انواع بلبرینگ

اطلاعات کلی در مورد برینگ Bearing data- general
ابعاد
سازندگان و مصرف کنندگان برینگ به خاطر مسائلی نظیر قیمت، کیفیت و سهولت تعویض به سری خاصی از ابعاد توجه دارند. ابعاد برینگها توسط مؤسسه جهانی استاندارد ISO تعیین شده است.
قطر خارجی رولبرینگ های شعاعی (به استثنای رولبرینگ های مخروطی) مطابق سری ۴,۳,۲,۱,۰,۹,۸,۷ (به ترتیب صعودی) استاندارد قرار داده شده است. برای هر یک از این سری قطرها، یک سری برای اندازه پهنای برینگ هم در نظر گرفته شده است.
این سری ها عبارتند از ۷,۶,۵,۴,۳,۲,۱,۰,۸ (به ترتیب افزایش پهنا). سری ارتفاع در برینگ های کف گرد عبارتست از ۲,۱,۹,۷ (به ترتیب صعودی).
جهت استنباط بهتر به نمودار صفحه بعد توجه کنید
شماره ای که بر روی برینگ های استاندارد قید شده و برینگ توسط آن شناخته می شود، عموماً شامل پنج عدد یا ترکیبی از چند حرف و عدد است.
۱: رقم اول مشخص کننده نوع برینگ است که شماره های مربوطه به همراه شکل برینگها در بالا آورده شده است. بدین ترتیب عدد ۳ معرف رولبرینگ مخروطی و عدد ۶ معرف بلبرینگ شیار عمیق است.
۲: رقم دوم معرف سری پهنای برینگ (در برینگهای شعاعی) یا ارتفاع آن (در برینگهای کف گرد) مطابق استاندارد ISO است.
۳: رقم سوم معرف سری قطر بیرونی برینگ مطابق استاندارد ISO است.
۴,۵: دو رقم آخر ضربدر عدد ۵ معرف قطر داخلی برینگ بر حسب mm است.
مثال: شماره ای که بر روی برینگ ثبت شده است: ۶۱۸۰۷
۶: برینگ یک بلبرینگ شیار عمیق یک ردیفه است.
۱: پهنای برینگ B مطابق سری ۱ استاندارد ISO ساخته شده است.
۸: قطر بیرونی برینگ D مطابق سری ۸ استاندارد ISO ساخته شده است.
قطر داخلی برینگ ۰۷: ۰۷×۵=۳۵mm
مثال: شماره ای که بر روی برینگ حک شده است. ۳۰۲۲۸
۳: برینگ یک رولبرینگ مخروطی است.
۰: پهنای برینگ (T) مطابق سری ۰ استاندارد ISO ساخته شده است.
۲: قطر بیرونی برینگ (D) مطابق سری ۲ استاندارد ISO ساخته شده است.
قطر داخلی برینگ (d) 28: 28×۵=۱۴۰mm
در بسیاری موارد یکی از سه رقم سری برینگ حذف می شود. به همین دلیل در روی برینگ به جای پنج رقم، گاهی چهار و گاهی مواقع سه رقم ذکر می شود. اعدادی که در صفحه قبل در داخل پرانتز آورده شده اند معرف همین نکته است.
مثلاً در بلبرینگی که با عدد ۶۰۱۲ مشخص شده است، شماره برینگ مطابق نمودار اولیه باید ۶۱۰۱۲ باشد که در آنها رقم ۱ از شماره برینگ حذف شده است.
ذکر این نکته ضروریست که قواعد فوق الذکر در حالت کلی صحت داشته و جهت پی بردن به استثنائات به سازنده برینگ مراجعه نمائید. نام سازندگان برینگ نیز معمولاً بر روی برینگ قید می شود.
در اینجا چند حالت استثناء در مورد اندازه قطر داخلی برینگ قید می شود. همانگونه که گفته شد در حالت کلی دو رقم سمت راست شماره برینگ در عدد ۵ ضرب شده، اندازه قطر سوراخ داخلی بدست می آید.
در مورد قطرهای زیر ۱۰mm و ۵۰۰ میلیمتر به بالا اندازه مستقیماً قید می شود.(گاهی اوقات همراه با یک /)
مثال: ۵۱۱/۵۳۰ d=530mm شماره برینگ یا ۶۱۸/۸ d=8mm شماره برینگ اندازه های بین ۱۰mm الی ۱۷mm به صورت کدهای زیر مشخص می شوند:
۰۰=۱۰mm :61800 d=10mm کد
۰۱=۱۲mm :61901 d=12mm
۰۲=۱۵mm :51102 d=15mm
۰۳=۱۷mm :1203 d=17mm
سه اندازه ۲۸,۲۲ و ۳۲ میلیمتر نیز بدون قاعده ضریب بوده و مستقیماً قید می شوند:
: ۳۲۰/۲۲ d=22mm نظیر
برینگهایی که شماره آنها شش یا هفت رقمی است (به جز چند استثناء مثلاً در مورد بلبرینگ های ایگرگ) معمولاً غیر استاندارد بوده و ارقام ان معرف ویژگی یا اندازه خاصی نیست بلکه فقط شماره نقشه برینگ است.
