بلبرینگ خود تنظیم
بلبرینگ های خود تنظیم برای جبران نا هم محوری میان شفت و محفظه طراحی شدهاند و قادر هستند تا شرایط راه اندازی قطعات مکانیکی و یا مکانیزم انتقال توان را تا حد بسیار بالایی انعطاف پذیر سازند. نا هم محوری بزرگترین چالش مهندسان در طراحی ماشین آلات خصوصاً شفت های بلند و طولانی است.
همیشه این احتمال وجود دارد که بخشی از مکانیزم اتصال مکانیکی قطعات به دلایل مختلف مانند شل شدن پایهها، عدم ناترازی و یا خرابی قطعات به مقدار اندک جابجا شوند. در این صورت نا هم محوری تبدیل به یک بحران مهندسی خواهد شد. مگر آنکه هوشمندانه در مرحله طراحی دستگاه از انواع بلبرینگ خود تنظیم استفاده کرده باشید. در این مطلب قصد داریم تا درباره این بلبرینگ ها، مشخصات فنی آنها و نکات خرید و قابلیت های کاربردی صحبت کنیم.
بلبرینگ خود تنظیم چیست؟
بلبرینگ خود تنظیم (Self-Aligning Ball Bearing) نوعی از یاتاقانهای ساچمهای است که با دو ردیف ساچمه در یک رینگ خارجی کروی ساخته میشوند. رینگ خارجی این بلبرینگها به شکلی است که میتواند در داخل فضای نصب تا حدود جزئی جابجا شود. این ویژگی به آن اجازه میدهد تا در صورت خمیدگی جزئی شفت به صورت خودکار زاویه قرارگیری خود داخل محفظه را تنظیم نماید.
مهمترین وظیفه این بلبرینگ ها برای جبران نا هم محوری تا حداکثر ۲ الی ۳ درجه است. همچنین برای کاهش لرزش در ماشینآلات سنگین، نوار نقالهها و یا فنهای صنعتی نیز نقش دارند. اگرچه قابلیت دستیابی به سرعتهای خیلی بالا در این بلبرینگها محدود است، اما ساختار دو ردیفه به آنها اجازه می دهد تا هر نوع لرزش شدید را میرا کرده و حتی زمینه ساز کاهش نویز عملیاتی سیستم گردد. خصوصاً که تحمل عالی بارهای شعاعی را دارند و از این منظر نسبت به هر نوع بلبرینگ دیگر برتر و کاربردیتر هستند.
اجزای بلبرینگ خود تنظیم
ساختار طراحی انواع بلبرینگهای خود تنظیم کاملاً در راستای هدف اصلی آنها یعنی جبران نا هممحوری است. در واقع وجه تمایز اصلی این مدل با دیگر بلبرینگها همان طراحی دو ردیف ساچمه و رینگ خارجی کروی شکل است که باعث میشود تا ردیف ساچمهها توان جابجایی محدود داخل رینگ و نهایتاً اصلاح اختلاف زاویه شفت را داشته باشند. اجزای اصلی این بلبرینگها به قرار زیر هستند:
رینگ خارجی (حلقه بیرونی)
رینگ خارجی مهمترین عضو بلبرینگ خود تنظیم است، زیرا این قابلیت خود تنظیمی برای جبران نا هممحوری مستقیم از هندسه طراحی آن نشأت میگیرد. برخلاف بلبرینگهای معمولی که سطح داخلی آنها دو استوانه ساده است، سطح داخلی رینگ خارجی در بلبرینگهای خود تنظیم به صورت بخشی از یک کره طراحی شده است.
شعاع انحنا در تمام جهات روی این سطح یکسان است و این روش طراحی همان چیزی است که به رینگ داخلی و ساچمهها اجازه میدهد تا مانند یک گوی در کاسه بچرخند. همچنین لبههای داخلی این رینگ معمولاً پخدار یا گرد هستند تا لبه تیز آن در حداکثر زاویه انحراف با ساچمهها برخورد نکند.
