یاتاقان

یاتاقان چیست؟

یاتاقان‌های صنعتی (Bearing) قطعات مکانیکی هستند که برای کاهش اصطکاک، نگهداری و هدایت محورهای چرخان یا متحرک در انواع ماشین‌آلات صنعتی کارایی دارند. انتخاب درست این قطعات تأثیر زیادی بر عملکرد تجهیزات، کیفیت کار و کاهش اتلاف انرژی گذاشته و قابلیت اطمینان سیستم‌های مکانیکی را افزایش می‌دهد.

یاتاقان‌ها وظیفه دارند تا بارهای شعاعی و محوری یا ترکیبی از این بارها را تحمل کرده و در عین ‌حال امکان حرکت روان و کنترل‌ شده را فراهم سازد. انواع این قطعات در مدل‌های UCP، UCT و UCF در صنایع کاربردی گسترده دارند. در هنگام خرید یاتاقان‌ها باید نکات فنی از قبیل نوع بار، اندازه و الگوی بارگذاری، سرعت چرخش، دما، شرایط محیطی، روانکاری و قابلیت‌های نگهداری را در نظر داشته باشید. این مقاله یک راهنمای جامع برای بررسی فنی و نکات خرید انواع یاتاقان صنعتی است.

اجزای یاتاقان صنعتی

در یاتاقان‌ها چه از نوع غلتشی یا لغزشی هدف اصلی حمایت از محور و کاهش اصطکاک است. با این ‌وجود ساختار داخلی هر نوع تفاوت‌های برجسته‌ای با یکدیگر دارند. به ‌عنوان مثال ساختار مدل‌های غلتشی بر پایه تماس غلتشی میان اجزا برای کاهش اصطکاک است. اما در مدل‌های لغزش محور دستگاه داخل یک سطح بوش می‌لغزد.

سختی رینگ‌ها، المان‌های غلتشی و نوع شاسی مهم‌ترین نکته در طراحی ساختار انواع یاتاقان است. البته باید نکاتی از قبیل انتخاب جنس قفسه براساس سرعت و دمای کار و همچنین طراحی دقیق لقی داخلی را در نظر گرفت. اجزای انواع یاتاقان صنعتی به قرار زیر هستند:

بلبرینگ داخلی

یک بلبرینگ شیار عمیق ساچمه ای و یا رولبرینگ با رینگ خارجی کروی است. این رینگ خارجی کروی قابلیت جابجایی برای اصلاح زاویه ناهمترازی را دارد و در صورت کج بودن محور شفت قادر است تا ناهمراستایی را جبران کند. رینگ خارجی بلبرینگ حلقه فلزی است که روی شفت دستگاه نصب شده و همراه آن می‌چرخد. سطح خارجی این رینگ دارای شیارهایی برای غلتش روان و سریع محور است.

المان های غلتشی اجزای اصلی کاهش ‌دهنده اصطکاک بین دو رینگ یاتاقان هستند. البته برای طراحی انواع یاتاقان از المان‌های غلتشی متفاوتی نیز استفاده می‌کنند. ساچمه‌ها، رولرهای استوانه‌ای، مخروطی یا بشکه‌ای انواع متداول این المان‌ها هستند و معمولاً از فولاد کروم یا سرامیک سیلیکونی نیترید برای ساخت آنها استفاده می‌شود.

نشیمنگاه (Housing)

بدنه چدنی یا فولادی پرس شده است که در آن یک حفره کروی برای تطابق با سطح خارجی بلبرینگ داخلی تعبیه شده است. این طراحی کروی به بلبرینگ داخلی یاتاقان اجازه می‌دهد تا درون نشیمنگاه قابلیت خود تنظیم داشته باشد و ناهماهنگی اولیه بین شفت و نشیمنگاه را جبران کند. 

آب‌ بندها

قطعاتی برای جلوگیری از ورود آلودگی و حفظ روانکاری داخلی هستند. انواع یاتاقان صنعتی را ممکن است بدون آب‌بند و یا با آب بندهای فلزی (2Z) و یا پلاستیکی (2RS) طراحی کنند. مدل‌های آب‌بند فلزی (2Z) برای استفاده در محیط آزاد با آلودگی کم و سرعت بالا کارایی دارند. در مقابل از آب‌بند پلاستیکی (2RS) معمولاً در محیط‌های صنعتی بسیار آلوده و یا خیلی مرطوب استفاده می‌کنند.

