بلبرینگ چیست و انواع آن کدام است؟

اصطکاک به دلیل مشکلاتی نظیر خوردگی، سایش و ایجاد گرما همواره یکی از چالش های پیش روی مهندسان در طراحی اجزای چرخان ماشین آلات و دستگاه ها بوده است. به همین دلیل نیاز بود تا قطعاتی ساخته شود که اثرات اصطکاک را به حداقل برساند. بلبرینگ یکی از قطعات است که به کمک توپ هایی چرخان حداقل اصطکاک را ایجاد می کند. بلبرینگ از اجزای جدا نشدنی تمام سیستم های چرخان است و با توجه به شرایط کاربرد و سرعت چرخش و برخی پارامترهای دیگر طراحی و به کار برده می شود. بلبرینگ ها انواع مختلفی دارند اما طرز کار همه ی آن ها از یک اصل پیروی میکند. به منظور آشنایی بیشتر با انواع بلبرینگ، طرز کار و سازندگان برتر بلبرینگ در جهان تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید.

بلبرینگ چیست؟

وجود اصطکاک هر چند در بیشتر موارد مفید است ولی در برخی موارد نیز می تواند مشکلاتی مثل خوردگی، خراشیدگی، ساییدگی و … ایجاد کند. به دلیل مشکلاتی که اصطلاک در حرکت قطعات ایجاد می کرد لازم بود تا قطعه ای ساخته شود تا اثر آن را به حداقل برساند. این نیاز منجر به ساخت قطعه ای به اسم Bearing (یاتاقان) شد. بلبرینگ (Ball Bearing) یا یاتاقان توپی یکی از انواع یاتاقان های تماسی-غلتشی است که در ابزارها و ماشین های مختلف و در کل هرچیزی که میچرخد کاربرد دارد و اصطکاک را کاهش می دهد. بلبرینگ ها می توانند بارهای شعاعی، بارهای محوری و یا ترکیبی از آن ها را تحمل کنند. بلبرینگها معمولا در مواردی استفاده می شوند که بارها به نسبت کوچک باشند و برای بارهای سنگین مطلوب نیستند و احتمال تغییر حالت و خرد شدن آن ها وجود دارد.

وظایف بلبرینگ

واژه بلبرینگ (Ball bearing) از دو بخش Ball به معنای گوی و bearing به معنای تحمل کردن تشکیل شده و به نوعی معنای توپ های حامل میدهد. این قطعه ی سودمند با تحمل بارهای شعاعی و محوری باعث می شود به جای ساییدگی، اجسام در کنار هم به گردش درآیند. ابزارهای چرخشی در صورتی که در آنها از بلبرینگ استفاده نشود استهلاک بسیار بالایی خواهند داشت. بلبرینگ ها از تماس مستقیم دو فلزی که در حرکت نسبی قرار دارند جلوگیری می کند و سبب میشود تا از تولید گرما، اصطکاک و در نهایت سایش قطعات جلوگیری شود.

پس به طور خلاصه وظایف بلبرینگ را می توان در سه مورد زیر خلاصه کرد:

کمک به انتقال قدرت بین قطعات در گردش
کاهش اصطکاک
جلوگیری از سایش قطعات و سطوح
بلبرینگ در صنایع بزرگ، خودروها، موتورها، واگن های برقی، نیروگاه های عظیم، میزهای گرد، صندلی های چرخان، کشوهای کابینت، دیسک های سخت رایانه، اسکیت ها، وسایل مکانیکی و … کاربرد دارد.

اجزای بلبرینگ

بلبرینگ ها با وجود اینکه قطعات کوچکی هستند ولی خود از اجزایی تشکیل شده اند که کنار هم قرار گرفته اند. این اجزا به شرح زیر است :

رینگ یا کنس (Ring) :

هر بلبرینگ یک رینگ داخلی (Inner Ring) و یک رینگ خارجی (Outer Ring) دارد که اجزای دیگر را در بر می گیرند. جنس این رینگ ها معمولا از آلیاژهای مقاوم فولاد است.

