مقدمه ای بر بلبرینگ

به عنوان یک مهندس، می دانید که دقیق، دقیق و قابل اعتماد بودن چقدر مهم است.

اما آیا تا به حال به این فکر کرده‌اید که بلبرینگ ساده چقدر به این ویژگی‌های مهم در طیف وسیعی از کاربردهای مهندسی کمک می‌کند؟ بلبرینگ ها در همه چیز از ماشین گرفته تا فضاپیما و تجهیزات پزشکی و روبات ها استفاده می شوند.

آنها به قطعات اجازه می دهند آزادانه حرکت کنند و اصطکاک بین قطعات متحرک و ثابت را کاهش می دهند.

چه شما یک دانشجوی جدید مهندسی باشید یا یک مهندس باتجربه که می خواهید اطلاعات بیشتری کسب کنید، این مقاله شما را با دنیای بلبرینگ ها آشنا می کند و توضیح می دهد که چرا آنها در بسیاری از زمینه های مهندسی اهمیت دارند.

پس کمربندهای ایمنی خود را ببندید و بیایید این سفر جالب را به دنیای بلبرینگ ها آغاز کنیم.

مقدمه ای بر بلبرینگ

تعریف رسمی:

یک یاتاقان ضد اصطکاک با استفاده از توپ هایی که بین حلقه های بیرونی و داخلی محصور شده اند، حرکت آزادانه بین قطعات متحرک و ثابت را امکان پذیر می کند.

بلبرینگ ها بخش مهمی از بسیاری از صنایع مانند حمل و نقل، الکترونیک، تولید و فرآیند تبدیل کاغذ به انواع مختلف کاغذ هستند.

وظیفه بلبرینگ کاهش اصطکاک و تحمل بارهای شعاعی و محوری است.

این کار را با استفاده از حداقل دو مسابقه برای نگه داشتن توپ ها در جای خود و عبور دادن بارها از میان توپ ها انجام می دهد.

در اکثر مواقع، یک نژاد ثابت است و دیگری به مجموعه یا شفتی که در حال حرکت است متصل می شود.

هنگامی که حلقه داخلی می چرخد، توپ ها در اطراف راهروی داخلی می چرخند.

از طرف دیگر حلقه بیرونی ثابت می ماند.

این حرکت غلتشی اصطکاک را کاهش می دهد و حرکت را صاف می کند.

نحوه کار بلبرینگ

ایده پشت یاتاقان ساده است: بهتر است چیزها بچرخند تا سر خوردن.

بلبرینگ ها اصطکاک را با استفاده از توپ ها یا غلتک های فلزی صاف و سطوح فلزی صاف در داخل و خارج یاتاقان کاهش می دهند.

این توپ‌ها یا غلطک‌ها وزن را تحمل می‌کنند، که به دستگاه اجازه می‌دهد به راحتی بچرخد.

اکثر بلبرینگ ها با کنار هم قرار دادن چهار قسمت ساخته می شوند:

• یک حلقه بیرونی بزرگ (یا یک راهرو بیرونی که حرکت نمی کند).
• یک حلقه داخلی کوچکتر (یا راهروی داخلی چرخان) که به مجموعه یا شفت چرخان متصل است.
• ردیف‌هایی از توپ‌ها که بین راه‌های مسابقه دو حلقه گیر کرده‌اند.
• قفس یا تقسیم کننده ای که توپ ها را در جای خود نگه می دارد و از تماس آنها با یکدیگر جلوگیری می کند.

انواع متداول بلبرینگ

بر اساس نحوه ساخت آنها، دو نوع بلبرینگ وجود دارد:

• انواع کنراد: این بلبرینگ ها دارای یک ردیف توپ بین دو مسیر مسابقه هستند.

آنها می توانند هر دو بار شعاعی و محوری را تحمل کنند، اما مقدار بار محوری که می توانند تحمل کنند معمولاً محدود است.

انواع حداکثر ظرفیت: این بلبرینگ ها نسبت به انواع کنراد گوی های بیشتری دارند، بنابراین می توانند بارهای سنگین تری را در جهت شعاعی تحمل کنند.

اما آنها در تحمل بارهای محوری به خوبی نیستند.

بلبرینگ ها را نیز می توان بر اساس میزان وزنی که می توانند در خود نگه دارند به سه نوع تقسیم کرد.

• یاتاقان های شعاعی: این یاتاقان ها بارهایی را تحمل می کنند که عمود بر محور چرخش هستند.
• یاتاقان های رانش: این یاتاقان ها بارهایی را تحمل می کنند که موازی با محور چرخش هستند و بارهای محوری نامیده می شوند.