آشنایی با انواع یاتاقان

یاتاقان‌های صنعتی را می‌توان از دیدگاه‌های متفاوتی مانند نوع حرکت، نحوه تحمل بار، نوع تماس مکانیکی، ساختار داخلی، روش روانکاری و یا فناوری‌های ساخت آنها طبقه‌بندی کرد. قید به تمام این طبقه‌بندی‌ها خارج از حوصله این مطلب است، اما در کل انواع متداول در فضاهای گوناگون صنعتی را براساس نوع طراحی و همچنین قابلیت‌های کاربردی آنها در موارد زیر طبقه‌بندی می‌ کنیم.

یاتاقان‌های غلتشی

انواع یاتاقان غلتشی (Rolling Bearing) متداول‌ترین نوع المان‌های چرخشی در صنایع هستند و برای طراحی و ساخت اغلب ماشین‌آلات مانند موتورها، گیربکس‌ها، نوار نقاله‌ها و تجهیزات دقیق کارایی دارند. یک مدل غلتشی با قرار دادن المان‌های غلتشی مانند ساچمه و یا رولر بین دو رینگ داخلی و بیرونی تشکیل شده که اصطکاک را از حالت لغزشی به غلتشی تبدیل می‌کند.

این تبدیل باعث کاهش شدید تلفات، بهبود راندمان و افزایش عمر کاری سیستم مکانیکی خواهد شد. بلبرینگ‌های شیار عمیق، تماس زاویه‌ای، کف گرد و یا خود تنظیم مهمترین گروه از انواع غلتشی هستند. اما گروه بزرگ دیگری از انواع رولبرینگ‌ها نیز در این دسته‌بندی قرار می‌گیرند. در جدول زیر انواع این نوع یاتاقان‌های غلتشی را مقایسه کرده‌ایم:

این دسته به ‌دلیل تنوع و کارایی بالا بیشترین طیف کاربردی را دارند. بلبرینگ‌ها مهمترین دسته‌بندی از انواع یاتاقان غلتشی هستند که برای تحمل بارهای شعاعی و محوری سبک تا متوسط و همچنین طراحی ماشین‌آلات با سرعت‌های بالا استفاده می‌شوند. طراحی موتورهای الکتریکی، چرخ خودروها، ابزارهای دستی برقی، تجهیزات اداری و خانگی مهمترین کاربردهای انواع بلبرینگ است.

رولبرینگ‌ها دومین گروه اصلی از یاتاقان‌های صنعتی هستند که عموماً برای تحمل بارهای سنگین شعاعی، محوری و یا ترکیب هر دو طراحی شده‌اند. از انواع رولبرینگی برای ساخت گیربکس‌های صنعتی سنگین، رولرهای تسمه نقاله، صنایع فولاد و معادن و یا چرخ‌های سنگین مانند لوکوموتیو استفاده می‌کنند. در این میان مدل‌های کروی با قابلیت جبران ناهمترازی برای ساخت ماشین‌آلات خاص مانند آسیاب‌های سیمانی، ماشین‌آلات معدنی و یا توربین‌های بادی بزرگ نیز کارایی دارند.

یاتاقان‌های لغزشی

در این نوع محور مستقیماً روی یک سطح لغزنده مانند بوش حرکت می‌کند و اصطکاک آن از نوع لغزشی است. از یک لایه روغن یا گریس در میان قطعات متحرک یاتاقان برای تحمل بار و جلوگیری از تماس فلز به فلز استفاده‌ شده است. ساختار اصلی این نوع بر پایه طراحی بوش یا لاینر به همراه پوسته هوزینگ و شفت صیقلی سخت‌کاری شده ‌است. در نسخه‌های صنعتی سنگین آنها را به شکل دو تکه می‌سازند تا بر روی محورهای بزرگ به‌ آسانی مونتاژ ‌شوند. این مدل‌های لغزشی نیز در چند گونه مختلف دسته‌بندی می‌شوند:

• یاتاقان لغزشی با بوش ساده
• یاتاقان لغزشی بابیتی
• یاتاقان هیدرودینامیکی
• یاتاقان هیدرواستاتیکی
• یاتاقان خشک و خود روانکار

این مدل‌ها به ‌دلیل طراحی ساده، هزینه خرید ارزان و قابلیت استفاده مطمئن در موارد گسترده کارایی پیدا کرده‌اند. ساخت انواع لوله‌ها، پدال‌ها، اهرم‌ها، موتورهای کوچک و یا طراحی دستگاه‌های بسته‌بندی در صنایع غذایی و تجهیزات پزشکی از جمله موارد کاربردی مدل‌های لغزشی است. همچنین از مدل‌های هیدرودینامیکی و یا هیدرواستاتیکی برای طراحی بارهای بسیار سنگین، سرعت‌های بالا و دقت فوق‌العاده از قبیل توربین‌ها، ژنراتورها و یا ساخت پمپ‌های بزرگ گریز از مرکز استفاده می‌کنند.

یاتاقان‌های مغناطیسی

یاتاقان‌های مغناطیسی (Magnetic Bearings) نقطه عطفی در مهندسی مکانیک محسوب می‌شوند، زیرا با قابلیت جداسازی کامل فیزیکی بین شفت و استاتور طراحی ‌شده که عملکردی بی‌نظیر در کاربردهای خاص به‌ همراه دارند. در این مدل‌های مغناطیسی از نیروی مغناطیس برای نگهداشتن یک روتور (شفت) در موقعیت ثابت بدون هیچ‌گونه تماس فیزیکی با استاتور استفاده ‌شده است.

این امر منجر به حذف کامل اصطکاک مکانیکی شده و دیگر نیازی به روانکاری ندارند. همچنین مدل‌های مغناطیسی بدون محدودیت سرعت کار می‌کنند. از این مدل‌های مغناطیسی عموماً برای طراحی سیستم‌های پیچیده، حساس و بسیار گران‌قیمت مکانیکی از قبیل موارد زیر استفاده می‌کنند:

• توربو ماشین‌ها مانند کمپرسورهای گاز در صنایع نفت و گاز و یا توربین‌های جت
• سیستم‌های ابزار دقیق مانند سنگ زن‌های بسیار دقیق، ماشین ابزار CNC و…
• پمپ‌های فرآیندی برای جابه‌جایی سیالات خطرناک و یا سیالات خیلی تمیز
• طراحی ابزارهای تحقیقاتی از قبیل سانتریفیوژهای فوق‌العاده سریع و یا ژیروسکوپ‌ها

یاتاقان‌ های خطی

این نوع با استفاده از ریل‌های خطی برای ایجاد حرکت مستقیم و دقیق در یک محور طراحی‌ شده‌اند و از قابلیت تبدیل حرکت چرخشی برخوردار نیستند. برخلاف یاتاقان‌های چرخشی که حول یک محور می‌چرخند، این مدل‌ها بر پایه حرکت‌های رفت و برگشتی کار می‌کنند یا به شکل یک‌طرفه کار می‌کنند.

هدف اصلی از طراحی یاتاقان خطی برای کاهش اصطکاک و هدایت دقیق حرکت یک قطعه مانند میز، بلوک یا واگن در طول یک مسیر مستقیم است. از این مدل‌های خطی در طیف وسیعی از کاربردها مانند طراحی تجهیزات اتوماسیون صنعتی، ساخت انواع ماشین‌ابزارها یا تجهیزات پزشکی استفاده می‌کنند.