ساچمه یا گوی (Rolling Elements):

ساچمه ها بین رینگ داخلی و رینگ خارجی می غلتند و معمولا از جنس فولاد هستند.

جداکننده یا قفسه یا نگهدارنده (Cage):

نگهدارنده، المان های غلتان یا همان گوی ها را با فواصل یکسان جدا میکند و مانع از تماس آنها با یکدیگر می شود همچنین از حرکت افقی و جانبی گوی ها جلوگیری می کند. جداکننده ها از جنس فیبر ، برنج یا فولاد هستند.

کاسه نمد یا سپر:

یک درپوش پلاستیکی یا فلزی ست که در دو طرف و یا یک طرف برخی از بلبرینگ ها به کار رفته است. سپر یا کاسه نمد از بلبرینگ تا حدی در برابر ورود ذرات خارجی که ممکن است ماده روان کننده داخل بلبرینگ را آلوده کنند محافظت می کند. همچنین از خروج روغن درون قفسه و بین گوی ها به بیرون جلوگیری می کند. این قطعه به عنوان عایق در برابر نفوذ آب به داخل یاتاقان هم عمل می کند.

انواع بلبرینگ

بلبرینگ ها انواع گوناگونی دارد که هر کدام کاربرد مخصوص به خود را دارند.

بلبرینگ شیار عمیق :

بلبرینگ های شیار عمیق (Deep Groove Ball Bearing) به دلیل طراحی ساده کاربرد فراوانی در صنعت دارند. همانطور که از نام این بلبرینگ مشخص است یک شیار عمیق دایره ای در هر رینگ وجود دارد که شعاع آن به اندازه شعاع ساچمه است و باعث می شود بارهای شعاعی زیادی به همراه مقدار کمی نیروی محوری را بتواند تحمل کند.

بلبرینگ های شیار عمیق دو نوع دارند:

شیار عمیق تک ردیفه
شیار عمیق دو ردیفه
از ویژگی های بلبرینگ های شیار عمیق می توان به مقاومت بالا، ظرفیت تحمل بار زیاد و اصطکاک کم و کارکرد بدون صدا اشاره کرد.

از بلبرینگ شیار عمیق در اتصالات شفت های ماشین آلات صنعتی مانند انواع الکتروموتورهای، کمپرسورها، گیربکس ها، توربوفن ها، اتصالات چرخ ماشین ها و به طور کلی در تمامی اتصالاتی که شافت افقی بدون اعمال بار محوری وجود دارد به کار برده می شود.

بلبرینگ تماس زاویه ای :

در بلبرینگ های تماس زاویه ای (Bearing Ball Contact A) یک طرف هر رینگ بلندتر است که باعث می شود رینگ ها نسبت به هم زاویه داشته باشند. این نوع بلبرینگ در انواع مختلف 15 25 و 40 درجه ساخته می شوند و هر چقدر زاویه تماس بیشتر باشد قدرت تحمل بار محوری هم افزایش می یابد.

دو نوع رایج از بلبرینگ های تماس زاویه ای، بلبرینگ های تماس زاویه ای یک ردیف و دو ریفه یا دوبل هستند.

بلبرینگ های تماس زاویه ای در مقایسه با بلبرینگ های شیار عمیق کاربرد محدودتری دارند و تولید آنها به دقت بیشتری نیاز دارد. از این نوع بلبرینگ در اتصال بر روی شافت های با سرعت دورانی بسیار بالا استفاده می شود و چون در این شرایط حرارت زیادی تولید می شود لازم است تا از فولادهایی با گریدهای بالا و سختی بیشتر از 60 راکول در ساخت آن استفاده شود.

بلبرینگ خود تنظیم:

زمانی که نا هم محوری زیاد باشد یا تراز کردن شفت مشکل باشد از این نوع بلبرینگ استفاده می شود.

