رولبرینگ استوانه ای

رولبرینگ‌ استوانه ای برای طراحی سیستم‌های مکانیکی با تحمل بار شعاعی سنگین و سرعت‌ بالا کارایی دارند. این رولبرینگ‌ها با جانمایی یک یا دو ردیف غلتک‌های استوانه‌ای شکل به‌ خوبی قادر هستند تا حجم سنگینی از بارهای شعاعی را در پهنه بزرگ غلتک‌ها کاملاً یکنواخت توزیع کنند. برای همین، گزینه ایده‌آل ساخت انواع گیربکس‌های بزرگ صنعتی و یا طراحی الکتروموتورهای غول‌پیکر هستند.

ظرفیت باربری بالا و قابلیت ایجاد تماس خطی با امکان تحمل بارهای ترکیبی و طول عمر زیاد مهمترین ویژگی‌های انواع رولبرینگ استوانه ای است. البته نمی‌توان به ‌راحتی محدودیت‌هایی از قبیل عملکرد کند و دقت کم در حرکت دورانی این تجهیزات را چشم‌پوشی کرد. با این ‌حال کاربرد این یاتاقان‌ها در صنعت بسیار گسترده است و در این مقاله قصد داریم تا درباره مشخصه‌های فنی، قابلیت‌های کاربردی و نکات خرید رولبرینگ استوانه ای صحبت کنیم.

رولبرینگ استوانه ای چیست؟

یاتاقان استوانه ای نوع خاصی از یاتاقان‌های غلتشی است که در ساخت آن به ‌جای ساچمه‌های کروی از غلتک‌های استوانه‌ای در یک یا دو ردیف استفاده‌ شده است. این غلتک‌های استوانه ای بلند به شکل خطی و موازی با یکدیگر در تماس با رینگ‌ها هستند. این تماس خطی باعث می‌شود تا نیرو در سطح وسیع‌تری توزیع شده و برای تحمل بارهای بسیار سنگین خصوصاً بارهای شعاعی مورد استفاده قرار بگیرد.

ساختار طراحی این نوع رولبرینگ به شکلی است که می‌تواند حجم سنگین و پیوسته از بار شعاعی را حتی در سرعت‌های بسیار بالا تحمل کند. در عین ‌حال معمولاً به شکل ماژولار با قابلیت جداسازی رینگ‌ها طراحی می‌شوند تا امکان نصب و تعمیر آنها ساده باشد. اما در تحمل بارهای محوری ضعیف هستند و معمولاً قابلیت کافی برای ناترازی زاویه‌ای محورها را ندارند. بیشترین کاربرد انواع رولبرینگ استوانه ای برای ساخت گیربکس‌های صنعتی، ماشین‌آلات معدنی و جعبه دنده‌های سنگین است.

اجزای رولبرینگ استوانه ای

ساختار طراحی ساده اما بسیار کارامد ویژگی برجسته انواع رولبرینگ استوانه ای است. اساس طراحی این نوع رولبرینگ در جانمایی موازی غلتک‌های استوانه ای حول رینگ داخلی و خارجی است. این یاتاقان‌ها دارای ۴ جزء اصلی هستند.

• رینگ داخلی: حلقه فلزی داخلی رولبرینگ است که بر روی محور قرار گرفته و دارای دو فلنج یا برجستگی کناری است. البته برخی از مدل‌ها بدون برجستگی‌های کناری طراحی می‌شوند.
• رینگ خارجی: حلقه فلزی بیرونی است که داخل هوزینگ محفظه دستگاه و به شکل ثابت نصب می‌شود. این رینگ ممکن است به شکل لبه دار طراحی شود تا قابلیت اتصال مستقیم به بدنه دستگاه را داشته باشد.
• غلتک‌ های استوانه ای: عناصر غلتشی رولبرینگ هستند که سطح مقطع آنها گرد و دقیقاً شبیه به یک استوانه کوچک فلزی است. هر رولبرینگ دارای تعداد زیادی از این غلطک‌ها است که به شکل تک یا دو ردیفه گرداگرد رینگ داخلی چیدمان شده‌اند. این غلتک‌ها تماس خطی بزرگی را با رینگ‌ها برقرار کرده و بار را بدون تنش به شکل یکنواخت توزیع میکنند.
• قفسه: بخش میانی در فضای داخلی دو رینگ داخلی و خارجی است که غلتک‌های استوانه ای را در جای خود نگه می‌دارد. این قفسه را از جنس فولادی، برنجی و یا پلیمری می‌سازند. البته انتخاب متریال قفسه به نوع کاربری رولبرینگ استوانه ای بستگی دارد.