بلبرینگ های تماس زاویه ای می توانند بارهای شعاعی و محوری را همزمان تحمل کنند.

هیجان بلبرینگ در مهندسی را کشف کنید

هنوز درک آن سخت است؟ اجازه دهید دیدگاه را کمی تغییر دهم:

آیا می خواهید کار مهندسی خود را جالب تر کنید؟ آیا می خواهید آخرین پروژه خود را جالب تر کنید؟ خوب، ما فقط می دانیم که چه کاری باید انجام دهیم: الگوریتم های پیچیده، مواد جدید و فناوری های پیشرفته را فراموش کنیم.

نه، یک بلبرینگ قدیمی خوب تمام چیزی است که برای بهم ریختن اوضاع نیاز دارید.

بله، آن کره های کوچکی که اجازه حرکت آزادانه بین قسمت هایی که حرکت می کنند و قسمت هایی که حرکت نمی کنند را می دهد.

کسل کننده به نظر می رسد، اینطور نیست؟ خب اشتباه میکنی

زیرا همانطور که می خواهیم متوجه شویم، بلبرینگ ممکن است هیجان انگیزترین بخش در دنیای مهندسی باشد.

خوب، این فقط یک شوخی بود که شبیه یک تبلیغ تلویزیونی بود.

حالا برگردیم به توضیح.

اجزاء و انواع بلبرینگ

انواع بلبرینگ

بلبرینگ ها مجموعه های مکانیکی هستند که از قطعات غلتشی و در بیشتر مواقع از نژادهای داخلی و خارجی تشکیل شده اند.

آنها را می توان برای محورهایی که در یک خط مستقیم می چرخند یا حرکت می کنند استفاده کرد.

بلبرینگ ها انواع مختلفی دارند و هر کدام ویژگی ها و کاربردهای خاص خود را دارند.

• بلبرینگ شیار عمیق.

متداول ترین نوع بلبرینگ، نوع با شیار عمیق است.

آنها شیارهای عمیقی برای مسیرهای مسابقه دارند و حلقه های داخلی و خارجی دارای قوس های دایره ای هستند که فقط کمی بزرگتر از توپ ها هستند.

این طراحی به یاتاقان‌ها اجازه می‌دهد تا هم بارهای شعاعی و هم بار محوری را تحمل کنند و در حالی که بارهای محوری محدود، بارهای رانشی یا هر دو را حمل می‌کنند، با سرعت‌های بالا کار کنند.

بلبرینگ های شیار عمیق را می توان در موارد مختلفی مانند فن ها، موتورها، ماشین های صنعتی، چرخ های ماشین و ابزار خانگی استفاده کرد.

بلبرینگ با تماس زاویه ای.

بلبرینگ های تماس زاویه دار برای بارهای ترکیبی مناسب هستند که در آن نیروهای شعاعی و محوری باید منتقل شوند.

آنها برای تحمل بارهای شعاعی و رانشی ساخته شده اند، که آنها را برای موقعیت هایی که هر دو نوع بار مشترک هستند عالی می کند.

این یاتاقان ها می توانند نیروی زیادی را در یک جهت متحمل شوند و برخی از یاتاقان های تک ردیفی به گونه ای ساخته شده اند که به صورت جفتی نصب می شوند تا بیشترین استفاده را از آنها ببرند.

آنها اغلب در پمپ ها، کمپرسورها، موتورهای الکتریکی، کشاورزی، صنایع شیمیایی، صنایع عمومی، آب و برق و بسیاری از کاربردهای صنعتی دیگر استفاده می شوند.

• بلبرینگ هایی که خودشان را تراز می کنند.

بهترین راه برای جذب نیروهای شعاعی استفاده از بلبرینگ های خود تراز می باشد.

آنها به گونه ای ساخته شده اند که دارای دو ردیف توپ و یک مسیر مسابقه برای همه توپ های موجود در حلقه بیرونی هستند.

این طراحی منحصر به فرد به یاتاقان اجازه می دهد تا خود تراز شود و هرگونه ناهماهنگی بین شفت و محفظه را جبران کند.

این باعث می‌شود که احتمال اینکه این ناهماهنگی باعث آسیب شود کمتر می‌شود.

بلبرینگ های خود تراز اغلب در مواردی مانند ماشین های چاپ، ماشین آلات نساجی و ابزار کشاورزی استفاده می شوند.

• بلبرینگ تورک.

بلبرینگ های تراست برای کار با بارهایی ساخته می شوند که در همان جهت محور یاتاقان فشار می آورند.

آنها می توانند بارهای محوری را تحمل کنند زیرا یک قسمت غلتشی دارند که یا یک توپ یا یک استوانه است.