این بلبرینگ ها دو ردیف ساچمه با رینگ مشترک دارند. رینگ بیرونی آن ها شیار منحنی دارد که مرکز آن با خود بلبرینگ یکی است. این انحنا باعث می شود که رینگ داخلی و گوی ها تا اندازه ای خارج از مرکز بلبرینگ به حرکت دربیایند و هم راستایی ایجاد کنند.

در این روش توان تحمل بار محوری کم است ولی ظرفیت تحمل نا هم محوری 4 تا 7 درجه است.

انواع بلبرینگ خود تنظیم :

بلبرینگ خود تنظیم بدون کاسه نمد
بلبرینگ خود تنظیم با کاسه نمد در دو طرف بلبرینگ
بلبرینگ خود تنظیم با حلقه داخلی عریض
بلبرینگ های خود تنظیم مانند بلبرینگ های شیار عمیق برای مصارف عمومی کاربرد دارد.

بلبرینگ کفگرد :

این بلبرینگ ها برای تحمل بارهای محوری در سرعت بالا مناسب است. تحمل بارهای شعاعی در این نوع بسیار کم می باشد. بلبرینگ کفگرد از دو حلقه به شکل واشرکه شیار ساچمه ها را در برگرفته و همچنین ساچمه های داخل نگهدارنده، ساخته شده است و دو نوع یکطرفه و دوطرفه دارد.

انواع بلبرینگ کفگرد:

بلبرینگ کفگرد یک ردیفه
بلبرینگ کفگرد دو ردیفه
بلبرینگ کف گرد معمولا طول عمر بسیار بالایی دارد و ساچمه های به کار برده شده در آن اصطکاک بسیار کمی دارند. از این بلبرینگ می توان برای سرعت های بسیار بالا و بارهای کمتر نیز استفاده کرد.

طرز کار بلبرینگ

ساچمه ها بین دو رینگ داخلی و خارجی قرار دارند. در اکثر موارد معمولا یکی از رینگ ها به قسمت دوار اتصال یافته و با آن میچرخد و رینگ دیگر ثابت می باشد. بنابراین المانهای غلتان (ساچمه ها) بین این دو رینگ می غلتند. ابتدا از طریق رینگ متحرک بار به ساچمه ها و سپس به رینگ ثابت انتقال می یابد. سطح تماس رینگ ها با ساچمه ها به دلیل کروی بودن آنها بسیار کوچک است و ساچمه ها هم با حرکت محور به حرکت در می آیند. به همین دلیل بخش دوار حرکتی روان و کم اصطکاک دارد که بدون وجود ساچمه ها این اصطکاک بسیار زیاد است. کم کردن میزان اصطکاک بین سطوح متحرک از مهم ترین وظایف بلبرینگ هاست.

بارهای وارد بر بلبرینگ ها به طور کلی به دو دسته محوری و شعاعی تقسیم می شود. بار به نیرویی گفته می شود که از یک رینگ به وسیله ی المانهای غلتان به رینگ دیگر منتقل می شود.

قیمت بلبرینگ

بلبرینگ ها از نظر قیمت بسیار متنوع هستند. از مهمترین مواردی که در قیمت گذاری بلبرینگ تاثیرگذار است می توان به شرکت سازنده، کیفیت ساخت و نوع بلبرینگ اشاره کرد. مشخص است که برخی از برندهای مشهور ساخت بلبرینگ محصولات آنها نسبت به برندها متفرقه گران قیمت تر است. از معروفترین سازندگان بلبرینگ در جهان می توان شرکت های زیر را نام برد.

شرکت NSK ژاپن
شرکت NTN ژاپن
شرکت FAG آلمان
شرکت IKO ژاپن
شرکت NACHI ژاپن
شرکت KYK ژاپن
شرکت SKF سوئد
همانطور که قابل ملاحظه است معروفترین سازندگان بلبرینگ ژاپنی هستند.