رولبرینگ بشکه ای SKF

کاربری رولبرینگ بشکه ای در کل نو می باشد بدین معنا که این طراحی از رولبرینگ و بلبرینگ جدید تر از دیگر طراحی های موجود در بازار محسوب می شود. با این وجود قابلیت های بسیار بالا و مناسبی که رولبرینگ های بشکه ای در مقایسه با انواع بلبرینگ و رولبرینگ دارند کاربر آنها را در صنایع دو چندان می کند. امروزه در بسیاری از کاربری ها برای جایگزینی بلبرینگ ها که در آنها تمرکز تنش بالایی در تماس ساچمه اتفاق می افتد و همچنین رولبرینگ ها که دارای اصطکاک بالایی هستند از انواع و سایز های مختلف رولبرین بشکه ای استفاده می شود. برند SKF یکی از تولید کنندگان بنام رولبرینگ بشکه ای محسوب می شود.

 

بلبرینگ SKF

اگر در زمینه های صنعتی و ماشین آلات فعالیت می کنید حتما با برند بلبرینگ SKF آشنایی کاملی دارید. این برند بلبرینگ یک برند اروپایی می باشد که بر روی بسیاری ماشین آلات تولیدی اتحادیه اروپا نیز نصب شده استو برند بلبرینگ SKF در سایز های متوسط دارای بیشترین میزان کاربری است اما در حقیقت در تمام سایز ها بالاخص سایز های بزرگ مانند بلبرینگ های معدنی نیز تولید می شود.

مشخصات فیزیکی و کاربری بلبرینگ تماس زاویه ای

بلبرینگ تماس زاویه ای

برای بر طرف کردن ایرادات بلبرینگ های معمولی (بلبرینگ شیار عمیق) در سرعت های زاویه ای اتصال بالا از بلبرینگ تماس زاویه ای استفاده می شود. با توجه به اینکه بلبرینگ تماس زاویه ای نقشی بسیار مهم و موثر بر بهبود عملکرد سیستم بالاخص در سرعت زاویه ای دوران بالا برای شافت های سایز پایین و متوسط می باشد استفاده ار این بلبرینگ نیز بصورت روز افزون در حال افزایش می باشد. برند های معتبر بسیاری در دنیا در حال حاضر به تولید بلبرینگ تماس زاویه ای مبادرت دارند که در این میان برند های ژاپنی تولید کننده مانند بلبرینگ NTN , بلبرینگ NSK ، بلبرینگ ناچی که تولیداتی در سطح گسترده برای انواع یاتاقان بلبرینگ ها در ابعاد اینچی و میلیمتری دارند فعالیت گسترده تری دارند.

ساختمان بلبرینگ تماس زاویه ای

در داخل ساختمان بلبرینگ تماس زاویه ای از تعداد زیادی ساچمه استفاده می شود که این ساچمه ها قطر کمی دارند. قرار گیری ساچمه بلبرینگ تماس زاویه ای با فواصل برابر در داخل قفسه که بخش زیادی از ساچمه را نیز احاطه کرده است صورت می پذیرد. سرعت دورانی بالای شافت در اتصال بلبرینگ تماس زاویه ای عوامل انحراف از محور و دینامیک و اینرسی بالایی داشته که زاویه قرار گیری و شکل هندسی رینگ و یا قفسه تعلیق مناسبی از بار ترکیبی شعاعی و محوری را فراهم می آورد.

طراحی ویژه رولبرینگ مخروطی

رولبرینگ مخروطی

یکی از طراحی های نوین و کاربردی رولبرینگ های صنعتی که برای رفع ایرادات انواع بلبرینگ و رولبرینگ مطرح شده است رولبرینگ مخروطی است. برای اولین بار در اوایل دهه 40 میلادی شرکت تیمکن TIMKEN آمریکا رولبرینگ های مخروطی را طراحی و به تولید انبوه رساند. امروزه رولبرینگ مخروطی یکی از قدرتمند ترین نوع رولبرینگ های صنعتی محسوب می شود که بر روی بسیاری از ماشین آلات صنعتی که دارای شافت های افقی هستند بعنوان جایگزینی برای رولبرینگ های شعاعی بکار گرفته می شود. رولبرینگ مخروطی هر چند نوعی رولبرینگ شعاعی است اما نحوه قرار گیری ساچمه ها در ساختار آن بگونه ای است که قابلیت تعلیق بار محوری را نیز تا اندازه ای فراهم می آورد.