علاوه بر این شماره، برینگ ممکن است دارای پیشوند یا پسوند نیز باشد که هر یک معرف مشخصه ای در برینگ است.
مثال:
بلبرینگ شیار عمیق در یک طرف خود، کاسه نمد لاستیکی دارد ۶۱۸۰۳-RS1
بلبرینگ شیار عمیق در دو طرف خود، کاسه نمد لاستیکی دارد ۶۱۸۰۳-۲RS1
مفاهیم پیشوندها Perfixes و پسوندها Suffixes که تحت عنوان شماره های تکمیلی Supplementary designation توسط سازندگان برینگها ارائه می گردند که با یکدیگر متفاوت بوده و می باید بطور جداگانه مورد بررسی قرار گیرند.
تلورانسها Tolerances
دقت ابعاد و کارکرد برینگ نیز به صورت استاندارد در آمده است. در مورد برینگها علاوه بر کلاس نرمال ۰ کلاسهای تلورانس دقیق تر ۵و۶ نیز در نظر گرفته شده اند که این کلاسها ممکن است با P5 و P6 نمایش داده شوند.
کلاسهای دقیق تر تلورانسها عبارتند از:
PA9B, PA9A, UP, SP, P4A
در قسمت اطلاعات فنی مختص هر برینگ محدوده تلورانسهای دقیق آنها قید شده که معمولاً به صورت یک پسوند در جلوی شماره برینگ ظاهر می شود.

تشخیص لقی داخلی یک برینگ قبل و بعد از نصب ضروریست. لقی بعد از نصب و در حین کارکرد برینگ بنا به دلایلی نظیر انطباق آن بر روی شافت و تفاوت در انبساط حرارتی حلقه ها از لقی اولیه (قبل از نصب) کمتر است.
جهت عملکرد مطلوب برینگ، لقی داخلی شعاعی آن از اهمیت خاصی برخوردار است. بطور کلی بلبرینگ ها باید بدون لقی (لقی صفر) یا حتی با لقی منفی باشند.
رولبرینگ های بشکه ای و استوانه ای باید همیشه یک مقدار لقی (مثبت) داشته باشند. این مسئله در مورد رولبرینگ های مخروطی نیز صدق می کند، مگر در مواردی نظیر برینگ های پینیون که صلبیت برینگ اهمیت خاص دارد. در این مورد در قسمت بار اولیه Preload بیشتر توضیح داده شده است.
لقی داخلی که تحت عنوان نرمال Normal Clearance در جداول آورده شده اند، مواقعی کاربرد دارند که شرایط کاری برینگ نرمال باشد. (صفحه قبل).
در شرایط غیر نرمال مثلاً موقعی که حلقه های داخلی و بیرونی باید با انطباق تداخلی Interference fits نصب شوند، لقی باید کم باشد و بالعکس در شرایطی که دمای کارکرد بالاست لقی باید بزرگتر از نرمال باشد. این لقی های بزرگتر و کوچکتر از نرمال با پسوندهای C1 تا C5 در برینگ ها مشخص می شوند. (C2,C1 کمتر از نرمال و C3,C4,C5 معرف اندازه های بزرگتر از نرمال هستند).
در بلبرینگ های با تماس زاویه ای که جهت نصب به صورت دوتایی طراحی شده اند، رولبرینگ های مخروطی، بلبرینگ های تماس زاویه ای دو ردیفه و بلبرینگ های با چهار نقطه تماس، معمولاً مقادیر لقی محوری به جای لقی شعاعی بنا به اهمیتی که دارند قید می شوند.

کارکرد و ضریب اطمینان برینگ ها تا حد زیادی به جنس اجزاء متشکله برینگ بستگی دارد.
فولاد حلقه ها و اجزاء غلتشی برینگ Steels for bearing rings and rolling elements
این فولادها باید به حد کافی سخت بوده، مقاومت خستگی و سایش بالا داشته باشد. پایداری ابعادی و ساختاری فولاد نیز در دمای کاری باید مناسب باشد.
فولادهای سخت کاری عمقی شده Through- hardening steels
این فولادها غالباً شامل ۱% کربن و ۱٫۵% کروم هستند. در برینگ هایی که مقطع عرضی بزرگ دارند منگنز و مولیبدن هم به فولاد اضافه می کنند.
فولادهای سخت کاری سطحی شده Case- hardening steels
این فولادها یا کروم- نیکلی هستند یا کروم- منگنز دارند. درصد کربن آنها ۰٫۱۵% است.
تجربه نشان داده است که عملاً بین فولادهای سخت کاری سطحی شده با آن دسته که سخت کاری عمقی شده اند از لحاظ طول عمر تفاوتی وجود ندارد. مسئله مهم تمیز بودن فولاد و اجرای دقیق فرآیند ساخت آن و نیز طراحی برینگ است.
