رولبرینگ کروی چیست ؟

رولبرینگ کروی / رولربیرینگ کروی

گاهی اوقات برنامه های شما به بلبرینگ هایی نیاز دارند که بتوانند شرایط سخت را مدیریت کنند. رولبرینگ های کروی برای کنترل شرایط سخت طراحی شده اند و به شما گزینه ای برتر برای محصولات دارای انحراف بالقوه در تراز شفت می دهند.

حتما مطالعه کنید : رولبرینگ چیست ؟

رولبرینگ کروی چیست ؟

رولبرینگ کروی دارای دو مسیر غلتش در حلقه داخلی و یک مسیر غلتش در حلقه خارجی است. همان گونه که از نام این بیرینگ پیداست ، اجزای غلتنده بیرینگ دارای مشخصات کروی است. رولبرینگ های کروی دارای دو ردیف غلتک ، یک مسیر غلتش حلقه خارجی کروی و دو مسیر غلتش خلقه داخل اریب در زاویه ای در محور بیرینگ می باشد. نقطه مرکزی کروی مسیر غلتش حلقه خارجی بر روی محور بیرینگ واقع شده است. از این رو بیرینگ ها خود تنظیم بوده و نسبت به عدم همراستایی شفت نسبت به نشیمنگاه و تغییر شکل شفت و خمش آن حساس نمی باشد ( که ممکن است به دلیل انحراف شفت باشد ). این رولبرینگ ها به گونه ای طراحی شده اند که برای بارهای محوری سنگین و همچنین بارهای شعاعی سنگین در دو مسیر قابل استفاده باشند.

در حقیقت رولبرینگ کروی اجزای غلتنده ای است که اجازه چرخش با اصطکاک کم را می دهد و عدم انطباق زاویه ای را امکان پذیر می کند. به طور معمول این بیرینگ ها از شفت چرخشی در سوراخ حلقه داخلی پشتیبانی می کنند که ممکن است در رابطه با حلقه بیرونی هم راستایی نداشته باشد. عدم انطباق به دلیل شکل داخلی کروی حلقه خارجی و غلتک های کروی امکان پذیر است. رولربیرینگ های کروی علی رغم آنچه از نام آنها پیداست ، واقعا کروی نیستند. اجزای غلتنده رولبرینگ های کروی عمدتا استوانه ای شکل هستند ، اما دارای یک پروفیل ( مانند بشکه ) هستند که باعث می شود آنها مانند استوانه هایی که کمی بیش از حد باد شده اند ظاهر شوند.

رولبرینگ های کروی توسط مهندسی به نام Arvid Palmgren اختراع شد و در سال 1919 توسط SKF در بازار عرضه شد. طرح این بیرینگ که آروید پالمگرن اختراع کرده مشابه طرحی است که هنوز در ماشین آلات مدرن استفاده می شود. رولبرینگ کروی شامل یک حلقه داخلی با دو مسیر غلتش است که در یک زاویه نسبت به محور بیرینگ متمایل شده اند ، یک حلقه خارجی با یک مسیر مشترک کروی ، غلتک های کروی ، قفسه و در طراحی های خاص ، همچنین حلقه های راهنمای داخلی یا حلقه های مرکزی می باشد. این دسته از رولبرینگ ها همچنین می توانند آب بندی شوند.

عملکرد رولربیرینگ کروی چگونه می باشد ؟

طراحی منحصر به فرد مسیر غلتش رولره متمایزترین ویژگی یک رولبرینگ کروی است. قسمت داخلی مسیر غلتش بیرونی با فرورفتگی مقعر ساخته می شود و قسمت بیرونی مسیر غلتش داخلی نیز یک برآمدگی محدب دارد. دو ردیف غلتک بشکه ای-شکل توسط یک قفسه یا قفسه هایی که شکل این مسیرهای غلتش رولر تکمیل می کنند. نتیجه یک بیرینگ با ظرفیت شعاعی استثنایی است که می تواند بارهای محوری ، عدم انطباق یا شوک را نیز در خود جای دهد ، زیرا بیرینگ ها دائما در حال تغییر جهت دادن به مسیر کروی حلقه بیرونی هستند. برخلاف بسیاری از انواع دیگر بیرینگ ها ، رولر بیرینگ کروی را نمی توان جدا کرد.