انواع یاتاقان براساس طراحی نشیمنگاه (Housing)

یاتاقان‌ها را براساس مکانیزم طراحی هوزینگ نیز در گروه‌های مختلف قرار می‌دهند. هوزینگ (Housing) در واقع بدنه یا همان شاسی است که برای نصب ساده بر روی تجهیزات و ماشین آلات طراحی شده و دست ما را برای قرار دادن محورهای غلتشی در شرایط مختلف باز می‌گذارد. انواع یاتاقان با توجه به نوع نشیمنگاه به ‌قرار زیر هستند:

یاتاقان UCP

یک مجموعه بلبرینگ و نشیمنگاه (Housing) است که به ‌صورت آماده برای نصب عرضه می‌شود. هدف اصلی از طراحی این نوع برای نصب آسان یاتاقان‌های غلتشی مانند بلبرینگ‌های شیار عمیق روی سطوح صاف است. مدل‌های UCP که به مدل های پایه دار نیز معروف هستند از یک نشیمنگاه با پایه دو پیچ برخوردار بوده و با استفاده از بلیرینگ کروی قابلیت جبران ناهمراستایی محور را دارند.

لذا اگر به هر دلیلی شفت کمی زاویه پیدا کند و یا پایه نصب کاملا تراز نباشد، سطح کروی بلبرینگ داخلی این یاتاقان اندکی منحرف شده و ناهمترازی را اصلاح میکند. از این مدل‌های UCP به ‌طور گسترده در صنایعی که نیاز به پشتیبانی ساده و قابل اطمینان از شفت‌های دوار دارند، استفاده می‌شوند. مواردی مانند:

• ساخت تجهیزات دوار کشاورزی از قبیل دروگرها و پمپ‌های آب
• نوار نقاله‌ها
• ماشین ابزارهای سبک و متوسط
• تجهیزات ساختمانی
• فن‌ها و دمنده‌ها

مزایا:

• قابلیت خود تنظیمی و اصلاح ناهمترازی زاویه محورها
• توانایی کافی برای کاهش تنش های اضافی ناشی از بارهای لرزشی
• امکان نصب ساده بر روی بدنه تجهیزات مختلف، ستون یا دیوارها

یاتاقان UCF

مدل‌های UCF نیز مانند UCP یک مجموعه یاتاقان و نشیمنگاه هستند، اما در طراحی نوع نشیمنگاه تفاوت‌هایی دارند. نشیمنگاه مدل‌های UCF از نوع فلنجی چهارگوش (مربعی) یا گرد طراحی شده که لبه‌ی فلنجی آن از سوراخ‌هایی برای پیچ کردن برخوردار است. نصب این مدل‌های UCF برای قرار گرفتن در لبه و یا گوشه یک سازه یا دستگاه مناسب است.

این مدل یاتاقان‌ها برای نصب در فضاهایی که جای مسطحی وجود ندارد، کاملاً ایده‌آل هستند. از مدل‌های UCF برای طراحی ماشین ابزارها، ساخت دستگاه‌های کوچک بسته‌بندی و خطوط تولید، سازه‌های زاویه‌دار یا عمودی ماشین‌آلات کشاورزی، پمپ‌ها، کمپرسورها و… استفاده می‌کنند. تفاوت اصلی مدل‌های UCF با UCP در شکل نشیمنگاه و نحوه‌ی نصب آنها است که باعث شده تا کاربردی گسترده برای شرایط خاص داشته باشند.

مزایا:

• قابلیت نصب ساده و سریع در فضاهای محدود و غیر مسطح
• توانایی عالی برای تحمل بارهای شعاعی زیاد
• امکان خود تنظیمی برای اصلاح ناهمترازی زاویه محور با هوزینگ

یاتاقان UCT

نشیمنگاه این نوع به شکل T با ریل هایی در کناره طراحی شده تا قابلیت نصب ساده بر روی هر نوع شاسی و یا فریم را داشته باشد. هوزینگ کشویی این یاتاقان امکان تنظیم موقعیت روی شاسی دستگاه با توجه به موقعیت محور را فراهم میکند. زیرا به راحتی می‌توان موقعیت بلبرینگ داخلی را به سمت جلو یا عقب جابجا کرده و تنظیم نمود. یاتاقان‌های UCT به ‌طور ویژه برای کاربردهایی با نیاز به تنظیم کشش یا موقعیت طراحی شده‌اند و از آنها در سیستم‌هایی مانند تسمه‌های نقاله، سیستم‌های زنجیر، تنظیم موقعیت شفت، صنایع سیمان و معادن خصوصاً طراحی تسمه نقاله‌های سنگین استفاده می‌کنند.