اجزای رولبرینگ مخروطی

در داخل رولبرینگ مخروطی از ساچمه های فولادی نیمه مخروطی استفاده شده است که بر روی یک قفسه کونیک قرار گرفته اند. راستای ساچمه های رولبرینگ مخروطی با سطح افق یک زاویه بین 15 الی 30 درجه را شکل می دهد که برای هر رولبرینگ مقداری مشخص و ثابت و غیر قابل تغییر می باشد. این زاویه اتصال ساچمه بر روی قفسه نقش بسیار مهمی در توازن بار های شعاعی و بار های محوری در تعلیق دارد. هر قدر زاویه با افق افزایش پیدا کند قابلیت تعلیق بار شعاعی کمتر و قابلیت تعلیق بار محوری توسط رولبرینگ مخروطی افزایش خواهد یافت.

قابلیت های بلبرینگ کف گرد

یکی از انواع بلبرینگ های پر مصرف صنعتی بلبرینگ کف گرد می باشد. نام انگلیسی بلبرینگ کف گرد را Thrust ball bearing می نامند چرا که نیروی وارده بر آن از نوع هم راستا با شافت که نیروی رانشی است می باشد. بلبرینگ کف گرد در شکل های مختلف و در بسیاری از مواقع بصورت رولبرینگ نیز تولید می شود چرا که در کل رولبرینگ ها از نظر قابلیت بارگذاری در رده بالاتری نسبت به بلبرینگ ها می باشند. بلبرینگ کف گرد را به واسطه قابلیت بارگذاری بالا می شناسند و اغلب سرعت های زاویه ای محدودی بر پیکر این قبیل بلبرینگ ها وارد می آید چرا که شافت های عمودی در کل سرعت زاویه ای محدودتری نسبت به شافت های افقی دارند.

مزایای بلبرینگ کف گرد

قابلیت های مفیدی برای بلبرینگ کف گرد می توان نام برد اما توزیع یکنواخت بار بر روی ساچمه ها از مهمترین این ویژگی ها هستند. بر خلاف بلبرینگ های شعاعی تمامی ساچمه ها در ساختار بلبرینگ کف گرد در یک راستا با ارتفاع یکسانی قرار می گیرند این امر سبب می شود تا بار بصورت یکنواخت با تنشی برابر بر روی تک تک ساچمه قرار گرفته  و از تمرکز تنش که یکی از مهمترین عوامل تخریب بلبرینگ ها به حساب می آید جلوگیری به عمل آید. از این رو طول عمر بلبرینگ کف گرد اغلب بالاتر از بلبرینگ های شعاعی است.

بلبرینگ خود تنظیم FAG اف آ گ

بلبرینگ های شیار عمیق گرچه دارای قابلیت تعلیق میزان بالایی از بار هستند اما اغلب بر روی شافت هایی نصب می شوند که حرکتی ساده، دقیق و بدون ارتعاش هستند. بر روی محور ها و شافت های پیچیدئه تر در صنایع از انواع دیگری بلبرینگ استفاده می شود. بلبرینگ FAG آلمان یکی از برند های بسیار شناخته شده در سطح جهانی می باشد که محصولاتی با دوام بسیار بالا تولید کرده بگونه ای که حتی در صنایع نظامی و هوایی کشور آلمان که یکی از قدرتمند ترین کشور های صنعتی دنیا محسوب می شود از بلبرینگ FAG بر روی انواع تجهیزات شامل تانک ها و هواپیما ها استفاده شده است. بلبرینگ خود تنظیم یکی از انواع بلبرینگ می باشد که مناسب برای کاربری در شرایط بحرانی محور ها می باشد. بدین معنا که محور های دوار با سرعت بالا و بر روی ماشین آلاتی که تحت تنش های مختلفی قرار می گیرند امکان تغییر زاویه شافت در این ماشین آلات وجود دارد. بلبرینگ خود تنظیم این قابلیت را برای محور ها فراهم می آورد که در صورت تغییر زاویه اتصال به میزان کوچک که البته در ماشین آلات نیز اغلب تا همین میزان اتفاق می افتد بتواند شرایط خود را تنظیم نماید. بلبرینگ خود تنظیم FAG اف آ گ اغلب بصورت گریس کاری شده به بازار عرضه می شود.