فولاد در برینگهای مقاوم در برابر حرارت Steels for temperature – resistant bearings
برینگ ها معمولاً تا دمای + ۱۲۵ºC می توانند کارکرد داشته باشند. جهت کارکرد در دماهای بالاتر، برینگ باید تحت عملیاتی حرارتی خاصی قرار گیرد تا دچار تغییر ابعاد نشود.
جهت کاربرد برینگ در دماهای بالاتر از ۳۰۰ºC باید از فولادهای مخصوص استفاده کرد.
فولاد در برینگهای مقاوم در مقابل خوردگی Steels for Corrasion – resistant bearings
در برینگهایی که در محیط های خورنده کاربرد دارند از فولادهای ضد زنگ کرومی یا کروم – مولیبدونی استفاده می کنند. در این فولادها به علت کاهش سختی، ظرفیت تحمل بار برینگ به اندازه فولادهای معمول نیست و برینگ تا زمانی خاصیت ضد خوردگی خود را حفظ می کند که سطح آن خراشیده نشود.

هدف از قرار دادن قفسه در داخل برینگ جلوگیری از تماس مستقیم اجزاء غلتشی با یکدیگر و در نتیجه کاهش گرما و اصطکاک است.
کاربرد دیگر آن نگهداری اجزاء غلتشی در مواردی است که برینگ از حلقه های قابل تفکیک تشکیل شده باشد. در برینگ های نظیر رولبرینگ های استوانه ای یا سوزنی، اجزاء غلتشی را به گونه ای هدایت می کند تا اصطکاک به حداقل برسد. از استفاده های دیگر آن نگهداری گریس در داخل برینگ است.
قفسه ممکن است در روی اجزاء غلتشی، حلقه درونی، حلقه بیرونی متمرکز شود. در سرعتها و شتابهای بالا، تمرکز بر روی حلقه درونی یا بیرونی به نوع اول ترجیح داده می شود.
از آنجائیکه قفسه تحت بارهای مختلف قرار گرفته و با مواد شیمیایی گوناگون تماس دارد انتخاب آن از اهمیت خاصی برخوردار است.
متداولترین قفسه ها از لحاظ جنس به صورت زیر طبقه بندی می شون:
قفسه های پلی آمیدی (فیبری) Polyamide cages
در بعضی از برینگ ها نظیر بلبرینگ های خود تنظیم با ابعاد کوچک و متوسط، قفسه را از جنس پلی آمید تقویت شده با فیبر شیشه ای می سازند.
ترکیبی مناسب از استحکام همراه با خاصیت الاستیکی، تطابق بهتر با گریس، اصطکاک و سایش کمتر ناشی از تماس با اجزاء غلتشی، امکان سرعت بالا در برینگ به خاطر سبک بودن قفسه و دقت ابعادی بالا به خاطر استفاده از روش قالبگیری تزریقی در ساخت آنها، از مزایای اینگونه قفسه ها به شمار می رود.
از محدودیت های این نوع قفسه ها مسئله دما است. این قفسه ها در دماهای بالاتر از ۱۲۰ºC و زیر -۴۰ºC نباید مورد استفاده قرار گیرند. از این قفسه ها در خلاء نیز نباید استفاده کرد.
قفسه های فولادی Steel cages
نوع پرس شده این قفسه ها در اکثر بلبرینگ های شیار عمیق، رولبرینگ های بشکه ای و مخروطی کاربرد دارند.
این قفسه ها نسبتاً استحکامی بالا و وزن کمی دارند. جهت کاهش اصطکاک و سایش ممکن است تحت عملیات سخت کاری سطحی نیز قرار گیرند.
در برینگ های بزرگ از نوع ماشینکاری شده آنها استفاده می شود؛ و نیز در مواردی که احتمال تک خوردگی فصلی Season cracking در مورد قفسه های برنجی وجود دارد، از این نوع قفسه استفاده می شود.
محدوده دمای این قفسه ها تا ۳۰۰ºC است و روغنهای معدنی و مصنوعی بر آنها بی اثر هستند. در صورت وجود رطوبت خطر زنگ زدگی وجود دارد.
قفسه های برنجی Brass cages
نوع پرس شده این قفسه ها برای بعضی از سریهای کوچک و متوسط برینگها کاربرد دارد. اغلب روانکارها از لحاظ شیمیایی بر آن بی اثر هستند و در دمای بالاتر از ۳۰۰ ºC نباید استفاده شوند. آمونیاک باعث ترک خوردگی فصلی در این نوع قفسه ها می شود.
علاوه بر قفسه های فوق الذکر، قفسه های ویژه ای از جنس پلاستیک های مخصوص، آلیاژهای سبک یا چدنهای مخصوص نیز در بعضی موارد ممکن است تولید شوند.