مزایا:

• توانایی عالی تحمل بارهای شعاعی
• امکان جبران خطاهای ناهمترازی محورها
• هوزینگ ریلی و قابلیت جابجایی حفره بلبرینگ داخلی با توجه به موقعیت شفت
• امکان نصب بسیار ساده و سریع در شرایط مختلف

یاتاقان SN

مدل‌های SN یکی از قدیمی‌ترین و پرکاربردترین انواع یاتاقان هستند که به ‌عنوان راه‌حل قوی و ساده برای نصب یاتاقان‌های بزرگ و سنگین کارایی دارند. این مدل‌های SN با استفاده از نشیمنگاه دو تکه بالا و پایین ساخته شده‌اند و باعث می‌شود تا نصب و تعویض آنها حتی زمانیکه شفت در جای خود قرار دارد، به‌ راحتی انجام شود.

از بلبرینگ‌های کروی و یا رولبرینگ‌های غلتکی استوانه‌ای با قابلیت تحمل بارهای شعاعی و محوری سنگین برای طراحی بخش متحرک داخلی این مدل‌ها استفاده می‌کنند. در عین ‌حال به ‌دلیل استحکام بالا و قابلیت نصب و نگهداری آسان در صنایع سنگین کاربردی گسترده و رایج دارند. از یاتاقان SN در طراحی ماشین‌آلات سنگین معدنی مانند تسمه نقاله‌های بزرگ، سنگ‌ شکن‌ها، کوره‌ها یا نوردها در صنایع فولاد، جرثقیل‌ها و یا تجهیزات حفاری در ماشین‌آلات ساختمانی و یا صنایع سیمان و... استفاده می‌کنند.

مزایا:

• تحمل بارهای بسیار سنگین و ترکیبی
• قابلیت خود تنظیمی و تحمل ناهم محوری شفت ها
• امکان اصلاح خطای نصب و جلوگیری از خرابی زود هنگام ماشین آلات
• توانایی عالی برای تحمل بارهای ارتعاشی، ضربه ای و شوک های مکانیکی

راهنمای خرید یاتاقان، نکته‌هایی که باید رعایت کنید

خرید یاتاقان مناسب مرحله کلیدی در زمان طراحی سیستم‌های مکانیکی و یا در هنگام تعمیر و سرویس دستگاه‌های موجود در فضاهای صنعتی است. برای تهیه انواع این تجهیزات لازم است تا نکات فنی قابل‌ توجهی را مد نظر داشته باشید. موارد زیر یک راهنمای گام‌به‌گام خرید یاتاقان برای پوشش فعالیت‌های مختلف صنعتی است.

گام اول: شناسایی نوع کاربرد

ابتدا و قبل از هر اقدامی حتماً نوع محیط نصب و شرایط استفاده از آن را با دقت بررسی کنید. قاعدتاً لازم است تا نوع بار از قبیل شعاعی، محوری و یا ترکیبی را در نظر گرفته و حتی نوع حرکت سیستم مکانیکی به شکل چرخشی، خطی و یا ترکیبی را بررسی کنید. همچنین شرایط محیطی از قبیل دما، رطوبت، گرد و غبار و یا احتمال مواجهه با مواد شیمیایی خورنده و اسیدی نیز از اهمیت بالایی برخوردار هستند.

گام دوم: تعیین نوع یاتاقان مناسب

در این مرحله باید با توجه به نوع کاربرد و شرایط طراحی سیستم، یک نوع یاتاقان مناسب را انتخاب کنید. به ‌عنوان مثال برای اکثر کاربردهای عمومی تهیه مدل‌های غلتشی از قبیل بلبرینگ شیار عمیق کافی است. با این ‌حال در مواجهه با بارهای سنگین استفاده از یاتاقان‌های استوانه‌ای و یا در صنایع حساس و بهداشتی تهیه مدل‌های مغناطیسی را توصیه می‌کنیم. از طرفی مدل‌های UCP، UCT و یا UCF هر کدام برای اهداف خاصی طراحی شده‌اند و بهتر است با مشاوره افراد آگاه نوع یاتاقان را انتخاب نمایید.