رینگ داخلی (حلقه داخلی)
رینگ داخلی وظیفه اتصال مستقیم به شفت و نگهداری از ساچمهها در جای خود را بر عهده دارد. سطح داخلی این رینگ استوانهای است تا به خوبی بر روی شفت مستقیم سوار شود. اما بر روی سطح خارجی رینگ دو شیار عمیق و مجزا برای قرارگیری دو ردیف ساچمه تعبیه شده است.
این رینگ قادر است تا همراه با شفت نا هممحور از داخل فضای بلبرینگ منحرف شده و حتی در حداکثر زاویه میتواند ساچمهها را همچنان داخل شیارهای خود حفظ نماید. این رینگ داخلی را به دلیل تحمل بارهای سنگین و چرخشی معمولاً از جنس فولاد سختکاری شده می سازند.
ساچمه ها
بلبرینگهای خود تنظیم دارای دو ردیف ساچمه هستند که کنار هم در دو مسیر رینگ داخلی قرار میگیرند. این ساچمهها با سطح کروی رینگ خارجی در تماس هستند و هنگامیکه رینگ داخلی کج میشود، روی سطح رینگ خارجی غلتیده و از تمرکز تنش جلوگیری میکنند. به این ترتیب ساچمهها قادر هستند که تا حدودی از فضای داخلی رینگ خارجی بیرون زده و اختلاف زاویه اتصال شفت و بیرون زدگی رینگ داخلی را اصلاح نمایند.
قفسه
این بخش بین دو ردیف ساچمهها قرار گرفته و آنها را در فواصل منظم نگه میدارد تا از تماس و اصطکاک آنها با یکدیگر جلوگیری کند. همچنین به شکلی طراحی شده تا ماده روانکار مانند گریس یا روغن را به طور یکنواخت در میان ساچمهها پخش نماید.
انواع بلبرینگ خود تنظیم
بلبرینگهای خود تنظیم را براساس معیارهای مختلفی مانند جنس قفسه، نوع سوراخ رینگ داخلی، نوع آببند و حتی ابعاد در دسته بندی های گوناگون قرار میدهند. اگرچه همگی این بلبرینگها از قابلیت انحراف جزئی رینگ داخلی برای اصلاح نا هممحوری شفت برخوردار هستند، با این حال روش طراحی قفسه فولادی یا نوع آببندی مدلهای مختلف این بلبرینگها متفاوت است. انواع این قطعات را براساس نوع قفسه و همچنین نوع آببندی بررسی میکنیم.
دسته بندی براساس جنس قفسه
قفسه بخش داخلی بلبرینگ خود تنظیم برای نگهداری دو ردیف ساچمه است که نمیگذارد تا ساچمهها هنگام تنظیم زاویه از داخل رینگ بیرون بیافتند. اما جنس قفسه تأثیر مستقیم بر قابلیتهای کاربردی و حداکثر سرعت مجاز این قطعات دارد. انواع این بلبرینگها با توجه به جنس قفسه به قرار زیر هستند:
بلبرینگ خود تنظیم با قفسه فولادی
این نوع که دارای قفسه فولادی پرس شده است، رایجترین مدل از یاتاقانهای ساچمهای قابل تنظیم است که به دلیل ماهیت فولادی از مقاومت مکانیکی بالا و تحمل کار در دماهای بسیار زیاد برخوردار است. از این مدلهای قفسه فولادی بیشتر برای ساخت ماشینآلات سنگین و یا ماشینآلات تحت ارتعاشات بسیار زیاد استفاده میکنند.
