بلبرینگ نوعی یاتاقان یا چرخ‌دنده توپی است که در هر وسیله‌ای که می‌چرخد به کار می‌رود تا اصطکاک حاصل از سطوح در حال چرخش را به حداقل برساند. این چرخنده‌های مکانیکی، در صنایع گوناگونی مورد استفاده قرار می‌گیرند و طیف گسترده‌ای از کاربردها را شامل می‌شوند. یکی از این موارد، به‌کار‌گیری بلبرینگ در خودروهای سنگین است که در این مطلب از اکسون پارت قصد داریم به طور مفصل در مورد آن صحبت کنیم و اطلاعات مفیدی را در خصوص این قطعات در اختیار شما قرار دهیم.
بلبرینگ ماشین سنگین
وظیفه بلبرینگ این است که فشارهای واردشده به دستگاه را کاهش دهد و زمینه را برای کار کردن متناوب آن فراهم کند. بارهایی که به دستگاه اعمال می‌شوند، انواع مختلفی دارند و در جهات گوناگونی بلبرینگ ماشین سنگین را تحت تاثیر قرار می‌دهند. آگاهی از این موضوع و شناخت انواع این بارها، به شما کمک می‌کند تا بهترین بلبرینگ را برای نصب بر روی ماشین سنگین خود انتخاب کرده و از آسیب رساندن به آن جلوگیری کنید.
بارهای واردشده به بلبرینگ ماشین سنگین کدام‌ها هستند؟
منظور از بار وارده به بلبرینگ‌ها، همان نیروهایی هستند که بین حلقه‌ها و ساچمه‌های بلبرینگ جابه‌جا می‌شوند. نیرویی که هنگام کار دستگاه به این قطعات وارد می‌شود، ابتدا به حلقه خارجی بلبرینگ فشار وارد می‌کند؛ سپس این فشار به ساچمه‌های داخلی می‌رسد و بعد از آن، توسط داخلی‌ترین حلقه توزیع و خنثی می‌شود. از آنجایی که ساچمه‌ها شکلی کروی دارند، سطح تماس بین لایه‌های داخلی بسیار کم است و توپی‌ها به راحتی می‌توانند حرکت کنند. همین عملکرد موثر، باعث می‌شود که سرعت سیستم‌های عظیمی نظیر ماشین‌های سنگین، چندان کاهش پیدا نکند.
بلبرینگ و رولبرینگ‌ها در انواع متعددی تولید می‌شوند و هر کدام از آن‌ها با توجه به ویژگی‌های گوناگونی که دارند، می‌توانند در خودروها یا صنایع مختلف به کار گرفته شوند. در ادامه قصد داریم انواع فشارهایی که به بلبرینگ وارد می‌شود را بررسی کنیم و به شما بگوییم که برای تحمل هر کدام از این فشارها، چه بلبرینگی برای ماشین سنگین مناسب است.
بارهای شعاعی
بلبرینگ‌های شعاعی از دو رینگ داخلی و خارجی تشکیل شده‌اند و داخل آن‌ها ساچمه‌های غلتان وجود دارد. این ساچمه‌ها با حرکت بین رینگ داخلی و خارجی و در شیارهای هم قطر، می‌توانند بارهای شعاعی زیادی را تحمل کنند. منظور از بارهای شعاعی، نیروهایی هستند که در راستای شعاع بلبرینگ و عمود بر محور شفت به بلبرینگ وارد می‌شوند. به عنوان مثال، چرخ‌دنده‌ها در خودرو از جمله ابزاری هستند که این نیرو را ایجاد می‌کنند.
روند کار به این صورت است که شفت، بار واردشده به صورت شعاعی را ابتدا بر روی حلقه داخلی بلبرینگ وارد کرده و سپس این نیرو توسط ساچمه‌های غلتنده به حلقه‌های بیرون منتقل می‌شود. نکته مهمی که باید به آن توجه کرد این است که در این سیستم، نیرو به طور یکنواخت و برابر، به گوی‌های غلتنده اعمال نمی‌شود.
بلبرینگ‌های شعاعی، مانع از کم شدن سرعت سیستم‌های بزرگی مثل ماشین‌های سنگین می‌شوند و در قسمت‌های مختلف این نوع خودروها مورد استفاده قرار می‌گیرند. کاربرد این قطعات به سازندگان ماشین‌های سنگین، این امکان را می‌دهند تا از سایش اجزای مختلف خودرو جلوگیری کنند و با انتقال قدرت راحت‌تر، حداکثر سرعت ممکن را برای آن‌ها امکان‌پذیر سازند.