گام سوم: بررسی ابعاد و اندازه

پس ‌از انتخاب نوع حالا وقت آن است که فاکتورهای فنی از قبیل قطر داخلی، قطر خارجی و ارتفاع یاتاقان را با توجه به نوع سیستم مکانیکی اندازه‌گیری کنید. همچنین لازم است تا با جزئیات مواد ساخت و مقاومت آن در برابر سایش، دما و خوردگی را در نظر بگیرید. به ‌هر حال مطمئن شوید که محصول مورد نظر چه از نظر ابعادی و چه از نظر متریال با استانداردهای بین‌المللی از قبیل FAG، SKF، ISO و… هماهنگی دارد.

گام چهارم: ارزیابی مقدار بار و سرعت طراحی

در این مرحله باید قابلیت‌های یاتاقان برای توان تحمل بار شعاعی و محوری را براساس نیازهای سیستم بررسی کرده و مقدار سرعت چرخش مجاز یاتاقان در بخش‌های مختلف مکانیکی را در نظر بگیرید.

گام پنجم: نوع نصب و نگهداری

این مرحله باید حداقل دو سوال اساسی را پاسخ دهید. اول اینکه آیا باید یاتاقانی با قابلیت نصب آسان تهیه کنید؟ و همچنین آیا باید از قابلیت تعویض سریع برخوردار باشد؟ در نظر گرفتن این نکات به شما کمک می‌کند تا مدل مناسب سیستم مکانیکی خود را تهیه کنید. در این باره می‌توانید از مشاوره تخصصی کارشناسان فروش در پیکاتک استفاده کنید. کافی است با تیم فنی فروشگاه اینترنتی پیکاتک تماس گرفته و برای خرید انواع یاتاقان مناسب پروژه‌های مختلف صنعتی مشاوره شوید. 

برندهای برتر تولید کننده انواع یاتاقان

بازار یاتاقان بسیار گسترده است و برندهای معتبر و شناخته ‌شده‌ای در سراسر جهان در این صنعت فعالیت می‌کنند. قاعدتاً انتخاب برند مناسب به نوع کاربرد، بودجه و سطح کیفیت مورد نظر شما بستگی دارد. به ‌هر حال هیچ‌کسی علاقه ندارد تا عملکرد حساس دستگاه‌ها و تجهیزات گران‌قیمت صنعتی را به ‌علت استفاده از محصولات فیک و تقلبی و یا بدون کیفیت لازم به خطر اندازد. نکته کلیدی خرید یاتاقان از فروشگاه‌های معتبر است. بهترین برندهای تولید کننده انواع یاتاقان به ‌قرار زیر هستند:

• برند SKF ساخت سوئد
• برند FAG ساخت آلمان
• برند NSK ساخت ژاپن
• برند NTN ساخت ژاپن
• برند Timken ساخت آمریکا

قیمت یاتاقان

فاکتورهای متعددی در تعیین قیمت یاتاقان نقش دارند. نوع یاتاقان بلبرینگی، رولبرینگی، مخروطی و یا خودتنظیم مهمترین فاکتور تعیین ‌کننده است. در عین ‌حال سری‌های مختلف UCP، UCF و یا UCT در اندازه‌ها با ظرفیت تحمل بار گوناگون نیز رنج قیمت‌گذاری متفاوتی را تجربه می‌کنند. هر اندازه متریال ساخت بیشتر و کیفیت متریال مانند استیل بالاتر باشد، قیمت نهایی محصول نیز بیشتر است.

اما مهمترین نکته برند و اصالت کالا خواهد بود. قیمت محصول برندهای معتبری همچون FAG، SKF و یا NTN به ‌مراتب از دیگر برندهای متفرقه بازار بالاتر است. مهمترین نکته خرید یاتاقان اورجینال با تضمین اصالت کالا از برندهای اصلی بازار است. برای بررسی قیمت و همچنین مشاوره فنی خرید انواع محصولات با تضمین اصالت کالا می‌توانید از خدمات فروشگاه اینترنتی پیکاتک استفاده کنید. کارشناسان فنی پیکاتک به شما کمک می‌کنند تا مناسب‌ترین نوع یاتاقان را مطابق با شرایط پروژه و با بهترین قیمت در سراسر ایران تهیه کنید.