بیشتر اوقات، این بلبرینگ ها در مواردی مانند انتقال خودرو، سیستم های هوافضا و ماشین ابزار استفاده می شوند.

• بلبرینگ ساخته شده از سرامیک.

بلبرینگ های سرامیکی مانند بلبرینگ های فولادی ساخته می شوند، اما به جای توپ های فولادی از گلوله های ساخته شده از نیترید سیلیکون سرامیکی (Si2N4) استفاده می کنند.

بلبرینگ‌های سرامیکی از جهات مختلفی بهتر از بلبرینگ‌های فولادی هستند، از جمله اینکه به دلیل صاف‌تر بودن سطوح و یکنواخت‌تر بودن اندازه‌های آن‌ها راحت‌تر رول می‌شوند.

آنها همچنین دوام بیشتری دارند زیرا از فولاد سخت تر هستند و به دلیل اصطکاک کمتر انرژی کمتری از دست می دهند که به تجهیزات اجازه می دهد کارآمدتر و طولانی تر کار کنند.

بلبرینگ های سرامیکی اغلب در کاربردهای با کارایی بالا مانند هوافضا، اتومبیل های مسابقه ای و ماشین آلات صنعتی پیشرفته استفاده می شوند.

اجزای بلبرینگ

بلبرینگ ها سه قسمت اصلی دارند: یک حلقه داخلی، یک حلقه بیرونی و چیزی که غلت می زند.

قسمتی که حرکت می کند یا یک توپ یا یک غلتک است و در امتداد مسیر مسابقه یا مسیر ساخته شده در حلقه های بیرونی و داخلی حرکت می کند.

نگهدارنده یا جداکننده توپ از ساییده شدن توپ ها به یکدیگر جلوگیری می کند، بنابراین آنها می توانند آزادانه حرکت کنند.

بلبرینگ‌ها توپ‌ها را در جای خود نگه می‌دارند و با استفاده از حداقل دو مسابقه برای نگه‌داشتن توپ‌ها، بارها را از میان آنها عبور می‌دهند.

یک نژاد به قسمتی که می چرخد ​​(مانند شفت یا توپی) وصل می شود و دیگری ثابت است (مثل محفظه).

بلبرینگ ها اصطکاک بسیار کمی دارند زیرا به جای اصطکاک لغزشی از اصطکاک غلتشی استفاده می کنند.

رینگ ها و بلبرینگ ها با تلرانس و گردی بالا ساخته شده اند و برای صاف کردن چرخش زیاد صیقل داده می شوند.

این باعث کاهش گشتاور یا مقاومت چرخشی ناشی از اصطکاک می شود.

این که بلبرینگ برای آن استفاده می شود نیز بر عرض آن تأثیر می گذارد.

به عنوان مثال، یاتاقان های بخش نازک زمانی استفاده می شوند که فضای زیادی وجود نداشته باشد.

اختلاف قطر و عرض بین نژادهای بیرونی و داخلی به حداقل می رسد.

این امکان ایجاد طرح های کوچک را فراهم می کند.

ساخت و نگهداری بلبرینگ

تولید بلبرینگ

بلبرینگ‌ها بخش مهمی از بسیاری از ماشین‌ها و ابزارهای صنعتی هستند که می‌چرخند، مانند چرخ‌های ماشین، دوک‌های ماشین ابزار و پمپ‌ها.

اکثر بلبرینگ ها از فولاد کروم پر کربن ساخته می شوند که به آن فولاد کروم نیز می گویند، زیرا ارزان است و عمر طولانی دارد.

اما بلبرینگ ها را می توان از چیزهایی مانند فولاد ضد زنگ، سرامیک، پلاستیک یا حتی شیشه نیز ساخت.

بلبرینگ ها در فرآیندی ساخته می شوند که شامل مراحلی مانند شکل دادن، برش، شستشو، مغناطیس زدایی، عملیات حرارتی، سنگ زنی، سنگ زنی، لپ کردن و کنار هم قرار دادن آن ها می باشد.

اولین قدم این است که یک سیم یا میله را به شکل راب برش دهید که قطعات کوچکی هستند.

مقدار مواد مورد نیاز برای اسلگ کمی بیشتر از مقدار مورد نیاز برای بلبرینگ تمام شده است.

سپس حلزون از طریق یک سری مراحل آسیاب و صیقل به توپ تبدیل می شود.

پس از آن، توپ ها با گرما درمان می شوند تا قوی تر شوند.

آخرین مراحل آسیاب و لپ کردن است که اندازه و پایان نهایی آنها را می دهد.