این نوع بیرینگ را می توان به صورت جداگانه نصب کرد ، اما معمولا در جفت های یکسان برای حمایت از شفت و محور نصب می شود ، یکی از بیرینگ ها به صورت محوری ثابت است و دیگری با یک شل بودن نصب می شود تا بتواند در امتداد شافت شناور باشد. اگر حلقه داخلی بچرخد باید با تداخل انطباق نصب شود ، زیرا نصب های شل می تواند منجر به خزش بیرینگ ، پوسیگی شفت و افزایش احتمال تداخل کثیفی محیطی شود. حلقه های بیرونی چرخان نیز باید به دلایل مشابه از تداخل انطباق بین حلقه بیرونی و نشیمنگاه استفاده کنند. حلقه های بیرونی ثابت از قابلیت شل برای اجازه مونتاژ و حرکت محوری بهره می برند ، در حالی که حلقه های داخلی ثابت به بار و مشخصات کاربرد بستگی دارند.

رولبرینگ های کروی اغلب برای کاربردهای طاقت فرسا در محیط های سخت استفاده می شود ، به ویژه در مواردی که ایجاد تراز نشیمنگاه دشوار است و یا انتظار می رود تا انحراف شفت انجام شود. اگر غلطک ها و مسیرهای غلتش از نظر ابعادی تثبیت شده و تحت عملیات حرارتی قرار بگیرند ، رولبرینگ های کروی می توانند در دمای حداکثر 500 درجه فارنهایت موثر باشند. بیرینگ ها را می توان با دقت اجرای بسیار نزدیک و همچنین با تلرانس سوراخ و قطر کاهش یافته برای استفاده در کاربردهای بار لرزشی و ضربه ای تولید کرد. این دسته از رولبرینگ ها اغلب در جعبه دنده ، چرخ زیر میز یا صندلی ، وسایل نقلیه راه آهن ، نقال های متراکم معدنی ، فن های صنعتی و میلگردهای آسیاب یافت می شود. با توجه به این محیط های کاربردی معمولی ، رولبرینگ های کروی به گونه ای ساخته می شوند که دارای طول عمر بسیار بالایی باشند و با آب بندهای بی عیب تولید می شوند.

ویژگی های رولربیرینگ های کروی :

رولبرینگ های کروی برای کاربردهایی با سرعت کم تا متوسط ​​مناسب تر بوده و می توانند در محیط های سخت نیز عملکرد خوبی داشته باشند. ویژگی خود-تنظیم این امکان را برای این دسته از رولبرینگ ها فراهم می کند تا انحراف در عدم تغییر جهت شفت را بپذیرند. علاوه بر توانایی آنها در مدیریت عدم انطباق ، ویژگی های مفید رولربیرینگ های کروی عبارتند از :

• قابلیت حمل بارهای شعاعی و محوری
• مناسب برای کاربردهایی با سرعت کم تا متوسط
• مناسب برای کاربردهایی که عدم همراستایی شفت رخ می دهد
• طراحی غیر قابل تفکیک
• مناسب برای برنامه هایی با بار شعاعی زیاد
• توانایی حمل مقدار کمی بار محوری در هر دو جهت
• بیرینگ های استاندارد که به صورت باز تهیه می شوند و در صورت درخواست می توانند آب بندی شوند
• گزینه های زیاد فاصله
• • بیرینگ هایی که می توانند در عملیات حرارتی مختلف ارائه شوند
• قابل ارائه با قفسه استیل و یا قفسه ماشین کاری شده برنجی
• بیرینگ های استانداردی که تا 302 درجه فارنهایت درجه بندی می شوند
• داشتن گزینه سوراخ مخروطی
• ناحیه شیارهای روغن کاری که در قطر خارجی یا حلقه داخلی و حلقه خارجی موجود است
• بیرینگ هایی که در کلاس تلرانس طبیعی تولید می شوند