مقایسه بلبرینگ کف گرد و رولبرینگ کف گرد

بلبرینگ کف گرد

در صنایع برای اتصال شافت های عمودی و تعلیق بار آنها و کاهش اصطکاک ناشی از آتصال آنها از نوعی بلبرینگ به نام بلبرینگ کف گرد استفاده می شود. بلبرینگ کف گرد متشکل از ساچمه های کروی که بر روی یک قفسه رینگ مانند قرار گرفته است می باشد که در بیرون توسط رینگ های بیرونی احاطه شده است. بلبرینگ کف گرد هر چند تحت تنش های فشاری بالایی ناشی از وزن شافت عمودی و اتصالات شافت می باشد اما به سبب شکل هندسی و طراحی که دارد تعلیق بار بسیار مناسب و یکنواختی را بر روی ساچمه های خود تجربه می کند. بلبرینگ کف گرد تعلیق دهنده بار محوری می باشد و در راستای شعاعی تعلیقی انجام نمی دهد. برخی نمونه های جدید از بلبرینگ کف گرد وجود دارند که با ایجاد لبه برای رینگ های بیرونی قابلیت اندکی در تعلیق بار شعاعی برای آنها فراهم آمده است.

 

مزایای رولبرینگ کف گرد در مقایسه با بلبرینگ کف گرد

بلبرینگ های کف گرد هر چند دارای تعلیق بار مناسبی بوده و بار بطور یکنواخت در ساچمه های آنها توزیع می شود اما به سبب تمرکز تنش بالایی که در ساچمه های مدور آنها وجود دارد بالاخص در اتصال همراه با شافت های عمودی که بخش وسیعی از نیروی وزن ناشی از شافت بر پیکر بلبرینگ وارد می وشد در برخی از موارد مقاومت لازم را ندارند. از این رو از انواع رولبرینگ کف گرد برای تعلیق بار های محوری از این نوع استفاده می شود. رولبرینگ کف گرد تنها با یک نوع ساچمه تولید نمی شود و انواع مختلف رولبرینگ سوزنی کف گرد، رولبرینگ بشکه ای کف گرد، رولبرینگ مخروطی کف گرد و رولبرینگ استوانه ای کف گرد برای این منظور مورد استفاده قرار می گیرند. رولبرینگ کف گرد دارای قابلیت تعلیق بار بیشتری می باشد اما در عوض نوع ساچمه های آن نیز قابلیت حرکت زاویه ای و درجه آزادی کمتری را فراهم می کنند.

طراحی ویژه رولبرینگ بشکه ای

رولبرینگ ها خود دارای مزایا و معایبی نسبت به بلبرینگ ها می باشند. برای تشریح مزایای رولبرینگ بشکه ای مناسب است ابتدا به مزایای و معایب رولبرینگ ها در حالت کلی نسبت به بلبرینگ ها بپردازیم و سپس به طراحی رولبرینگ بشکه ای برسیم. رولبرینگ ها در کل به سبب سطح تماس بالاتری که بین ساچمه های خود با رینگ ها دارند دارای تمرکز تنش کمتر و قابلیت تعلیق بار بیشتری هستند. از این رو در سایز برابر یک رولبرینگ استوانه ای شعاعی قابلیت تعلیق بار به میزان بسیار بالاتری نسبت به بلبرینگ شیار عمیق دارد. اما در عوض شکل و هندسه ساچمه های رولبرینگ بگونه ای است که درجه آزادی کمی برای غلطش و حرکت ساچمه در تماس با قفسه و رینگ ها باقی می گذارد.

رولبرینگ بشکه ای نوعی از طراحی رولبرینگ های صنعتی می باشد که در آن برای حل مشکل درجه آزادی ساچمه رولبرینگ ها از ساچمه های استوانه ای استفاده شده است. طراحی مدرن ساچمه های بشکه ای بگونه ای است که سطح متوسطی از تماس سطحی با رینگ بالاتر از میزان تماس ساچمه بلبرینگ و کمتر از تماس ساچمه رولبرینگ استوانه ای بوجود می آورد اما در عوض لبه های پخ خورده بیرونی ساچمه های رولبرینگ بشکه ای درجه آزادی حرکت بالاتری را برای این ساچمه ها فراهم آورده و میزان سایش کمتر، حرکت و درجه آزادی بیشتری را بوجود آورده و می توان گفت رولبرینگ بشکه ای سطح متوسطی از مزایای بلبرینگ ها با ساچمه کروی و رولبرینگ ها با ساچمه استوانه ای را بطور یکجا دارد.