معمولاً قفس گلوله ها از فولاد نازک ساخته می شود، اما برخی از یاتاقان ها اکنون از قفس های ساخته شده از پلاستیک قالبی استفاده می کنند زیرا ارزان تر هستند و اصطکاک کمتری ایجاد می کنند.

اما قفس های پلاستیکی بیشتر در کاربردهای کم بار و سرعت کم مورد استفاده قرار می گیرند، در حالی که قفس های فولادی هنوز به طور گسترده در بسیاری از کاربردهای صنعتی استفاده می شوند.

از فولاد ضد زنگ AISI 440C و همچنین انواع دیگر فولاد ضد زنگ، سرامیک و شیشه نیز برای ساخت توپ های بلبرینگ استفاده می شود.

توپ های سرامیکی برای استفاده در محیط هایی که بسیار خورنده هستند یا دمای بسیار بالایی دارند مناسب هستند.

انواع مختلف پلاستیک در مقاومت در برابر خوردگی خوب تا بسیار خوب هستند، اما فقط برای بار کم و سرعت کم خوب هستند.

تعمیر و نگهداری و تعویض بلبرینگ

مشکلات و خرابی یاتاقان ها اغلب اتفاق می افتد، اما می توان آنها را با انجام برخی اقدامات متوقف یا برطرف کرد.

یاتاقان های توپ معمولاً مشکلات روانکاری، دماهای بالا، آلودگی، حمل و نصب نامناسب، بارگذاری بیش از حد، ناهماهنگی، اتصال بد و خوردگی دارند.

برای جلوگیری از بروز این مشکلات رایج، باید دستگاه را به روشی که سازنده به شما می گوید روغن کاری کنید.

مهر و موم ها باید اغلب بررسی شوند تا مطمئن شوید که شکسته نشده اند یا کار نمی کنند.

اطمینان حاصل کنید که شفت و محفظه یاتاقان به درستی تراز شده اند تا از ناهماهنگی جلوگیری شود.

اطمینان حاصل کنید که بلبرینگ به خوبی روی شافتی که اندازه مناسبی دارد قرار می گیرد.

بررسی های تعمیر و نگهداری باید به طور منظم انجام شود تا هر گونه مشکلی قبل از بدتر شدن پیدا شود.

چندین صدا و نشانه می توانند به شما کمک کنند تا بفهمید که آیا بلبرینگ شکسته است یا خیر.

رایج ترین علامت صدای خشن و خراش است که از بلبرینگ چرخ می آید که بسته به سرعت حرکت ماشین تغییر می کند.

صداهای دیگر عبارتند از زمزمه، زمزمه یا غرش که با افزایش سرعت خودرو یا چرخش خودرو بلندتر می شود.

یاتاقان چرخ بد همچنین می تواند صداهایی مانند جیر جیر، جیر جیر یا غرغر ایجاد کند که به صورت چرخه ای انجام می شود.

نشانه های دیگری از یاتاقان توپ بد به جز صدای آن وجود دارد.

برخی از این موارد زمانی که چرخ از این طرف به طرف دیگر تکان می خورد، ماشین خیلی شل است، فرمان کشیده می شود و ماشین خیلی داغ می شود، بازی بیش از حد است.

هنگامی که یاتاقان بسیار فرسوده شده و در شرف از کار افتادن است، ممکن است متوجه شوید که ماشین خوب کار نمی کند یا لاستیک ها در جاهای مختلف فرسوده می شوند.

هزینه تعویض بلبرینگ بستگی به مدل و مدل خودرو، محل استقرار آن و میزان شارژ مکانیک دارد.

قیمت خود یاتاقان بسته به نوع و کیفیت (در زمان نگارش) معمولاً بین 50 تا 200 دلار است.

بسته به اینکه کار چقدر سخت است و هزینه های مکانیکی در ساعت چقدر است، هزینه های نیروی کار می تواند 100 تا 200 دلار به کل هزینه اضافه کند.

همچنین، اگر جایگزینی نحوه تراز شدن خودرو را تغییر دهد، ممکن است به خدمات تراز اضافی نیاز داشته باشد که می تواند بین 60 تا 100 دلار هزینه داشته باشد.

اگر تجربه زیادی در تعمیر ماشین ندارید، نباید به تنهایی یک بلبرینگ را تعویض کنید.

مزایا و کاربردهای بلبرینگ

یاتاقان توپ زمانی که نیاز به حرکت صاف و دقیق باشد در مهندسی کاربرد زیادی دارد.

کاهش اصطکاک و افزایش راندمان

بزرگترین مزیت بلبرینگ ها این است که اصطکاک را کاهش می دهند و کارها را کارآمدتر می کنند.