بلبرینگ خودتنظیم با قفسه برنجی
قفسه برنجی این مدلها نیز کاملاً ماشینکاری شده طراحی میشود و برای هدایت بهتر ساچمهها و کاهش اصطکاک آنها تأثیرگذار است. این مدلهای طراحی شده با قفسه برنجی از مقاومت خوبی در برابر شوک و لرزش برخوردار هستند و میتوانند به راحتی کار مداوم و طولانی در سرعتهای بسیار بالا را تحمل کنند. حتی برای تحمل شوک ناشی از تغییرات ناگهانی سرعت نیز کارایی دارند. البته قیمت بلبرینگ خود تنظیم قفسه برنجی از مدلهای فولادی بالاتر است و عموماً برای استفاده در کاربردهای خاص و یا سیستمهای مکانیکی بسیار سریع انتخاب میشوند.
بلبرینگ خود تنظیم با قفسه پلی آمید
برای ساخت این مدلها از نوعی پلاستیک مهندسی شده پلیآمید استفاده کردهاند که ساختار مستحکم و در عین حال سبک وزن دارد. به کارگیری قفسه پلی آمید باعث شده تا این بلبرینگها کاملاً سبک وزن باشند، اما مهمترین نکته کاهش قابل توجه اصطکاک است.
همین نکته کاسه باعث شده تا توانایی عالی برای حرکت بسیار روان و بیصدا داشته باشند. بیشترین خرید بلبرینگ خود تنظیم با قفسه پلی آمید معمولاً در طراحی سیستمهای دقیق و ساخت رباتیکهای صنعتی است. البته در نظر داشته باشید که ماهیت پلیمری باعث میشود تا این مدلها برای کار در محیطهای داغ فراتر از ۱۲۰ درجه سانتیگراد کارآیی نداشته باشند.
دستهبندی براساس نوع آب بند
آببند برای جلوگیری از ورود ذرات گرد و غبار و یا رطوبت به فضای داخلی بلبرینگ است و در عین حال از روغن یا گریس موجود در بلبرینگها محافظت میکند. بسته به اینکه از بلبرینگ خود تنظیم در چه نوع سیستم مکانیکی مجهز به روغن پاش و یا غیر روانکاری خودکار استفاده میکنید، باید محصول با آببند مناسب را تهیه نمایید. این دستهبندی به قرار زیر است:
بلبرینگ خود تنظیم باز (Open)
این مدلها دارای هیچ نوع پوشش محافظ آببند نیستند و به روانکاری مداوم از سوی سیستم مانند یک پمپ روغن پاش داخلی نیاز دارند. همچنین باید از این نوع بلبرینگ در محیطهای تمیز و کاملاً ایزوله از فضای آزاد مانند محیط داخلی گیربکسهای صنعتی استفاده کنید.
بلبرینگ خود تنظیم با واشر آببند (RS)
این مدلها دارای واشرهای آببند لاستیکی در دو طرف (2RS) و یا یک طرف (RS) هستند. این واشر لاستیکی تمام سطح جانبی بلبرینگ را پوشانده و از نفوذ گرد و غبار و یا رطوبت به داخل آن جلوگیری میکند. همچنین در محل کارخانه فضای داخلی بلبرینگها در پشت واشر آببند لاستیکی را از گریس پر میکنند. به این ترتیب در تمام مدت زمان استفاده نیازی به روانکاری مجدد ندارند. اما در نظر داشته باشید که این واشر آببند لاستیکی باعث کاهش جزئی سرعت مجاز بلبرینگ خواهد شد.
دسته بندی ابعادی
انواع بلبرینگ خود تنظیم را با توجه به نوع ابعاد رینگ داخلی در سه گروه اصلی قرار میدهند. این دستهبندی در واقع نشان دهنده نسبت ظرفیت بار به قطر بلبرینگ است. در کدگذاری این بلبرینگها رقم اول نشان دهنده ضخامت یا عرض بلبرینگ است و رقم دوم برای معرفی قطر خارجی آنها کارایی دارد. دستهبندی از نظر ابعادی به قرار زیر است:
بلبرینگ های سری ۱۲
بلبرینگهای سبک با بدنه باریک و ظریف هستند که عرض نسبت به قطر سوراخ آنها کوچکترین مقدار ممکن را دارد. از مدلهای خود تنظیم سری ۱۲ برای فضاهای محدود و یا بارهای وارد شده کم مانند طراحی موتورهای کوچک و ماشینهای سبک استفاده میکنند.