انواع رولبرینگ استوانه ای

فاکتورهای فنی زیادی برای دسته‌بندی انواع رولبرینگ استوانه ای تأثیرگذار هستند. به ‌طور کلی این یاتاقان‌ها را براساس نوع چیدمان غلتک‌های استوانه ای تقسیم‌بندی می‌کنند. اما چگونگی ساختار طراحی اجزاء رولبرینگ و همچنین نوع آب‌بندی و حتی نوع قفسه داخلی برای نگهداری غلتک‌ها نیز در این‌ باره نقش دارند.

🔹براساس چیدمان غلتک‌های استوانه‌ای

نحوه چیدمان غلتک‌های استوانه ای فاکتور تعیین‌ کننده برای قابلیت توزیع بار و استفاده از این یاتاقان‌ها در مصارف گوناگون صنعتی است. انواع این رولبرینگ‌ها را با توجه به چگونگی چیدمان غلتک‌ها در دو گروه قرار می‌دهند:

رولبرینگ استوانه ای تک ردیفه

مدل‌های تک ردیفه فقط دارای یک ردیف از غلتک‌های استوانه ای هستند که گرداگرد رینگ داخلی چیدمان شده‌اند. البته این مدل‌های تک ردیفه را معمولاً با حلقه‌های بدون لبه طراحی می‌کنند تا امکان تفکیک اجزای داخلی آن وجود داشته باشد. این قابلیت باعث تسهیل جا زدن رولبرینگ و یا تعمیر و سرویس آن بدون نیاز به باز کردن تمام قطعات خواهد شد.

رولبرینگ‌های تک ردیفه علاوه ‌بر آنکه به‌ خوبی قادر به تحمل بارهای بسیار سنگین هستند، از توانایی کافی برای نصب در سیستم دورانی سرعت بالا نیز برخوردار بوده و قدرت را در کنار سرعت پوشش می‌دهند.

رولبرینگ استوانه ای پر غلتک

این مدل‌ها بدون قفسه هستند و از تمام فضای داخل میان رینگ‌ها برای جا دادن تعداد زیادی غلطک استوانه‌ای استفاده ‌شده است. ضخامت این نوع رولبرینگ در مقایسه با پهنای آنها نسبتاً کم است و این خصوصیت باعث شده تا در فضای محدود توانایی عالی برای تحمل بارهای سنگین شعاعی داشته باشد.

این مدل‌های پر غلتک در چند تیپ تک، دو و یا سه ردیفه طراحی‌ شده و در کل رولبرینگ‌های قدرتی اما نسبتاً کند محسوب می‌شوند. همچنین با حذف قفسه، عملاً غلتک‌ها در تماس مستقیم با یکدیگر قرار گرفته و اصطکاک افزایش می‌دهد. لذا مادامیکه برای کار در سرعت‌های پایین اما قدرتمند مناسب هستند، باید همواره روانکاری شود.

🔹براساس قابلیت جداسازی

امکان جداسازی قطعات داخلی رولبرینگ استوانه ای یکی از مهمترین ویژگی‌های فنی این نوع یاتاقان است. زیرا مرحله نصب و حتی سرویس و تعمیرات را بسیار سریع و ساده می‌کند. اما نحوه طراحی این رولبرینگ‌ها برای جداسازی قطعات داخلی متفاوت است. بر این اساس چهار نوع رولبرینگ داریم:

• رولبرینگ نوع NU: این رولبرینگ به شکلی طراحی‌ شده که رینگ خارجی آن دارای دو لبه است، اما دو طرف رینگ داخلی بدون لبه است. لذا قابلیت جداسازی قطعات از داخل رولبرینگ انجام شده و در عین ‌حال شفت قادر است تا آزادانه در جهت محوری حرکت کند.
• رولبرینگ نوع N: در این مدل‌ها رینگ داخلی لبه‌دار طراحی ‌شده اما رینگ خارجی آن بدون لبه است. در این ‌صورت قابلیت جداسازی قطعات و مونتاژ مجدد از طریق حلقه بیرونی امکان ‌پذیر است. از این مدل یاتاقان معمولاً در سیستم‌های مکانیکی با شفت ثابت از سمت دستگاه استفاده می‌کنند.
• رولبرینگ نوع NJ: در این مدل‌ها رینگ داخلی از یک سمت دارای لبه است و به شکلی طراحی‌ شده که قابلیت تحمل بار محوری را افزایش دهد. اما در کل فقط از سمت رینگ داخلی امکان جداسازی قطعات فراهم است.
• رولبرینگ نوع NF: در این مدل‌ها رینگ خارجی از یک سمت دارای لبه است.

