. اولین رقم، نشاندهنده پهنا یا ارتفاع آن سری است
(𝐵,𝑇,𝐻) (B,T,H) حرف دوم نشاندهنده کد سایز قطر سوراخ بیرینگ است.
برای قطرهای ۲۰ تا ۴۸۰ میلیمتر، دو رقم آخر نام پایه کد قطر سوراخ هستند و با ضرب این کد در عدد ۵، قطر سوراخ برحسب میلیمتر بهدست میآید.
06عوامل اصلی خرابیهای زودهنگام بیرینگها
16%نصب غلط
Poor Fitting
36%روانکاری ضعیف
Poor Lubrication
14%آلودگی
Contamination
34%خستگی و سرویس نامنظم
Fatigue
روش نصب نادرست، انتخاب یا مقدار نامناسب روانکار، ورود آلودگی و سرویس نامنظم از مهمترین دلایل کاهش عمر بیرینگ هستند. پایش وضعیت میتواند علائم خرابی را پیش از توقف کامل دستگاه آشکار کند.
07ده توصیه برای نگهداری بیرینگ
با احتیاط حمل و جابهجا کنید
بیرینگها چون اجزایی بسیار دقیق و ظریف هستند، همواره باید با احتیاط جابهجا شوند. خراشها و ترکهای کوچک در اثر ضربات احتمالی وارده، موجب عملکرد ضعیف بیرینگ و خرابی زودرس آنها خواهد شد. اشیای تیز را از تماس با بیرینگ دور نگه دارید و خود نیز از خراش انداختن سطوح بیرینگ برحذر باشید. بیرینگی را که بد حمل شده یا به زمین افتاده است، نصب نکنید. بیرینگها را بهطور افقی در محل تمیز و خشک و در بستهبندی کارخانهای خود نگهداری کنید. ورود هرگونه آلودگی، مانند گرد و خاک هوا، به داخل بیرینگ باعث خرابی زودرس بیرینگ در حین کار خواهد شد.
محور، شافت و هوزینگ را بازرسی کنید
قبل از اقدام به نصب بیرینگ، همواره محور و هوزینگ را از لحاظ اندازه و وضعیت ظاهری بازرسی کنید. هرگونه خراش و پلیسه در سطوح و اعوجاج (مثل دوپهنی) در ابعاد میبایست برطرف گردد. هنگام بستن محور روی گیره بهمنظور نصب بیرینگ، صفحات برنجی یا مسی روی فکهای گیره قرار دهید.
از گرمکردن بیش از حد اجتناب کنید
در حین نصب بیرینگ به روش گرم کردن، هرگز شعله مستقیم را با بیرینگ تماس ندهید. پس از قرار دادن بیرینگ در محل مناسب خود روی دستگاه، مادامی که بیرینگ گرم است، آن را تکان ندهید تا سرد شود؛ در غیر این صورت ممکن است بیرینگ از محل قرارگیری صحیح خود خارج گردد.
ابزار و تجهیزات مناسب بهکار ببرید
گرمکنهای القایی، کیتهای تزریق روغن و مهرههای هیدرولیک از ابزارهای تخصصی و در دسترس برای نصب و درآوردن بیرینگها هستند. این ابزارها سرعت نصب و درآوردن را افزایش داده و احتمال آسیبدیدگی بیرینگ را بسیار کاهش میدهند.
بیرینگ صحیح انتخاب کنید
بیرینگهای تازهای را که میخواهید انتخاب و نصب کنید، باید با انواع قبلی خود همخوانی داشته باشند. مشخصه بیرینگ معمولاً روی بیرینگ و همچنین بستهبندی آن چاپ میشود. برای اطمینان از شماره فنی صحیح، از سازنده کمک بگیرید.
مراقب جا زدن با پرس باشید
در حین نصب بیرینگ با پرس، فشار فقط باید روی رینگی که فیت جا میرود اعمال شود. فشار روی رینگی که آزاد است یا فیت نیست، باعث آسیبدیدگی اجزای درونی بیرینگ میشود.
بیرینگهای نو را شستوشو ندهید
سازندگان بیرینگ دقت بسیار زیادی را در بستهبندی آن مصروف میدارند تا عاری از آلودگی و آماده مصرف باشد. معمولاً نیازی به شستن بیرینگ یا پاک کردن ماده چرب شفاف روی بیرینگ که برای محافظت آن است، نمیباشد. ضمناً این ماده محافظ هیچ واکنش و تداخلی با روانکار (روغن یا گریس) ندارد.
روانکاری صحیح الزامی است
سازندگان بیرینگ برای انتخاب نوع روانکار مورد نیاز برای بیرینگ و نوع کاربرد آن، عوامل و ضرایب بسیاری را مدنظر قرار میدهند؛ بنابراین توصیههای سازنده را بهکار برید. سطح روانکار را بهطور مرتب کنترل کنید و حداقل یکبار در سال روانکار را بهطور کامل تعویض کنید. درجه حرارت و وضعیت آلودگی در تعیین فواصل بین روانکاری مجدد مؤثر است.
از همراستا بودن محورها مطمئن شوید
پس از نصب بیرینگ و قبل از شروع به کار دستگاه، محورهایی را که به یکدیگر کوپله میشوند همراستا نمایید. وجود عدم همراستایی خارج از حد قابل قبول باعث خرابی زودرس بیرینگها و آببندهای روی آن محورها میشود.
مراقب وضعیت کار دستگاه باشید
مراقب این علائم که نشاندهنده کارکرد نامناسب بیرینگ است باشید: نویز (سروصدا) بیش از حد، افزایش میزان ارتعاش، و افزایش درجه حرارت. بیرینگهایی که این علائم را از خود بروز میدهند، میبایست بهطور مرتب مورد بازرسی قرار گیرند تا اقدامات اصلاحی در زمان مناسب صورت گیرد. استفاده از ابزارهای دقیق تشخیصی، مثل گوشیهای صنعتی، ارتعاشسنجها و ترمومترها، کمک مؤثری در مراقبت از وضعیت کارکرد (Condition Monitoring) است.