مخترع رولبرینگ مخروطی کیست؟

أر کاربری بلبرینگ ها که در انواع مختلفی از اوایل قرن 19 میلادی صورت می گرفت همواره مشکلاتی بر سر استفاده از انواع بلبرینگ و رولبرینگ وجود داشت. در مورد بلبرینگ ها تمرکز های تنش که سبب از بین رفتن سریع ساچمه های بلبرینگ ها می شد، نوع تعلیق بار، زاویه تعلیق بار، نوع روان کننده ها و مشکلاتی که انواع بلبرینگ و رولبرینگ در اتصال بر روی شافت هایی با انحراف از مرکز و ایجاد بار های مکانیکی نا خواسته با آن مواجه بودند.

در مورد رولبرینگ ها نیز که قابلیت تعلیق بار به میزان بالاتری نسبت به بلبرینگ ها داشتند مشکلات متعددی در کاربری، انتقال حرارت و درجه آزادی وجود داشت که تولید کنندگان رولبرینگ ها به تدریج با اختراعات جدید در جهت کاهش مشکلات قدم بر می داشتند. یکی از اختراعات مهم در دنیای اتصالات و مفاصل صنعتی توسط هنری تیمکن TIMKEN موسس برند بلبرینگ TIMKEN اتفاق افتاد که به تولید رولبرینگ مخروطی انجامید. در حال حاضر استفاده از رولبرینگ مخروطی به سبب قابلیت های بسیار بالایی که چه در تعلیق میزان بار و چه در تعلیق بار های ترکیبی با سرعت های زاویه ای بالا دارد بسیار مرسوم شده است. رولبرینگ مخروطی که از رینگ های کونیک در برون بهره می برد اساسا برای اتصال بر روی شافت های افقی با بار شعاعی طراحی شده اما در سرعت های زاویه ای بالا قابلیت تعلیق بار های نا خواسته محوری را نیز در یک جهت دارد.

برند TIMKEN آمریکا امروزه در زمره موفق ترین تولید کنندگان انواع بلبرینگ، رولبرینگ و یاتاقان های صنعتی قرار دارد.

عوامل تخریب بلبرینگ ها

بلبرینگ ها در ماشین آلات صنعتی از نوع دینامیک نقش مفصل را ایفا می کنند. اغلب ماشین آلات دینامیکی نیروی محرک خود را از تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی با بکار گیری الکتروموتور ها کسب می کنند که دارای شافت دوار بوده و نیاز به بلبرینگ، رولبرینگ و یا در سطح بزرگتر به نوعی یاتاقان دارند. اما یاتاقان بلبرینگ ها با وجود داشتن ساچمه هایی برای کاهش میزان سایش و اصطکاک در بلند مدت دچار فرسایش می شوند. برخی از عوامل نقش موثر تری در فرسایش و تخریب بلبرینگ ها دارند.

یکی از موثر ترین عوامل کاهنده طول عمر مفید بلبرینگ ها ضربه در سیستم دینامیکی می باشد. در ماشین آلات مکانیکی که دارای شافت دوار هستند بر اثر سرعت زاویه ای بالا، انحراف از محور شافت، گریز از مرکز یا اینرسی بالا و شاید در سطحی متفاوت عدم بالانسینگ دقیق شافت سبب ایجاد ضربه بر بلبرینگ ها می شود که از عوامل اصلی سایش و تخریب بلبرینگ ها محسوب می شود.

مقایسه انحراف از محور بلبرینگ و رولبرینگ

یکی از عوامل بسیار موثر در طول عمر و معیار قیمت خرید بلبرینگ ها اتصال بر روی شافت هایی بدون لرزش و بدون انحراف زاویه ای می باشد. اما با توجه به ایکه بلبرینگ و رولبرینگ بر روی شافت های دوار با سرعت زاویه نسبتا بالایی نصب می شوند همواره در معرض گریز از مرکز، لرزش و ضربه که هر سه نیز از عوامل بسیار مخرب برای بلبرینگ ها و رولبرینگ ها محسوب می شوند قرار می گیرند. از این رو برند های تولید کننده بلبرینگ در طی زمان همواره بدنبال راهکاری برای جلوگیری از سایش و خوردگی و افزایش طول عمر اتصال بلبرینگ ها بوده اند و با بروز رسانی طراحی و نوآوری در دنیای بلبرینگ و رولبرینگ ها در جهت تقویت قوای مقابله بلبرینگ با این پدیده های مخرب بوده و موفق به مهار ایت تخریب ساچمه بلبرینگ و دیگر اجزا با طراحی های مدرن شده اند.