🔹براساس آب‌ بندی

رولبرینگ‌های استوانه ای به‌ علت سطح تماس زیاد غلتک‌ها با رینگ‌ها بیش از هر نوع یاتاقان دیگری به روانکاری مستمر نیاز دارند. از طرفی فضای بزرگ و پهن میان غلتک‌ها در مقابل نفوذ هر نوع جسم خارجی و یا رطوبت کاملاً آسیب‌پذیر است. آب‌بندی انواع رولبرینگ استوانه ای را به سه روش طراحی می‌ کنند:

• رولبرینگ بدون محافظ (Open): در ساختار طراحی این مدل‌ها از هیچ نوع پوشش محافظ برای جلوگیری از ذرات جامد به داخل فضای رولبرینگ استفاده نشده است. لذا در عمل توانایی کار در سرعت‌های بالا را دارند و در عین‌ حال برای استفاده در سیستم‌های سنگین دورانی با مکانیزم روانکاری داخلی مناسب هستند.
• رولبرینگ با درپوش فلزی (Z): در دو طرف این مدل‌ها از یک لایه نازک فلزی برای جلوگیری از ذرات گرد و غبار درشت استفاده شده ‌است. این مدل‌ها برای استفاده در سیستم‌های مکانیکی سرعت بالا بدون مکانیزم روانکاری داخلی استفاده می‌شوند.
• رولبرینگ با درپوش لاستیکی (RS): در دو طرف این مدل‌ها از صفحات پلیمری برای آب‌بندی کامل استفاده‌ شده است. این نوع توانایی عالی برای جلوگیری از نفوذ هر نوع گرد و غبار و یا رطوبت را دارد. گریس زنی این مدل‌ها در محل کارخانه و توسط تولید کننده انجام می‌شود. برای استفاده در سیستم‌های مکانیکی بدون روانکاری و یا نصب در محوطه و شرایط باز محیطی مناسب هستند. هر چند سرعت چرخش و تحمل بار مکانیکی کمتری در مقایسه با مدل‌ های باز و یا 2Z دارند.

مزایا ومعایب رولبرینگ استوانه ای

قابلیت‌ های فنی رولبرینگ استوانه ای

در ادامه انواع یاتاقان‌ها با عناصر غلتشی استوانه‌ای را از نظر فاکتورهای مهم فنی مانند ظرفیت تحمل بار، سرعت دورانی و حساسیت به ناترازی بررسی می‌کنیم:

🔸ظرفیت تحمل بار

رولبرینگ‌های استوانه ای بالاترین ظرفیت تحمل بار شعاعی را در میان انواع یاتاقان‌ها چه بلبرینگی و یا رولبرینگی دارند. سطح تماس خطی غلتک‌های استوانه ای با رینگ‌های داخلی و خارجی آن‌قدر زیاد است که حجم سنگین بار شعاعی را به‌ خوبی توزیع کرده و از تنش جلوگیری می‌کند. با این ‌وجود اصلاً برای تحمل بارهای محوری مناسب نیستند.

برخی مدل‌های N و یا NU به هیچ حالت قادر به تحمل بار محوری نیستند و تنها مدل‌های NJ می‌توانند تا حدود کمی بار محوری سبک و متوسط را آن‌هم در بازه زمانی محدود تحمل کنند. لذا از انواع این رولبرینگ‌ها فقط برای سیستم‌های مکانیکی دورانی با بار شعاعی خالص مانند گیربکس‌ها و یا جعبه دنده‌های سنگین استفاده می‌کنند.

