ایده استفاده از غلتک برای جا به جایی وسایل سنگین به سال 1900 قبل از میلاد بر می گردد. این ایده توسط مصریان باستان که از الوارها برای حرکت بلوک های سنگی بزرگ به سمت مقر اهرام مصر استفاده می کردند ، مورد استفاده قرار می گرفت. اولین بیرینگ ها از چوب درخت گوایکوم ، یک چوب روغنی طبیعی سخت و سنگین ( متعلق به آمریکای مرکزی و غرب هند ) ساخته شده است. روغن طبیعی این چوب از طریق عملکرد به عنوان روان کننده در حین برش ، به فرآیند تولید کمک می کند. این بیرینگ ها در شرایط مرطوبی همچون پروانه ( ملخ ) کشتی و هواپیما ، چرخ آبگرد ، تلمبه و غیره به کار برده می شوند.
روغن کاری با استفاده از دمبه و یا چربی حیوانات مختلف صورت می گرفته است. انقلاب صنعتی قرن هجدهم مصرف آهن را در فرآیندهای صنعتی فراگیر کرد. هچنین موتورهای بخار را به عنوان منبع عملی نیرو معرفی کرد و تقاضا برای ماشین آلات جدیدی که به نوبه خود به بیرینگ های تخصصی نیاز داشتند را ایجاد کرد.
همه این ها عواملی بودند که صنعت را مجبور به جست و جوی مواد جایگزین برای تولید بیرینگ هایی کرد که مطابق با نیازهای اجرایی باشد. در نیمه دوم قرن نوزدهم ، Henry Bessemer یک روند فولادسازی اقتصادی را توسعه داد. در این دوران ، فولاد به عنوان بهترین ماده خام برای تولید بیرینگ هایی با کیفیت بالا شناخته شد.
قرن بیستم شاهد ایجاد انقلابی در صنعت بیرینگ بوده و در این دوران اختراعات مدرنی همچون خودرو سواری ، لوازم خانگی ، ماشین آلات کشاورزی و صنعتی ، رباتیک ، کامپیوتر و غیره به وجود آمده است. صنعت بیرینگ همیشه با مواد و تکنولوژی جدید برای تولید بیرینگ های دقیق و بادوام و تخصصی تطابق داشته و همیشه رو به جلو گام برداشته است.
طبقه بندی و انواع بیرینگ های غلتشی
بیرینگ های غلتشی تماسی را می توان از جهات مختلف طبقه بندی کرد. یک روش طبقه بندی بر اساس استفاده نهایی از بیرینگ ها ( همچون در کشاورزی ، خودرو ، صنعت و غیره ) می باشد. با این حال ، با در نظر گرفتن پارامترهای تکنیکی و ساختاری دو روش برای طبقه بندی بیرینگ های غلتشی تماسی وجود دارد :
بر اساس طراحی آن ها برای مدیریت بار خاص
بیرینگ های شعاعی
این بیرینگ ها اساسا برای کاربردهای بار شعاعی طراحی شده است ، یعنی زمانی که جهت بار عمود بر محور شفت است.
بیرینگ های محوری ( کف گرد )
قابلیت پشتیبانی از بارهای محوری ، یعنی زمانی که جهت بارموازی با محور شفت است.
بر اساس نوع اجزای غلتک
بلبرینگ
بدون شک یکی از رایج ترین انواع بیرینگ ها که کاربردهای فراوانی در زمینه های مختلف همچون اسکیت ها و هارد دیسک رایانه ها دارد ، بلبرینگ است. از آنجایی که این بیرینگ ها بارهای شعاعی و محوری را تحمل می کند ، بیشترین استفاده را در شرایطی با بارهای نسبتا کم دارد.
بلبرینگ ها به بلبرینگ های شیار عمیق ، بلبرینگ های تماس زاویه ای و بیرینگ های کف گرد طبقه بندی می شوند. آن ها همچنین بر اساس تعداد ردیف ها طبقه بندی می شوند :
بلبرینگ های تک ردیفه
بلبرینگ های دو ردیفه
به طور ویژه طبقه بندی بلبرینگ های کف گرد بر اساس جهت استفاده ( مثلا تک جهته و یا دو جهته ) انجام می شود. در بعضی مواقع بلبرینگ ها نیز بر اساس ارتباط بین رینگ بیرینگ و اجزای غلتک ، حالت حلقه بیرینگ و یا لوازم جانبی استفاده شده طبقه بندی می شوند.
رولبرینگ
این بیرینگ ها برای کاربردهایی با بار نسبتا بالا مناسب بوده و قادر به کنترل بارهای شعاعی و محوری هستند. رولبرینگ ها با توجه به شکل غلتک استفاده شده طبقه بندی می شوند همچون رولر بشکه ای ، رولبرینگ مخروطی ، رولر استوانه ای و یا رولبرینگ سوزنی.