بلبرینگهای سری ۲۲
بلبرینگهای عریض هستند که قطر خارجی مشابه سری ۱۲ دارند، اما با بدنه پهنتری طراحی میشوند. افزایش عرض در این مدلها به معنای فضای بیشتر برای قرارگیری ساچمههای بزرگتر است. در نتیجه ظرفیت باربری این سری به مقدار قابل توجه از سری ۱۲ بیشتر است. از این سری برای طراحی ماشینآلات سنگین مانند گیربکسها و یا نوار نقالههای بزرگ صنعتی استفاده میکنند.
بلبرینگهای سری ۲۳
حجیمترین و محکمترین سری ابعادی انواع بلبرینگ خود تنظیم است که هم قطر خارجی و هم عرض بیشتری در مقایسه با سری ۱۲ و ۲۲ دارند. ظرفیت باربری این سری فوقالعاده بالا و کاملاً مناسب شرایط بسیار سخت طراحی شدهاند. از این سری برای ساخت ماشینآلات راهسازی، سنگ شکنها، تجهیزات با لرزش و بارهای ضربهای شدید استفاده میکنند.
قابلیت تحمل بار بلبرینگ خود تنظیم
بلبرینگهای خود تنظیم را باید همهکاره در دنیای بزرگ یاتاقانها معرفی کنیم. اگرچه این بلبرینگها در تحمل هیچکدام از بارهای شعاعی و یا محوری بهترین نیستند، اما برای تحمل بارهای ترکیبی توأمان با نا هممحوری شفت عملاً به بهترین انتخاب ممکن تبدیل میشوند. تحمل بار این بلبرینگها از مهمترین جنبههای فنی آنها است که قابلیتهای کاربردی و حتی طول عمر مفید آنها را تعیین میکند.
🔹تحمل بار شعاعی
وظیفه اصلی بلبرینگهای خود تنظیم برای تحمل بارهای شعاعی (بارهای عمود بر شفت محور شفت) است. به دلیل وجود دو ردیف ساچمه، بار شعاعی کاملاً مساوی بین این دو ردیف تقسیم میشود. همین ویژگی کافی است تا تنش در هر نقطه از تماس ساچمهها کاهش پیدا کرده و ظرفیت باربری شعاعی بلبرینگ افزایش پیدا کند. در شرایطی که فقط بار شعاعی خالص وجود داشته باشد، این بلبرینگها عملکرد بسیار خوبی دارند.
🔹تحمل بار محوری
بلبرینگهای خود تنظیم قادر به تحمل بارهای محوری در هر دو جهت هستند، اما ظرفیت آنها برای تحمل این نوع بارها از بلبرینگهای شیار عمیق یا تماس زاویهای کمتر است. از آنجا که زاویه تماس ساچمهها با مسیر گردش در این بلبرینگها نسبتاً کوچک است، قاعدتاً ظرفیت آنها برای تحمل بارهای محوری محدود شده است.
🔹تحمل بار ترکیبی
بلبرینگهای خود تنظیم برای تحمل همزمان بارهای شعاعی و محوری عالی هستند. حتی در شرایط بار ترکیبی اگر شفت دچار خمیدگی شود، این قابلیت را دارند که با اصلاح زاویه رینگ داخلی فشار یکنواخت را روی همه ساچمهها توزیع کرده و از تمرکز تنش در نقاط خاص جلوگیری کنند. در کل هر اندازه از ساچمههای بیشتر در طراحی بلبرینگ خود تنظیم استفاده شود، توزیع بار بهتر و تنش ناشی از ناترازی نیز کمتر است. همچنین با طراحی ساچمههای بزرگتر میتوان سطح تماس آنها را افزایش داد و قابلیت باربری کل بلبرینگ را بهبود بخشید.