🔸سرعت

انواع رولبرینگ استوانه ای برای طراحی سیستم‌های مکانیکی سرعت بالا مناسب هستند. ساختار طراحی ساده بر پایه عناصر غلتشی یکسان باعث شده که اصطکاک داخلی نسبتاً کمی در داخل یاتاقان ایجاد شود و برای کار در سرعت‌های بالا محدودیتی نداشته باشد. البته بهتر است که از مدل‌های قفسه برنجی و Open برای طراحی سیستم‌های مکانیکی سرعت بالا استفاده شود.

🔸حساسیت به ناترازی

رولبرینگ‌های استوانه‌ای به ناترازی زاویه‌ای محور و محفظه نصب شدیداً حساس هستند و همین محدودیت را باید نقطه ضعف بزرگ و به نوعی پاشنه آشیل آنها معرفی کنیم. اگر شفت و محفظه کاملاً هم ‌محور نباشند، تنش بسیار زیادی در لبه‌ غلتک‌های استوانه‌ای ایجاد شده که عمر مفید یاتاقان را به ‌شدت کاهش می‌دهد. از انواع رولبرینگ استوانه ای در پروژه‌هایی استفاده می‌کنند که از هم محور بودن شفت با محفظه نصب اطمینان داشته باشند.

کاربردهای رولبرینگ استوانه ای

رولبرینگ‌های استوانه ای ترکیبی از سرعت بالا، تحمل بار شعاعی سنگین و طراحی ساده هستند. قیمت رولبرینگ استوانه‌ای در مقایسه با بسیاری از یاتاقان‌ها ارزان‌تر و اقتصادی‌تر است. تمام این نکات کافی است تا به یکی از کاربردی‌ترین یاتاقان‌ها در صنایع گوناگون تبدیل شوند. موارد کاربردی مانند:

• طراحی محورهای ورودی و خروجی گیربکس‌های صنعتی برای تحمل بار سنگین چرخ‌ دنده‌ها
• طراحی محور داخلی الکتروموتورهای سنگین برای تحمل بار ناشی از پولی و تسمه یا زنجیر
• ساخت غلتک‌های نورد برای تحمل فشار شدید کشش فلزی در صنایع فولادی
• طراحی و ساخت انواع تجهیزات سنگ‌شکن و یا سرند در صنایع معدنی
• طراحی پمپ‌های گریز از مرکز (سانتریفیوژ) بزرگ و کمپرسورهای سانتریفیوژ با سرعت بالا
• ساخت محور چرخ‌های قطار و یا گیربکس اکسل خودروهای سنگین

نکات مهم خرید رولبرینگ استوانه ای

رولبرینگ‌های استوانه ای اگرچه جایگاه ویژه‌ای در صنایع مختلف دارند و برای تحمل بار شعاعی از هر نوع یاتاقان دیگری بهتر هستند، اما نمی‌توان از آنها در هر نوع پروژه و طراحی هر نوع سیستم دورانی استفاده کرد. از طرفی در شرایط خاص باید فاکتورهای فنی مهمی مانند مقدار لقی داخلی، نوع متریال قفسه، روش روانکاری، دقت نصب و شرایط تعمیر یا سرویس را در نظر بگیرید. در ادامه یک راهنمای مختصر اما گام‌به‌گام برای خرید رولبرینگ استوانه ای را بررسی می‌کنیم.

بررسی شرایط کاری سیستم مکانیکی

ابتدا به اطلاعاتی از قبیل نوع بار، مقدار بار، سرعت دوران، دمای محیط، دقت مورد نیاز حرکت دورانی و فضای محل نصب نیاز دارید. دقت کنید که فقط برای بارهای شعاعی مجاز به نصب این نوع یاتاقان هستید.

تعیین ابعاد اصلی رولبرینگ

قاعدتاً اگر برای تعمیرات و سرویس ماشین‌آلات به رولبریگ جدیدی نیاز دارید، اطلاعات فنی را از روی یاتاقان مستهلک دستگاه استخراج می‌کنید. در غیر این ‌صورت لازم است تا اطلاعات کافی مانند قطر سوراخ (d) متناسب با قطر شفت، قطر خارجی (D) متناسب با قطر محفظه نصب و عرض (B) یا همان ضخامت یاتاقان را محاسبه کنید.