بار محوری
یکی دیگر از انواع بارهای واردشده به بلبرینگ‌ها، بارهای محوری هستند. این نوع بارها، به همان نیروهایی گفته می‌شود که به صورت موازی با محور شفت و عمود بر سطح بلبرینگ بر آن اعمال می‌شوند. نیروها به دو صورت مستقیم یا واکنشی روی محور بلبرینگ اثر می‌گذارند. نیروهای مستقیم، تقسیم‌بندی یکسانی روی اجزای غلتنده سیستم دارند و به طور برابر توزیع می‌شوند. در مقابل، نیروهای واکنشی ممکن است در جهات مختلفی به محور شفت وارد شده و توزیع متعادلی را روی گوی‌های غلتنده اعمال نکنند.
نیروهای گریز از مرکز
وقتی قطعه‌ای در مسیر دایره‌ای حرکت می‌کند، نیروی مرکز‌گرایی به آن وارد می‌شود که در مسیر شعاع دایره است. نیروی گریز از مرکز در اثر سرعت چرخش دستگاه ایجاد شده و به عنوان زیر‌مجموعه‌ای از بارهای شعاعی محسوب می‌شود. هر چقدر تعداد دور در دقیقه بیشتر باشد، میزان نیروی گریز از مرکز هم افزایش خواهد یافت. وقتی چنین نیرویی به حلقه داخلی بلبرینگ اعمال شود، اجزای غلتان، تمایل به چرخش پیدا می‌کنند و می‌خواهند که مسیر مماس بر چرخش را دنبال نمایند. در این میان، حلقه بیرونی جلوی این کار را می‌گیرد و گوی‌ها را وادار می‌کند که در مسیر چرخش باقی بمانند. این کار فشار زیادی به حلقه خارجی وارد می‌کند.
بارهای ترکیبی یا مرکب
منظور از بارهای ترکیبی نیروهایی هستند که به صورت همزمان و به طور محوری و شعاعی به بلبرینگ اعمال می‌شوند. با تجزیه این نیروها در راستای محور و شعاع بلبرینگ، می‌توان آن‌ها را به مولفه‌های شعاعی و محوری تقسیم‌بندی کرد.
بارهای یک طرفه و دو طرفه
بارهای یک طرفه فقط به یک سمت بلبرینگ اعمال می‌شوند و در یک جهت ثابت عمل می‌کنند. بارهای دو طرفه هم، از دو جهت به بلبرینگ وارد می‌شوند.
بارهای متغیر
بارهای متغیر، نیروهایی هستند که نقطه اثر معینی ندارند و می‌توانند از جهت‌های مختلف به بلبرینگ اعمال شوند. بلبرینگ‌های ماشین‌های سنگین به طور مکرر با این نیروها سر و کار دارند.
بارهای خمشی
هنگامی که نیرو به صورت خارج از مرکز به بلبرینگ وارد می‌شود، یک نیروی خمشی ایجاد می‌کند. بلبرینگ‌های دو ردیفه مثل نمونه‌های شیار عمیق و تماس زاویه‌ای دو ردیفه، توانایی تحمل این نیروهای خمشی را دارند و تا حدی می‌توانند از خمیده شدن قطعات و تغییر شکل آن‌ها جلوگیری کنند.
انواع بلبرینگ ماشین سنگین
بلبرینگ‌ها انواع مختلفی دارند و هر کدام بنا به عملکردشان، قابلیت تحمل بارهای محوری، شعاعی یا ترکیبی را دارا هستند. انواع بلبرینگ ماشین سنگین عبارتند از:
بلبرینگ‌های شیار عمیق
بلبرینگ‌های شیار عمیق بهترین گزینه برای مهار کردن بارهای شعاعی هستند و به خوبی می‌توانند تنش‌های بالا را تحمل کنند. این نوع بلبرینگ‌ها، برای خنثی کردن بارهای خمشی به میزان کم هم، کاربرد دارند. از این محصولات بیشتر در ماشین‌های سنگین و جرثقیل‌های دستی استفاده می‌شود. بلبرینگ‌های شیار عمیق، قدیمی‌ترین نوع و طرح را در میان انواع دیگر بلبرینگ و رولبرینگ دارند و بصورت تک ردیفه و دو ردیفه تولید می‌شوند.