جدول مزایا و معایب بلبرینگ خود تنظیم
| مزایا | معایب |
جبران نا هممحوری با قابلیت تنظیم خودکار زاویه انحراف شفت تماس بهینه ساچمهها با مسیر کروی و کاهش ارتعاشات و صدا در حین کار حساسیت کم به تنظیم دقیق محورها و تراز کردن محفظه با قابلیت نصب آسان و سریع قابلیت جبران خودکار خطاها و نیاز به بازبینی و سرویس کمتر توانایی عالی برای تحمل همزمان بارهای شعاعی و محوری افزایش انعطافپذیری برای طراحی محفظه و تکیهگاه بلبرینگ کارکرد روان در دماهای بالا و قابلیت جبران نا هممحوری در اثر انبساط حرارتی شفت | ظرفیت بار محوری محدود در مقایسه با دیگر بلبرینگها گشتاور اصطکاکی بالاتر در مقایسه با بلبرینگهای شیار عمیق نامناسب برای سرعتهای بالا ابعاد بزرگتر و نیاز به فضای نصب بیشتر در مقایسه با بلبرینگهای شیار عمیق قیمت بالاتر از دیگر بلبرینگها |
راهنمای خرید بلبرینگ خود تنظیم
بلبرینگهای خود تنظیم برای استفاده در شرایط بحرانی طراحی شدهاند و میتوانند نا هممحوری شفتها اصلاح کنند، اما این دلیل نمیشود که در انتخاب انواع آنها دست بازی داشته باشید. هنگام خرید بلبرینگ خود تنظیم بهتر است به جای تمرکز صرف روی برند، با نگاه کاملاً مهندسی شده و بررسی دقیق مشخصات فنی به دنبال محصولی مطابق با نیاز خود باشید.
در ادامه یک راهنمای گامبهگام برای خرید این بلبرینگها را بررسی میکنیم تا مطمئن شوید که در هر حالتی مناسبترین مدل را تهیه میکنید.
✅گام اول: اندازهگیری دقیق ابعاد
اولین مرحله در انتخاب بلبرینگ، تعیین دقیق ابعاد مورد نیاز است. اگر بلبرینگ قبلی دستگاه در دسترس باشد، میتوان اطلاعات ابعادی آن را بررسی کرد. مهمترین پارامترهای ابعادی عبارتاند از: قطر داخلی (d)، قطر خارجی (D) و عرض بلبرینگ (B). این سه مشخصه طبق استانداردهای ابعادی بلبرینگ تعیین میشوند و با دانستن آنها میتوان مدل جایگزین مناسب را بهراحتی انتخاب کرد.
✅گام دوم: تعیین نوع سوراخ رینگ داخلی
بلبرینگهای خودتنظیم معمولاً با دو نوع سوراخ رینگ داخلی تولید میشوند: سوراخ استوانهای (Cylindrical Bore) و سوراخ مخروطی (Tapered Bore). مدلهای دارای سوراخ مخروطی معمولاً با پسوند K مشخص میشوند و اغلب با بوش تطبیقی (Adapter Sleeve) روی شفت نصب میشوند. این نوع طراحی باعث میشود نصب و جداسازی بلبرینگ سادهتر انجام شود و تنظیم دقیقتری روی شفت امکانپذیر باشد.
✅گام سوم: بررسی شرایط بارگذاری
بلبرینگهای خودتنظیم عمدتاً برای تحمل بارهای شعاعی طراحی شدهاند و میتوانند مقدار محدودی بار محوری را نیز تحمل کنند. این نوع بلبرینگ برای بارهای شعاعی متوسط و شرایطی که احتمال ناهمراستایی وجود دارد بسیار مناسب است. با این حال، در سیستمهایی که بار محوری قابلتوجهی وجود دارد، استفاده از بلبرینگهای تماس زاویهای یا رولربرینگهای مناسب گزینه بهتری خواهد بود. بلبرینگهای خودتنظیم معمولاً در سریهایی مانند 1200، 1300، 2200 و 2300 تولید میشوند که هرکدام ظرفیت بار و ابعاد متفاوتی دارند.