تعیین سری وزنی رولبرینگ

انواع رولبرینگ استوانه ای در چند سری وزنی ۲، ۳ و ۴ عرضه می‌شوند. سری ۲ از نوع Light برای کارهای سبک، مقطع باریک و فضای محدود مناسب است. سری ۳ (Medium) کاربردی‌ترین نوع است که برای بارهای معمولی استفاده می‌شود. سری ۴ (Heavy) در دسته‌بندی مدل‌های سنگین و بزرگ قرار می‌گیرد. بررسی کنید که به کدام سری از انواع این رولبرینگ‌ها نیاز دارید.

انتخاب لقی داخلی مناسب

لقی داخلی مقدار فضای خالی بین غلتک‌های استوانه ای و رینگ‌ها است که برای تعیین دقت چرخش رولبرینگ در ماشین‌آلات سنگین و ارتعاش اهمیت زیادی دارد. بهتر است برای کاربردها با دمای بالا یا تداخل سنگین مانند نصب فشرده روی شفت از رولبرینگی با لقی داخلی بیشتر مانند سری C3 یا C4 استفاده کنید. در غیر این صورت سری C1 و C2 را برای کارهای عمومی توصیه می‌کنیم.

انتخاب نوع قفسه

خرید رولبرینگ استوانه ای با قفسه برنجی ماشین‌کاری شده برای طراحی سیستم‌های مکانیکی با سرعت دورانی بالا بهترین گزینه است. اما برای کاربردهای معمولی می‌توانید از مدل‌هایی با قفسه فولادی تهیه کنید. همچنین برای طراحی سیستم‌های مکانیکی ظریف و حساس بهتر است رولبرینگ با قفسه پلیمری نصب نمایید.

انتخاب نوع آب‌بندی

در این مرحله نیز باید نوع آب‌بندی رولبرینگ را انتخاب کنید. در این‌باره مفصل صحبت کردیم، اما در کل مدل‌های باز (Open) برای سیستم‌های مکانیکی با روانکاری داخلی و مدل‌های 2Z برای طراحی تجهیزات بدون روانکاری داخلی اما محیط تمیز مناسب هستند. این در حالی است که برای سیستم‌ها در محیط‌های آلوده چاره‌ای جز استفاده از مدل‌های 2RS با آب‌بندی پلیمری ندارید.

انتخاب برند و تأمین‌کننده

در فاز نهایی قطعاً می‌دانید که به چه نوع رولبرینگ استوانه ای نیاز دارید. البته بهتر است محصول نهایی را از برند شناخته ‌شده و تأمین ‌کننده معتبر تهیه کنید. در سطح بازار انواع محصولات فیک و کاملاً مشابه برندهای اصلی بازار عرضه شده که به ‌نام محصولات اورجینال فروخته می‌شوند. توصیه میکنیم که از تأمین‌ کننده معتبر برای خرید رولبرینگ استوانه‌ای اورجینال اقدام کنید. بهترین برندهای جهانی در زمینه تولید و عرضه انواع این رولبرینگ‌ها به ‌قرار زیر هستند:

• SKF ساخت سوئد
• FAG ساخت آلمان
• Timken ساخت آمریکا
• NSK ساخت ژاپن
• NTN ساخت ژاپن
• Koyo ساخت ژاپن
• TMB ساخت چین

قیمت رولبرینگ استوانه ای

ساختار طراحی یاتاقان‌های استوانه ای بسیار ساده و در عین ‌حال کاربردی است. قاعدتاً همین سادگی تأثیر مستقیم بر قیمت نهایی آنها می‌گذارد. تا جاییکه به عنوان یک محصول مقرون‌ به ‌صرفه و استراتژیک در بسیاری از صنایع کارایی دارند. اما به ‌هر حال قیمت رولبرینگ استوانه ای تحت تأثیر فاکتورهای زیادی از قبیل سایز، متریال، نوع آب‌بندی و برند سازنده تغییر می‌کند.

همچنین کاملاً وابسته به نرخ ارز است. با این ‌حال دغدغه صنعتگران، تهیه محصول اورجینال ساخت برندهای اصلی بازار است. در این‌باره می‌توانید از فروشگاه اینترنتی پیکاتک استفاده کنید. همچنین تیم مهندسی و مشاوران خبره در فروشگاه اینترنتی پیکاتک جهت مشاوره برای انتخاب مناسب‌ترین نوع رولبرینگ با بهترین قیمت و تحویل فوری سراسر ایران در کنار شما هستند.