عوامل مختلفی که اثرگذاری رولبرینگ های کروی را در یک کاربرد خاص تعیین می کنند عبارتند از :

1. حداقل بار کاربردی. برای کار با سرعت بالا ، با شتاب و کاهش سرعت پایدار ، بیرینگ باید حداقل بار محوری را به غلتک ها وارد کند. این از آسیب به قفسه در اثر نیروهای اینرسی و همچنین سرخوردن و یا اصطکاک بیش از حد جلوگیری می کند. حداقل بار مورد نیاز را می توان با استفاده از روغن کاری با کیفیت کاهش داد.
2. دمای عملیاتی. دمای عملیاتی محدوده دمای محیط است که در آن بیرینگ با اطمینان ترین عملکرد را انجام می دهد. در محیط هایی با دمای کم ، چسبناکی روان کننده افزایش می یابد و در نتیجه به حداقل بار بیشتری نیاز دارد. اگر فرآیندهای عملیات حرارتی بر روی مواد بیرینگ انجام شود ، دمای عملکرد برای رولبرینگ کروی به ویژه بالا است.
3. سرعت مرجع. سرعت مرجع سرعت چرخشی است که در آن نقطه گرمای ایجاد شده از چرخش معادل گرمای تخلیه شده از روان کننده و شکل هندسی بیرینگ است.
4. سرعت حدی. سرعت حدی بالاترین دور در دقیقه است که در آن بیرینگ برای کار طراحی شده است و از طریق استحکام قفسه بیرینگ ، کیفیت روان کننده ، نیروهای گریز از مرکز و ژیراتور ، دقت ساخت بیرینگ و خصوصیات روان کننده تعیین می شود.

توجه داشته باشید که تنوع انواع رولربیرینگ های کروی محدود است و تنها تفاوت قابل توجه در طراحی حلقه داخلی ، غلطک و قفسه بیرینگ برای تطبیق با یک برنامه خاص است.

محیط های سخت

رولبرینگ های کروی که برای جلوگیری از نفوذ آلاینده ها در کارهایی که بیرینگ ممکن است در معرض آلودگی ، آوار ، مایعات یا دمای شدید باشد ، آب بندی می شوند. این نوع بیرینگ ها به کمترین سرویس نیاز دارند و بیرینگ های آب بندی شده که از دمای عملیاتی 160 درجه فارنهایت بیشتر نباشند ، دارای یک حلقه بیرونی ثابت بوده و از 50% دور RPM بیشتر نباشند ، معمولا در طول عمر خود نیازی به روغن کاری مجدد ندارند. بیرینگ های آب بندی شده دارای سوراخ های معینی در مسیر غلتش خارجی زمانی که بیرینگ به آب بندی اضافی دارد هستند ، و همچنین می توان از آنها برای شستشوی بیرینگ بدون آلودگی استفاده کرد. بیرینگ های آب بندی شده از سرعت و یا قابلیت دمای بیرینگ های باز پیشروی نمی کنند.

لرزش و شوک

رولبرینگ کروی که به دلیل خواص خود-تنظیمی در شرایطی که تحت بار سنگین هستند ارزیابی می شوند ، دارای یک حلقه راهنمای سفت شده در مرکز مسیر غلتش بیرونی هستند تا قفسه بیرینگ تقویت شده را نگه دارد. معمولا تقویت غلتک ها برای تحمل مقاومت در برابر شتاب های دینامیکی ، خارج از مرکز و خطی است که اغلب آن را تحت کنترل در می آورند. از قفسه های نوع پنجره برای این نوع رولربیرینگ های کروی استفاده می شود.