بلبرینگ های ساچمه ای ضریب اصطکاک کمتری نسبت به یاتاقان های کشویی دارند، به این معنی که برای کار به انرژی کمتری نیاز دارند.

این باعث می شود آنها برای استفاده با سرعت بالا در صنایعی مانند ماشین آلات، اتومبیل ها و سفرهای فضایی عالی باشند.

از آنجا که اصطکاک کمتری وجود دارد، گرمای کمتری از تماس بین سطوح وجود دارد.

این بدان معنی است که یاتاقان ها کمتر ساییده می شوند و عمر بیشتری دارند.

بهبود عملکرد و دوام

بلبرینگ ها می توانند باعث شوند که تجهیزات در هنگام استفاده بهتر کار کنند و عمر بیشتری داشته باشند.

آنها با کاهش اصطکاک و ارتعاش که می تواند در طول زمان به تجهیزات آسیب برساند، از فرسودگی جلوگیری می کنند.

از آنجایی که بلبرینگ های ساچمه ای سایش را کاهش می دهند، نیاز به نگهداری و تعویض تجهیزات را نیز کاهش می دهند که باعث صرفه جویی در زمان و هزینه می شود.

یاتاقان های ساچمه ای نیز احتمال شکستگی کمتری دارند زیرا طراحی آنها بار را به طور یکنواخت بر روی عناصر نورد پخش می کند.

کاربردهای بلبرینگ

بلبرینگ در طیف گسترده ای از وظایف مهندسی استفاده می شود، از جمله اما نه محدود به:

بلبرینگ در قسمت‌های مختلف خودروها مانند موتور، گیربکس و چرخ‌ها استفاده می‌شود.

بلبرینگ در موتورها، ارابه فرود و سیستم های کنترل هواپیماها در صنعت هوافضا استفاده می شود.

بلبرینگ ها در ماشین آلات، پمپ ها و موتورهای الکتریکی در صنعت ماشین آلات استفاده می شوند.

در صنعت رباتیک، اتصالات و محرک ها با بلبرینگ ساخته می شوند.

• تجهیزات پزشکی: بلبرینگ در تجهیزات پزشکی مختلف مانند مته های دندانپزشکی و دستگاه های MRI استفاده می شود.

لولا بلبرینگ

از بلبرینگ ها در ساخت و ساز به خصوص به صورت لولای بلبرینگ نیز استفاده می شود.

یاتاقان های پنهان بین بند انگشت این لولاها باز و بسته شدن درها را با اصطکاک کمتر آسان می کند.

این به ویژه برای درهای سنگین تر، مانند درهای ورودی یا درهایی که به طور خودکار بسته می شوند، مفید است.

لولاهای بلبرینگ لولاهای سنگینی هستند که عمر طولانی تری نسبت به لولاهای معمولی دارند.

این باعث می شود آنها بهترین انتخاب برای مصارف تجاری باشند که در آن دوام مهم است.

بلبرینگ چیست؟ انواع بلبرینگ و نحوه کار آنها؟

نکته: در صورت نیاز دکمه زیرنویس را روشن کنید. اگر با زبان گفتاری آشنایی ندارید، در دکمه تنظیمات، «ترجمه خودکار» را انتخاب کنید. قبل از اینکه زبان مورد علاقه شما برای ترجمه در دسترس قرار گیرد، ممکن است لازم باشد ابتدا روی زبان ویدیو کلیک کنید.

نتیجه

با اتمام یادگیری در مورد بلبرینگ ها، ارزش آن را دارد که لحظه ای به این فکر کنید که این قطعات کوچک چقدر دنیای مهندسی را تغییر داده اند.

ممکن است قطعات کوچک و معمولی به نظر برسند، اما بسیاری از ماشین‌ها و دستگاه‌هایی که ما هر روز استفاده می‌کنیم بدون آنها کار نمی‌کنند.

بلبرینگ ها قهرمانان گمنام مهندسی مدرن هستند.

آنها در همه چیز از موتور ماشین شما گرفته تا حرکات یک ربات جراحی استفاده می شوند.

بنابراین دفعه بعد که یک بلبرینگ را دیدید، لحظه ای توقف کنید و به این فکر کنید که چقدر کمک کرده است تا دنیای ما به یک شگفتی تکنولوژیک تبدیل شود.

و در حالی که محدودیت‌های امکان‌پذیر در کار مهندسی خود را ادامه می‌دهید، اجازه دهید بلبرینگ ساده به شما یادآوری کند که حتی کوچک‌ترین و کم‌اهمیت‌ترین قسمت‌ها چقدر می‌توانند قدرتمند باشند.