بلبرینگ ها و رولربرینگ‌ها

کلمه ی Bearing از فعل To Bear به معنی تحمل کردن برینگ ها (مخفف) از یاتاقان های غلطشی هستند.بل و رولر برینگ هاقطعاتی هستند که امکان حرکت نسبی بین دو قطعه را از طریق غلطش فراهم می کنند.
قطعات تشکیل دهنده ی برینگ ها:
۱-رینگ داخل و خارج با شیار مناسب
۲-اجزاء غلطنده (ساچمه و رولر)
۳-قفسه که تعداد غلطنده را جدا و هدایت می کند.
اندازه ها:
برینگ ها با شماره های استاندارد مشخص می شوند,به عنوان مثال برای بلبرینگ شیار عمیق ۶۲۰۵ دو رقم سمت چپ نشان دهنده ی نوع برینگ و اندازه ی آن است.
در محدوده ی قطر داخلی بین ۲۰ میلی متر و ۴۸۰ میلی متر اگر دو رقم سمت راست را در ۵ ضرب کنیم قطر رینگ داخل شفت بدست می آید.

سه اندازه ی اصلی یک برینگ:
۱-عرض برینگ
۲-قطر خارجی
۳-قطر داخلی
Z6205 یک طرف برینگ در پوش دارد
Z2 6205 دو طرف برینگ درپوش دارد.
Rs 6205 یک طرف برینگ کاسه نمد دارد.
Rs2 6205 دو طرف برینگ کاسه نمد دارد.
W6205 در رینگ خارجی یک شیار برای خار جاسازی شده است.

انواع بلبرینگ:

۱-بلبرینگ شیار عمیق:
متداولترین بلبرینگ در بازار است,موارد استفاده ی زیادی دارد,نیروهای شعاعی و محوری را در دوجهت تحمل می کند,برای سرعت های بالا مناسب است.
۲-بلبرینگ تماس زاویه ای:
نیروهای محوری را فقط در یک جهت تحمل می کند.
۳-بلبرینگ خودمیزان:
در یک طرف دو شیار دارد و در یک طرف سطح کروی دارد,در مواردی که محور با پوسته انطباق نداشته باشد,یا محور دارای باشد.
۴-بلبرینگ کف گرد:
مناسب رای تحمل نیروهای محوری قابل جداشدن از هم و عمل کرد آن برای محورهای عمودی بهتر است.
رولربرینگ ها:
۱-رولر سیلندری:
نیروهای شعاعی زیادی را تحمل می کند(چون سطح تماس خط است).در محورهایی که در معرض انبساط حرارتی هستند از سیلندر استفاده می شود.
۲-رولربرینگ مخروطی:
قادر به تحمل نیروهای شعاعی است ولی نیروی محوری را در یک جهت تحمل می کند.بنابراین به طور معکوس با جفت خودش به کار می رود.
۳-رولربرینگ سوزنی:
در جاییکه فضای شعاعی کمی وجود دارد از رولربرینگ سوزی استفاده می شود.
۴-رولربرینگ شبکه ای:
به دلیل سطح کروی رینگ خارجی این برینگ دارای خاصیت خود میزانی است و برای بارهای شعاعی ضربه ای مناسب است.

رولر برینگ ها از سه جهت تقسیم بندی می شوند:
۱-جهت تحمل نیرو:
الف)برینگ های رادیال شعاعی
ب)برینگ های اکسیال محوری
۲-شکل غلطک ها:
الف)کروی
ب)رولر
۳-نوع حرکت:
الف)دورانی
ب)خطی
جنس برینگ ها فولاد آلیاژ کروم دار است,که تا عمق زیاد سخت می شود,جنس قفسه از فولاد پرس کاری شده یا از لوله ی ماشین کاری شده یا به طریق ریخته گری ساخته می شود.
پارامترهای موثر در انتخاب برینگ ها:
۱-فضای موجود
۲-میزان نیرو
۳-جهت نیرو(شعاعی یا محوری)
۴-خود میزانی
۵-سرعت
۶-دقت
۷-صدا
۸-صلبیت(یعنی عدم تغییر پلاستیک)
۹-حرکت محوری:
هرگاه شفت در معرض حرارت توربین بخار باشد به لحاظ انبساط طولی از رولر استفاده می شود و در رولر استوانه ای(سیلندر)
۱۰-مونتاژ و دمونتاژ:
مخروطی,سوزنی و کف گرد ساده,شیار عمیق,تماس زاویه ای و شبکه ای بیرون آورن مشکل
تذکر مهم:
ایجاد گرما و سروصدا و مقاومت زیاد در دوران و عدم دقت(از دست دادن دقت)نشانه ی خرابی برینگ است.