طراحی و ویژگی های بیرینگ های غلتشی تماسی
به طور کلی بیرینگ های غلتشی تماسی شامل یک حلقه داخلی ، یک حلقه بیرونی ، اجزای غلتک ( ساچمه یا غلتک ) و نگهدارنده اجزای غلتک ( قفسه ) است. این اجزای غلتک و حلقه هایی است که بار اعمال شده را تحمل می کند ( در نقطه تماس اجزای غلتک و مسیر غلتش ) ، قفسه هیچ بار مستقیمی را تحمل نمی کند.
عملکرد آن نگهداری اجزای غلتک در یک فاصله مساوی از یکدیگر و جلوگیری از ریزش آن است. به منظور بهبود عملکرد هر بیرینگ ، تعریف و درک کامل نیازهای کاربردی بسیار حائز اهمیت است.
بلبرینگ شیار عمیق
بلبرینگ های شیار عمیق کاربردهای مختلف و زیادی دارد. آنها به طور معمول از یک حلقه داخلی ، حلقه بیرونی ، ساچمه و قفس تشکیل شده اند. انواع مختلف این بلبرینگ با حفاظ فلزی ، آب بند پلاستیکی ( نوع تماسی / غیر تماسی ) ، شیار محیطی خار فنری و انواع مختلف قفسه در دسترس است. بلبرینگ های شیار عمیق اساسا دو نوع هستند :
تک ردیفه
دو ردیفه
این بیرینگ ها برای کاربردهایی با بار شعاعی ، محوری و ترکیبی طراحی شده اند. ویژگی های بلبرینگ های شیار عمیق عبارتند از :
قابلیت حمل بار تک جهته و یا دو جهته
سرعت چرخش بسیار بالا
دقت های حرکتی خوب
کم صدا و گشتاور اصطکاک کم
بلبرینگ های شیار عمیق به صورت زیر نیز طبقه بندی می شوند :
بلبرینگ های مینیاتوری : بیرینگ هایی با قطر خارجی کمتر از 9 میلی متر
بیرینگ های بسیار کوچک : بیرینگ هایی با قطر بیرونی بزرگ تر یا مساوی 9 میلیمتر و قطر سوراخ کمتر از 10 میلیمتر
بلبرینگ تماس زاویه ای
مسیر غلتش هر دو حلقه داخلی و خارجی بلبرینگ های تماس زاویه ای به گونه ای طراحی شده است که یک زاویه تماس خاصی مابین ساچمه و مسیر غلتش در صفحه محوری را حفظ کند. جنس استاندارد قفسه این نوع بلبرینگ ها از فولاد فشرده شده ، برنج با استحکام بالا و یا رزین مصنوعی است. در مقایسه با بلبرینگ های شیار عمیق بلبرینگ تماس زاویه ای ، معمولا اجزای غلتک ( ساچمه ) بیشتری به همراه داشته و قادر به تحمل بارهای شعاعی ، محوری یا ترکیبی هستند.
بلبرینگ های تماس زاویه ای در سه دسته زیر طبقه بندی می شوند :
تک ردیفه = آن ها سه دسته بندی زاویه تماس مختلف دارند.
زاویه تماس
نماد زاویه تماس
30º
A
40º
B
15º
C
دو ردیفه = آن ها دو دسته بندی زاویه تماس مختلف دارند.
زاویه تماس
نماد زاویه تماس
20º
هیچ
30º
A
نوع ترکیبی = معمولا بلبرینگ تماس زاویه ای تک ردیفه در ترکیبی از دو یا چند واحد استفاده می شود. سه ترکیب مختلف در دسترس است.
زاویه تماس
نماد زاویه تماس
محوری دو جهته
پشت – به – پشت
محوری دو جهته
رو- به – رو
محوری یک جهته
پشت سر هم
بلبرینگ خود تنظیم
بلبرینگ های خود تنظیم به گونه ای طراحی شده اند که حلقه داخلی و ساچمه را در حلقه خارجی با مسیر غلتش کروی نگه دارند. با توجه به ساختار خاص آن ها ، این بیرینگ ها می توانند عدم همراستایی کوچک زاویه شفت را تا 2.5º – 3º بسته به نوع بیرینگ تحمل کنند. این عدم همراستایی ممکن است به دلیل نحوه استفاده و یا خطای نصب رخ دهد.
رولبرینگ استوانه ای
رولبرینگ های استوانه ای ساده ترین ساختار را در دسته بندی رولبرینگ ها دارند. این بیرینگ ها برای حمل بارهای نسبتا بالا و کاربردهایی با سرعت بسیار بالا مناسب هستند. مابین اجزای غلتک و حلقه بیرینگ ها یک تماس خطی وجود دارد. این سطح نسبتا بزرگ ، رولبرینگ استوانه ای را قادر می سازد تا در مقایسه با بلبرینگ ها بار شعاعی بیشتری را تحمل کنند.