طراحی رولبرینگ های کروی

بیشتر رولبرینگ های کروی با دو ردیف غلتک طراحی شده اند که این امکان را فراهم می کند تا بارهای شعاعی و محوری بسیار سنگین را تحمل کنند. همچنین طرح هایی با یک ردیف غلتک وجود دارد که برای بارهای شعاعی کمتر و بدون بار محوری مناسب است. به اینها ” رولبرینگ استوانه گردان “نیز گفته می شود و به طور معمول در سری 202 و 203 موجود است. طراحی داخلی بیرینگ توسط ISO استانداردسازی نشده است ، بنابراین بین تولید کنندگان مختلف و سری های مختلف متفاوت است. برخی از ویژگی هایی که ممکن است در بیرینگ های مختلف وجود داشته یا نداشته باشد عبارتند از :

• ویژگی های روغن کاری در حلقه داخلی یا خارجی
• فلنج ( لبه دار کردن ) مرکزی
• حلقه راهنما یا حلقه مرکزی
• آب بندی یکپارچه
• قفسه

ابعاد خارجی رولبرینگ های کروی توسط ISO در استاندارد ISO 15: 1998 استاندارد شده است. برخی از سری های معمول این دسته از رولبرینگ ها عبارتند از : 213 ، 222 ، 223 ، 230 ، 231 ، 232 ، 238 ، 239 ، 240 ، 241 ، 248 ، 249.

محدوده تولیدات استاندارد رولبرینگ های کروی شامل :

• بیرینگ های باز
• بیرینگ های آب بند شده
• بیرینگ هایی برای کاربردهای ارتعاشی

رولبرینگ های کروی در چندین طرح مختلف که به سری و ابعاد بیرینگ بستگی دارند ، تولید می شوند. اختلاف طرح های مختلف در محل قرارگیری رینگ راهنمای مشاور و طراحی رینگ داخلی و قفسه می باشد. این طرح ها به شرح زیر می باشد :

طرح (CC,C(J

دارای دو قفسه فولادی نوع پنجره ای ، رینگ داخلی بدون لبه و رینگ راهنما نسبت به رینگ داخلی مرکز شده است.

طرح EC,ECC

دو قفسه فولادی نوع پنجره ای ، رینگ داخلی بدون لبه رینگ راهنما مرکز شده نسبت به رینگ داخلی و مجموعه رولرهای تقویت شده

طرح CA

قفسه برنجی یک تکه ماشینکاری شده نوع چنگکی دوبل ، لبه های مهار کننده بر روی رینگ داخلی و رینگ راهنما مرکز شده نسبت به رینگ داخلی

طرح CAF

مشابه CA اما با قفسه فولادی

حتما مطالعه کنید : لقی داخلی بیرینگ ها

جنس مواد رولبرینگ های کروی

حلقه های بیرینگ و اجزای غلتنده می توانند از مواد مختلفی ساخته شوند ، اما متداول ترین آنها ” فولاد کروم ( کروم با کربن بالا ) ” ماده ای با محتوای تقریبا 1.5% کروم است. چنین ” فولاد کروم ” توسط تعدادی از مقامات استاندارد شده است ، بنابراین تعدادی از مواد مشابه وجود دارد مانند : AISI 52100 (ایالات متحده آمریکا) ، 100CR6 (آلمان) ، SUJ2 (ژاپن) و GCR15 (چین). برخی از متداول ترین مواد قفسه های این دسته از بیرینگ ها عبارتند از :

• ورق فولاد ( مهر و موم شده یا برش لیزری )
• پلی آمید ( تزریق قالب )
• برنج ( مهر و موم یا ماشینکاری شده )
• فولاد ( ماشینکاری شده )

انتخاب مواد عمدتا توسط حجم و روش ساخت انجام می شود. برای بیرینگ هایی با حجم زیاد ، قفسه ها اغلب از ورق فلز مهر و موم شده یا پلی آمید قالب تزریقی هستند ، در حالی که تولیدکنندگان کم حجم یا سری های کم حجم غالبا قفسه هایی از برنج ماشین کاری شده یا فولاد ماشین کاری شده دارند. برای برخی از کاربردهای خاص ، مواد ویژه ای برای پوشش ( به عنوان مثال سوراخ استوانه ای با روکش PTFE برای کاربردهای لرزشی ) به کار رفته می رود. غلطک های بیرینگ در واقع اجزای بار بیرینگ دستگاه هستند که به مسیر غلتش داخلی و خارجی اجازه می دهند تا با حداقل اصطکاک بچرخند. به غیر از رولبرینگ های کروی بشکه ای ، تمامی رولربیرینگ های کروی حاوی دو ردیف غلتک است.