مدل تک ردیفه این محصولات با اینکه طراحی ساده‌ای دارد، قابلیت عملکرد در سرعت‌های دورانی بسیار بالا را داشته و هزینه تعمیر و نگهداری آن کمتر است. همین موضوع باعث شده که این نوع بلبرینگ از محبوب‌ترین و کاربردی‌ترین انواع این محصولات باشد.
با اینکه یاتاقان‌های شیار عمیق در دسته بلبرینگ‌های شعاعی قرار می‌گیرند؛ اما به دلیل محبوس کردن ساچمه‌های غلتان در داخل شیارها، تا اندازه زیادی قابلیت خنثی کردن نیروهای محوری در هر راستایی را نیز دارند. این محصولات غالباً توسط گریس با پایه لیتیوم روغن‌کاری می‌شوند و در صورتی که رینگ داخلی آن‌ها قابلیت دوران داشته باشد، از سیل و حفاظ Shield هم برخوردار خواهند بود. در صورت نبود این حفاظ، گریس و روان‌کننده، تحت تاثیر نیروی گریز از مرکز از بلبرینگ خارج می‌شوند و دما و استهلاک آن را بالا می‌برند که این امر در نهایت منجر به کاهش طول عمر بلبرینگ شیار عمیق خواهد شد. بلبرینگ دینام ماشین‌های سنگین اغلب از این نوع هستند.
انواع بلبرینگ شیار عمیق عبارتند از:
بلبرینگ شیار عمیق تک ردیفه: این نوع بلبرینگ از شیارهای ساچمه‌ای عمیق و یکسان تشکیل شده است و شیارها و ساچمه‌ها در آن از نظر هندسی کاملاً با هم مطابقت دارند. این ویژگی باعث می‌شود که این محصول علاوه بر تحمل بارهای شعاعی، بارهای محوری را نیز از هر دو طرف تحمل کند.
بلبرینگ شیار عمیق دوتایی: معمولاً زمانی که قدرت تحمل بار برای یک بلبرینگ کافی نباشد، از دو بلبرینگ شیار عمیق استفاده می‌شود. این بلبرینگ‌ها از نظر ساخت کاملاً با هم مطابقت دارند و در سه حالت پشت سر هم، پشت به پشت و رو به رو در کنار هم قرار می‌گیرند. حالت پشت به پشت، بار محوری را از دو طرف تحمل می‌کند؛ به همین دلیل از استحکام بالاتری برخوردار بوده و نسبت به دو حالت دیگر برای خنثی کردن بارهای تحمیلی مناسب‌تر است.
بلبرینگ کف‌گرد
بلبرینگ‌های کف‌گرد در اشکال متعدد سوزنی، مخروطی، استوانه‌ای و بشکه‌ای در بازار یافت می‌شوند و می‌توانند تنش‌های واردشده را به طور همسان خنثی کنند. این قطعه بیشتر در دستگاه‌هایی مثل گیربکس‌های عمودی نصب می‌شود و به خوبی می‌تواند بارهای محوری یک سویه را که مقادیر متوسط یا سنگینی دارند، مهار کند.
دقت کنید که در صورت اعمال نیروی محوری از دو سمت، باید از نوع دو طرفه این نوع بلبرینگ‌ها استفاده کنید. این کار به میزان زیادی از تنش‌های واردشده به دستگاه می‌کاهد و طول عمر آن را افزایش می‌دهد.
بلبرینگ تماس زاویه‌ای
این نوع بلبرینگ تقریبا شبیه بلبرینگ‌های شیار عمیق است؛ با این تفاوت که بار اعمال شده به آن، به جای اینکه در راستای شعاع باشد، زاویه‌ای را با محور بلبرینگ تشکیل می‌دهد. همین زاویه باعث می‌شود که این مدل از بلبرینگ‌ها بتوانند بارهای شعاعی و محوری را به طور همزمان خنثی سازند. چنین محصولاتی اغلب به صورت جفت نصب می‌شوند و به حالت‌های مختلف رو در رو، پشت سر هم و پشت به پشت در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند.
کلام آخر
در این مطلب از اکسون پارت سعی کردیم طرز کار بلبرینگ ماشین‌های سنگین و انواع مختلف آن‌ها را بررسی کنیم. به طور کلی برای اینکه بتوانید بهترین بلبرینگ را برای مهار کردن بارهای واردشده بر قطعات مختلف ماشین سنگین خود انتخاب کنید، لازم است که این نیروها و شیوه خنثی سازی آن‌ها را بشناسید تا بدانید کدام نوع بلبرینگ برای کار شما مناسب‌تر است.