✅گام چهارم: بررسی سرعت عملکرد
نوع قفسه بلبرینگ نقش مهمی در عملکرد آن در سرعتهای مختلف دارد. قفسههای فولادی برای کاربردهای عمومی مناسب هستند، در حالی که قفسههای برنجی معمولاً در شرایط بار بالا و محیطهای سخت عملکرد بهتری دارند. در کاربردهایی با سرعت بالا و بار نسبتاً کم، استفاده از قفسههای پلیآمید (Polyamide) میتواند گزینه مناسبتری باشد، زیرا اصطکاک کمتر و عملکرد نرمتری در سرعتهای بالا ارائه میدهد.
✅گام پنجم: ارزیابی شرایط محیطی
شرایط محیطی نیز در انتخاب نوع بلبرینگ اهمیت زیادی دارد. در محیطهای تمیز و سیستمهایی که روانکاری دائمی دارند، میتوان از بلبرینگهای بدون آببندی (Open) استفاده کرد. اما در محیطهای آلوده، مرطوب یا در تجهیزاتی که روانکاری مداوم انجام نمیشود، استفاده از بلبرینگهای دارای آببندی مانند 2RS توصیه میشود. این نوع آببندی از ورود آلودگی و خروج روانکار جلوگیری کرده و عمر بلبرینگ را افزایش میدهد.
✅گام ششم: بررسی برند و اعتبار تأمینکننده
در نهایت انتخاب برند و تأمینکننده معتبر اهمیت زیادی دارد. متأسفانه در بازار بلبرینگ نمونههای تقلبی بسیاری وجود دارد که ظاهری مشابه برندهای اصلی دارند اما از نظر کیفیت و دوام قابل اعتماد نیستند. به همین دلیل توصیه میشود بلبرینگ مورد نیاز خود را از تأمینکنندگان معتبر تهیه کنید. برخی از شناختهشدهترین تولیدکنندگان بلبرینگ خودتنظیم عبارتاند از:
- SKF ساخت سوئد
- FAG ساخت آلمان
- NSK ساخت ژاپن
- NTN ساخت ژاپن
- KOYO ساخت ژاپن
- NACHI ساخت ژاپن
- RKB ساخت سوئیس
- KG ساخت چین
قیمت بلبرینگ خود تنظیم
بلبرینگهای خودتنظیم در جمع گرانترین مدلها قرار میگیرند، اما خرید آنها را به چشم هزینه نبینید. بلکه استفاده از این بلبرینگها تصمیم هوشمندانه برای کیفیت و طول عمر مفید بیشتر دستگاههای گرانقیمت و حساس صنعتی است.
قیمت بلبرینگ خود تنظیم کاملاً وابسته به تغییرات نرخ ارز، سایز و اعتبار برند تغییر میکند. تا جاییکه میشود با هزینه اقتصادی محصولی از برندهای معتبر آسیایی را تهیه کرده و یا در جستجوی تهیه محصولی از برندهای صاحب سبک و گرانقیمت مانند FGA و SKF باشید.
مزیت منحصر به فرد این بلبرینگها برای تحمل بارهای شعاعی و جبران نا هممحوری است. لذا همیشه میتوانند گزینه ایدهآل برای ساخت ماشینآلات با لرزش و یا احتمال خطای شفت باشند. با این حال در نظر داشته باشید که انواع بلبرینگ خود تنظیم با وجود تمام مزایا در مواجهه با بارهای محوری عملکرد ضعیفی دارند.
می توانید جهت بررسی شرایط پروژه و انتخاب بلبرینگ با مشخصات فنی ایدهآل و بهترین قیمت از مشاوره کارشناسی در فروشگاه اینترنتی پیکاتک استفاده کنیم. کارشناسان پیکاتک آماده هستند تا درباره هر نوع بلبرینگ اطلاعات کامل فنی و مشاورههای تخصصی را در اختیار شما قرار دهند.