قفسه رولبرینگ کروی نیروهای اینرسی ، اصطکاک و بار قابل توجهی را تجربه می کند و تاثیر قفسه کاملا با صلاحیت کلی بیرینگ ارتباط دارد. منظور از قفسه ایجاد فاصله رولرها به طور یکنواخت است تا از توزیع یکنواخت بار اطمینان حاصل کند. غلتک ها را از طریق مناطق تخلیه شده در مسیر غلتش هدایت کنید. و اصطکاک را با سرعت زیاد از خواص روانکاری خودکار در طراحی و مواد بیرینگ کاهش دهید. مواد معمول برای ساخت قفسه شامل برنج ، فولاد ، پلی آمید و ورق استیل است. قفسه ها می توانند ساختاری یک تکه داشته باشند ، در مقابل جفت های بهم چسبیده یا در مقابل جفت های متصل. به طور کلی سه نوع طراحی قفسه برای رولبرینگ های کروی وجود دارد :

1. قفسه نوع پنجره ای : سرعت بیرینگ بالا با دقت ، اصطکاک کم و ظرفیت بار زیاد را ارائه می دهند. توزیع تقارن بار در همه شرایط ؛ قطرهای بیرینگ کلی کوچکتر ؛ کنترل غلتک و دما بهبود یافته است.
2. قفسه نوع نواری : دقت یا ظرفیت بار قفسه نوع پنجره ای را ارائه نمی دهند ، اما احتمال کمتری در اثر نفوذ آوار وجود دارد و نسبتا کم اینرسی دارند.
3. قفسه پین شده :‌ رولرهای سوراخ نیاز دارند و بیشتر در رولبرینگ های بزرگ وجود دارند که به اینرسی قفسه کم ، اما تعداد زیادی اجزای غلتنده نیاز دارند.

شکل هندسی مشخص مسیر غلتش داخلی و خارجی خواص خود-تنظیم بودن بیرینگ را تسهیل می کند. معمول است که حلقه داخلی با برجستگی ساخته می شود تا مکمل بیرینگ و حلقه را در یک مونتاژ واحد نگه دارد ، که در طول برنامه هایی که شتاب و کاهش سرعت بالا را تجربه می کنند ، کمک می کند. همچنین معمول است که قسمت مرکزی حلقه بیرونی یک کانال راهنما و یا شیار برای هدایت رولرها و قفسه در جهت چرخش در مقابل مشیر غلتش خارجی داشته باشد. سوراخ های روغن کاری که در مسیر غلتش بیرونی قرار دارند ، در صورت لزوم اجازه می دهد تا بیرینگ به طور دوره ای دوباره روغن کاری شود. این حفره ها همچنین عملیات شستشو را برای بیرینگ ها فراهم می کنند ، جایی که ذاتا قادر است آلودگی های کوچک را از مسیرهای غلتش بیرون بکشد. یک شیار حلقوی به روان کننده کمک می کند تا با توزیع یکنواخت اطراف محیط بیرینگ ، توزیع شود.

سوراخ رولربیرینگ کروی می تواند مستقیم یا مخروطی باشد. سوراخ های مخروطی در مراحل نصب دشوار مفید هستند ، زیرا رولبرینگ های کروی را نمی توان مانند بسیاری از مدل های دیگر بیرینگ ها جدا کرد. آب بند یک جز اختیاری برای هر بیرینگ است و می تواند به روش های مختلفی برای بلبرینگ های کروی استفاده شود. از آنها برای جلوگیری از ورود آلاینده ها و رطوبت به مسیر غلتش استفاده می شود. رولر بیرینگ های کروی که از آب بند استفاده می کنند ، معمولا تا حدودی گسترده تر از نمونه های غیر آب بندی خود هستند.

جهت مشاهده سایر مقالات مرتبط با این مقاله ، به صفحه رولبرینگ و جهت مشاهده سایر مقالات به صفحه بلاگ مراجعه نمایید.