علل تعویض برینگ ها:
۱-خستگی
۲-سایش به علت نفوذ گرد و غبار
۳-شکستن قفسه
۴-تغییر شکل
۵-پلاستیک بخاطر بارهای سنگین و ضربه ای شیشه کمترین تغییر شکل را در موارد دارد.
بلبرینگ‌های ساده به طرز گسترده‌ای استفاده می‌شوند و از سطوح برای تماس سایشی استفاده می‌کنند. علی الخصوص با وجود روانکاری، آنها معمولا عمر و اصطکاک کاملا قابل قبولی می‌دهند. از سوی دیگر، بلبرینگهای با اصطکاک کم معمولاً به خاطر راندمانشان، کاهش فرسایش و استفاده گسترده درسرعت‌های بالا را تسهیل می‌کنند، دارای اهمیتند. اصولا یک بلبرینگ می‌تواند اصطکاک را با امتیاز شکلش، با موادش و یا با معرفی و داشتن یک سیال بین سطوح و یا جداکردن سطوح با یک میدان الکترومغناطیسی، کاهش دهد.
• با کمک شکل: معمولا مزایایش را با استفاده از غلطک‌ها و یا کره‌ها و یا با شکل دادن بلبرینگ‌های خمشی حاصل می‌کند.
• با کمک مواد: با بهره گیری از طبیعت موادی که بلبرینگ‌ها را تشکیل می‌دهند. (یک مثال می‌تواند استفاده از پلاستیک باشد که اصطکاک سطحی کمی دارد.)
• به کمک یک سیال: با بهره بردن از ویسکوزیته کم یک لایه سیال مانند یک روانساز و یا یک واسطه فشرده شده که از برخورد دو سطح جلوگیری کند؛ یا با کاهش نیروی عمودی بین آنها.
• به کمک میدان‌ها: با استفاده از میدان‌های الکترومغناطیسی، مانند میدان مغناطیسی، تا از برخورد سطوح جامد جلوگیری کند.
حتی می‌توان از ترکیبی از اینها در یک بلبرینگ بهره برد. مثال این قسمت برای زمانی است که یک اتاقک از پلاستیک ساخته شده باشد و بین توپها/غلطک‌ها که با شکلشان اصطکاک را کم می‌کنند، فاصله ایجاد کند و تکمیلشان کند.

اصول عملکرد :
حداقل شش اصل کاری معمول وجود دارد.
• بلبرینگ های لغزشی که معمولا “بوش ها”، “بلبرینگ های سرمحور”، “بلبرینگ بوش ها”، بلبرینگ های خان دار”، یا “بلبرینگ های ساده” نامیده می شوند.
• بلبرینگ های غلطشی مانند بلبرینگ های ساچمه ای (بلبرینگ ها) و بلبرینگ های غلطکی (رولربرینگ ها).
• بلبرینگ های مرصع که نیروها در آن بوسیله پیچیدن جزئی خارج از مرکز محور، تحمل می شود.
• بلبرینگ های لغزشی که در آن نیروها توسط یک سیال و یا گاز تحمل می شوند.
• بلبرینگ های مغناطیسی که در آن نیرو با کمک یک میدان مغناطیسی تحمل می شود.
• بلبرینگ های خمشی که در آن حرکت با المان نیروئی که خم می شود، تأمین می شود.
حرکت ها :
حرکت های معمولی که بلبرینگ ها اجازه آن را می‌دهند عبارتند از:
• چرخش شعاعی به عنوان مثال چرخش میله محور.
• حرکت خطی مانند کشو.
• حرکت کروی مانند لولای کاسه ساچمه ای
• حرکت مفصلی مانند درها
نیروها :
بلبرینگ ها تنوع گسترده ای در اندازه و جهتی که می توانند تحمل کنند دارند. نیروها می توانند به صورت نیروی غالب شعاعی، محوری (بلبرینگ کف گرد) یا ممان عمود بر محور اصلی باشند.