با این حال ، ظرفیت تحمل بار محوری بیرینگ آن ها محدود است. انواع مختلفی از این بیرینگ ها جهت مطابقت با نیازهای کاربردی خاصی همچون NU, NJ, N, NF, NUP, NN در دسترس هستند. در مقایسه با نوع تک ردیفه ، رولبرینگ استوانه ای دو ردیفه جهت کارهایی با سرعت بالا و یا دقت بالاتر همچون مراکز ماشین کاری مورد استفاده قرار می گیرند. رولبرینگ های استوانه ای به طور کلی به همراه جعبه انتقال گاردان ( اتومبیل ) استفاده می شود و با دو نوع سوراخ استوانه ای و مخروطی در دسترس است. قفسه آن ها از فولاد فشرده شده و یا رزین پلی آمید ساخته شده است.
رولبرینگ مخروطی
همان طور که از نام آن پیداست ، اجزای غلتک و مسیر غلتش ( قسمت درونی و بیرونی رینگ ) این بیرینگ ها به صورت مخروطی ساخته شده اند. این بیرینگ ها را می توان به اجزایی همچون حلقه بیرونی و ترکیبی از مونتاژ حلقه درونی و غلتک ( مخروط ) تفکیک کرد.
دسته بندی رولبرینگ مخروطی
تک ردیفه
یک رولبرینگ مخروطی تک ردیفه قابلیت حمل ترکیبی از بار محوری و شعاعی را دارد. با این حال اگر یک برنامه بار محوری دو جهته داشته باشد ، دو رولبرینگ مخروطی تک ردیفه باید به صورت پشت – به – پشت و یا رو – به – رو به هم وصل شوند.
دو ردیفه
رولبرینگ های مخروطی دو ردیفه جهت حفظ بار شعاعی و محوری دو جهته طراحی شده است.
چهار ردیفه
یک رولبرینگ مخروطی چهار ردیفه علاوه بر قابلیت استاندارد رولبرینگ مخروطی دو ردیفه ، قابلیت حمل بارهای شعاعی سنگین و بارهای ضربه ای را نیز دارد.
رولبرینگ کروی
در رولبرینگ های کروی ، مسیر غلتش حلقه بیرونی به صورت کروی طراحی شده است که مرکز آن مطابق با نقطه مرکزی بیرینگ است. این بیرینگ ها به صورت خود تنظیم هستند. از این رو در قسمت هایی که عدم همراستایی شفت ممکن است رخ دهد و یا نصب نادرست بوده و یا در صورت انحراف شفت قابل استفاده است. قسمت بیرونی شفت معمولا دارای سوراخ ها و شیارهای روانکاری شده است. این بیرینگ ها برای کاربردهایی با بار محوری بسیار بالا و یا بار محوری دو جهته نسبتا بالا مناسب است.
رولبرینگ های مخروطی دو نوع سوراخ دارند :
سوراخ استوانه ای
سوراخ مخروطی
بلبرینگ کف گرد
بلبرینگ های کف گرد فقط برای تحمل بارهای محوری طراحی شده اند و نباید برای کاربردهایی با بار شعاعی مورد استفاده قرار بگیرند. حلقه بیرینگ نصب شده بر روی شفت ، واشر شفت و حلقه نصب شده بر روی نشیمنگاه ، واشر نشیمنگاه نامیده می شود. بلبرینگ های کف گرد دو نوع هستند :
یک طرفه = مناسب فقط برای بارهای محوری یک طرفه
دو طرفه = مناسب برای بارهای محوری دو طرفه
بلبرینگ های کف گرد برای کاربردهایی با سرعت بسیار بالا مناسب نیستند. در سرعت های بالا ، حرکت های متغیری بین غلتک و مسیر غلتش ممکن است رخ دهد که منجر به خراشیدگی می گردد. علاوه بر این در سرعت های بسیار بالا ، نیروهای گریزنده از مرکز گریس روغن کاری را خارج می کنند. این واقعیت به تنهایی قابلیت این بلبرینگ ها برای کاربردهایی با سرعت بالا را محدود می کند.
رولبرینگ کف گرد
رولبرینگ کف گرد برای کاربردهایی با بار محوری مناسب است ، زیرا در مقایسه با سایر بیرینگ ها استحکام بالاتری دارد. سه نوع رولبرینگ کف گرد وجود دارد :
رولبرینگ کف گرد استوانه ای
رولبرینگ کف گرد مخروطی
رولبرینگ کف گرد کروی
رولبرینگ کف گرد کروی یک بیرینگ خود تنظیم است. در سرویس ، تا حداکثر 2º عدم همراستایی شفت را فراهم می کند. زاویه تماس به این دسته از بیرینگ ها کمک می کند تا مقدار کمی از بار شعاعی را تحمل کنند. روغن کاری این بیرینگ ها باید با دقت انجام شود ، زیرا ممکن است ناحیه تماسی لغزنده بزرگی ناشی از خراشیدگی به وجود آید. به منظور جلوگیری از خراشیدگی ، باید حداقل میزان بار را در این بیرینگ داشته باشید.