سرعت ها :
انواع مختلف بلبرینگ‌ها، محدودیت‌های سرعت عملکردی متفاوتی دارند. سرعت به طور نمونه به عنوان حداکثر سرعت سطحی نسبی تعریف می شود که واحدش اغلب ft/s یاm/sمی باشد. بلبرینگ های چرخشی به عنوان نمونه، عملکرد را به صورت DN توصیف می کنندکه D قطر (اغلب به mm) بلبرینگ و N سرعت چرخش با واحد دور بر دقیقه است. عموماً سرعت عملکرد بلبرینگ ها در بازه قابل توجهی باهم تداخل دارد. به عنوان نمونه بلبرینگ های ساده در سرعت های پائین کارآئی دارند. بلبرینگ های غلتشی سریعتر هستند؛ به دنبال آن بلبرینگ های لغزشی و سرانجام بلبرینگ های مغناطیسی قرار دارند که نهایتاً توسط نیروی مرکزگرا و با غلبه بر مقاومت مواد، محدود می شوند.

لقی و الاستیسیته :
بعضی کاربردها نیروهای بلبرینگ ها را در جهات متنوعی به کار می برد و تنها لقی یا شیب محدودی را به عنوان نیروی متغیر اعمالی می پذیرد. یکی از منابع حرکت در بلبرینگ ها، فواصل یا لقی هاست. برای مثال یک شفت ۱۰میلیمتری در یک سوراخ ۱۲ میلیمتری، ۲ میلیمتری لقی دارد. منبع دوم حرکت، الاستیسیته در خود بلبرینگ هاست. برای مثال ساچمه ها در بلبرینگ های ساچمه ای (بلبرینگ ها) مانند یک لاستیک سفت می ماند و تحت بار، از دایره به یک شکل جزئی مسطح تبدیل می شود. کاسه بلبرینگ نیز الاستیک است و یک فرورفتگی را در محلی که ساچمه ها بر روی آن فشار می آورند ایجاد می کند.

عمر :
بلبرینگ های مغناطیسی و لغزشی می توانند به صورت بالقوه عمر نامحدود بدهند. عمر بلبرینگ های غلتشی آماری است اما بوسیله بار، دما، نگهداری و تعمیر، ارتعاش، روانکاری و سایر فاکتور ها تعیین می شود. برای بلبرینگ های ساده بعضی از مواد عمر بیشتری نسبت به بقیه می دهند. بعضی از ساعت های جان هریسون هنوز هم بعد از صدها سال کار می کنند چرا که از چوب درخت مقدش خشب الانبیا در ساختشان استفاده شده است. درحالیکه ساعتهای فلزی اش با توجه به فرسودگی بالقوه شان به ندرت کار کردند.

تعمیر و نگهداری :
بلبرینگ های بسیاری احتیاج به تعمیرات دوره ای دارند تا از خرابی پیش از موعد جلوگیری شود. گرچه بعضی از آنها نظیر بلبرینگ های لغزشی یا مغناطیسی ممکن است احتیاج به نگهداری کمتری داشته باشند. بیشتر بلبرینگ ها در عملکرد در دورهای بالا نیازمند روانکاری و تمیزکاری دوره ای هستند و ممکن است احتیاج به تنظیمات مجدد داشته باشند تا اثر فرسایش را به حداقل برسانند.

تاریخچه و تکامل :
یک نوع متقدم از بلبرینگ های خطی از سه بدنه استفاده می کند که بر روی هم و در زیر قلم بند قرار دارند. گرچه هیچ مدرک قاطعی وجود ندارد اما این تکنولوژی ممکن است به قدمت ساخت اهرام گیزا باشد. بلبرینگ های خطی مدرن از اصول مشابهی استفاده می کنند با این تفاوت که بعضی مواقع از ساچمه به جای غلتک استفاده می شود. اجزاء نخستین ساچمه های ساده و غلتکی، چوب بوده است اما سرامیک، یاقوت کبود و شیشه نیز کاربرد داشتند. آهن، برنز و فولادهای دیگر، سرامیک ها و پلاستیک (برای مثال نایلون، پولی اکسی متیلین، تفلون و UHMWPE) همگی امروز معمولند. یک ساعت جیبی مرصع برای کاهش اصکاک از سنگ ها استفاده می کند و با این کار اجازه می دهد که زمان دقیق تر نگه داشته شود. حتی مواد قدیمی هم می توانند دوام خوبی داشته باشند. برای مثال، بلبرینگ های چوبی امروزه هنوز هم می توانند در آسیاب های آبی قدیمی دیده بشوند که آب، سرما و روانکاری اش را تأمین می کند. بلبرینگ های چرخشی برای برای بسیاری از کاربردها مورد نیازند؛ از کاربردهای سنگین در محور چرخها و شفت های ماشین گرفته تا قسمت های دقیق ساعت ها. ساده ترین بلبرینگ چرخشی بلبرینگ بوش است که فقط یک سیلندر است که بین چرخ و محورش وارد می شود؛ این ساختار بوسیله بلبرینگ غلتشی ادامه پیدا کرد که در آن بوش بوسیله تعدادی غلتک سیلندری جایگزین شد. هر غلتک به عنوان یک چرخ جدا رفتار می کند. اولین بلبرینگ غلتکی اتاق دار عملی در اواسط دهه ۱۷۴۰ میلادی بوسیله جان هریسون که ساعت ساز بود برای یک کارمند وقت نگهدار دریائی ابداع شد.. این وسیله از بلبرینگ برای یک حرکت نوسانی بسیار محدود استفاده کرد ولی او همچنین در همان زمان از یک بلبرینگ مشابه در یک وسیله واقعا دوار در یک ساعت معمولی نیز استفاده کرد. یک مثال قدیمی از بلبرینگ چوبی که یک میز چرخنده را پشتیبانی می کرد، از کشتی رومی نمی در دریاچه نمی به جا مانده است. خرابی کشتی به ۴۰ قبل از میلاد برمی گردد. گفته می شود لئوناردو داوینچی یک نوع بلبرینگ ساچمه ای (بلبرینگ) را در حدود سال ۱۵۰۰ شرح داده است. مسئله ای در ارتباط با بلبرینگ ها، مالش ساچمه ها در مقابل یک دیگر است که موجب اصکاک مضاعف می شود. اما مالش می تواند بوسیله محبوس کردن ساچمه ها درون یک قفس جلوگیری شود. بلبرینگ غلتشی اتاق دار در اصل بوسیله گالیله در دهه ۱۹۶۰ شرح داده شد. قرار دادن بلبرینگ ها در یک ردیف تا سال ها زیادی بعد از آن انجام نشد. اولین امتیاز حق ثبت کاسه ساچمه متعلق به فیلیپ وگان از کارمارتن در ۱۷۹۴ بود. ایده فردریش فیشر در سال ۱۸۸۳ برای فرزکاری و سنگ زدن ساچمه ها در اندازه ها و گردی یکسان به کمک وسیله ای با ماشین تولید مناسب، اساس خلق یک صنعت مستقل بلبرینگ سازی را ایجاد داد. یک حق امتیازی که به عنوان اولین حق امتیاز گزارش شده است، به یک تعمیرکار دوچرخه پاریسی در آگوست ۱۸۶۹رسید . این بلبرینگ ها سپس در دوچرخه ای که بوسیله جیمز مور در اولین دوره مسابقات جهانی دوچرخه سواری در جاده پاریس- روئن در نوامبر ۱۸۶۹به مقام قهرمانی رسید، گنجانده شد. طراحی مدرن بلبرینگ خود تنظیم به اسون وینگوئیست از شرکت تولید کننده بلبرینگ skf در سال ۱۹۰۷ مربوط می شد. هنری تیمکن، یک رویاگرا و مبتکر در صنعت حمل و نقل در قرن ۱۹، امتیاز بلبرینگ با غلتک مخروطی را در ۱۸۹۸به ثبت رساند. سال بعدش، او یک شرکت تأسیس کرد تا ابداعش را به تولید برساند. در طول یک سده، شرکت آنقدر رشد کرد که بلبرینگ ها را از همه نوعی درست می کرد؛ به خصوص فولاد و ارائه محصولات و خدمات مربوطه اش. اریش فرانکه در سال ۱۹۳۴ بلبرینگ کاسه سیمی را اختراع و به ثبت رساند. توجه او در طراحی بلبرینگ بر کوچک بودن سطح مقطع تا حداقل مقدار ممکن بود که بتواند در یک طراحی بسته جمع بشود. بعد از جنگ جهانی دوم او به همراه گرهارد هیدریچ، شرکت «فرانک و گرهارد» را تأسیس کرد تا به تولید و بسط بلبرینگ کاسه سیمی سرعت ببخشد. شرکت تیمکن، شرکت SKF، گروه شافلر (خصوصی)، شرکت NSK، و شرکت بلبرینگ سازی NTN در حال حاضر بزرگ ترین تولیدکنندگان بلبرینگ در جهانند. امروزه، بلبرینگ ها در کاربردهای متنوعی به کار می روند. بلبرینگ های فوق سریع در قطعات دستی دندانپزشکی به کار می رود، بلبرینگ های هوافضائی در مریخ نورد به کار رفته اند، و بلبرینگ های خمشی در سیستم های همتراز نوری استفاده شده اند