مدیر وبسایت
آبان ۸, ۱۳۹۹
آموزش, بیرینگ

با سلام به همراهان وبسایت بورس صنعت در این صفحه قصد داریم اطلاعات کاملی از انواع بیرینگ و اجزا و نحوه عملکرد آن را برای شما باز نشر کنیم. مطالب این صفحه از سراسر اینترنت جمع آوری شده است و ما در وبسایت بورس صنعت تنها آن ها را باز نشر کرده ایم. در واقع در این صفحه گلچینی از مقالات کاربردی داخل اینترنت که درباره بیرینگ ها به زبان فارسی منتشر شده است را برای شما جمع آوری کرده ایم و در انتهای مطلب نیز مراجع این پست ذکر شده است.

(لازم به ذکر است مقالات این صفحه مقالات کلی و تعاریف کلی بیرینگ است. در قسمت هایی دیگر می توانید مطالب جزئی تر را مشاهده نمایید.)

مقاله اول: آشنایی با یاتاقان، بلبرینگ و رولبرینگ

یاتاقان (به انگلیسی: Bearing) وسیله‌ای است که اجازه حرکت نسبی مشخصی را بین دو یا بیشتر از دو قطعه را می‌دهد که به طور نمونه به صورت چرخش یا حرکت خطی است. یاتاقان‌ها می‌توانند به صورت گسترده‌ای بر طبق حرکتی که مجازند داشته باشند و یا براساس اصول کاریشان و همچنین جهت بارهای اعمالی که می‌توانند تحمل کنند، طبقه‌بندی شوند.

بیرینگ چیست؟ بلبرینگ چیست؟ رولربیرینگ، انواع یاتاقان، بورس صنعت، بورس انواع بیرینگ، استعلام قیمت بلبرینگ، اجزای بیرینگ، بیرینگ ارجینال، خرید و فروش بلبرینگ، بیرینگ بورس صنعت، یاتاقان و اجزای آن، یاتاقان چیست؟ بال بیرینگ، رولر بیرینگ، بیرینگ ساچمه ای، بیرینگ استوانه ای، مخروطی، بلبرینگ بشکه ای، بیرینگ کروی، خودتنظیم، تماس زاویه ای

تاریخچه و تکامل یاتاقان :

یک نوع متقدم از یاتاقان‌های خطی از سه بدنه استفاده می‌کند که بر روی هم و در زیر قلم‌بند قرار دارند. گرچه هیچ مدرک قاطعی وجود ندارد اما این فناوری ممکن است به قدمت ساخت هرم گیزا مصر باشد.

یاتاقان‌های خطی مدرن از اصول مشابهی استفاده می‌کنند با این تفاوت که بعضی مواقع از ساچمه به جای غلتک استفاده می‌شود.

اجزای نخستین ساچمه‌های ساده و غلتکی، چوب بوده‌است اما سرامیک، یاقوت کبود و شیشه نیز کاربرد داشتند. آهن، برنز، بابیت و فولادهای دیگر، سرامیک‌ها و پلاستیک (برای مثال نایلون، پلی‌اکسی‌متیلن، تفلون و UHMWPE) همگی امروز معمولند. یک ساعت جیبی مرصع برای کاهش اصطکاک از سنگ‌ها استفاده می‌کند و با این کار اجازه می‌دهد که زمان دقیق‌تر نگه داشته‌شود. حتی مواد قدیمی هم می‌توانند دوام خوبی داشته باشند. برای مثال، یاتاقان‌های چوبی امروزه هنوز هم می‌توانند در آسیاب‌های آبی قدیمی دیده بشوند که آب، سرد و روانکاری‌اش را تامین می‌کند.

یاتاقان‌های چرخشی برای برای بسیاری از کاربردها مورد نیازند، از کاربردهای سنگین در محور چرخ‌ها و شفت‌های ماشین گرفته تا قسمت‌های دقیق ساعت‌ها. ساده‌ترین یاتاقان چرخشی یاتاقان بوش است که فقط یک سیلندر است که بین چرخ و محورش وارد می‌شود، این ساختار بوسیله یاتاقان غلتشی ادامه پیدا کرد که در آن بوش بوسیله تعدادی غلتک سیلندری جایگزین شد. هر غلتک به عنوان یک چرخ جدا رفتار می‌کند.

اولین یاتاقان غلتکی اتاق‌دار عملی در اواسط دهه ۱۷۴۰ میلادی بوسیله جان هریسون که ساعت‌ساز بود ابداع شد. این وسیله از یاتاقان برای یک حرکت نوسانی بسیار محدود استفاده می‌کرد ولی او همچنین در همان زمان از یک یاتاقان مشابه در یک وسیله واقعاً دوار در یک ساعت معمولی نیز استفاده کرد.

یک مثال قدیمی از بلبرینگ چوبی که یک میز چرخنده را پشتیبانی می‌کرد، از کشتی رومی نمی در دریاچه نمی به جا مانده‌است. خرابی کشتی به ۴۰ قبل از میلاد برمی گردد. گفته می‌شود لئوناردو داوینچی یک نوع یاتاقان ساچمه‌ای را در حدود سال ۱۵۰۰ شرح داده‌است. مسئله‌ای در ارتباط با بلبرینگ‌ها، مالش ساچمه‌ها در مقابل یک دیگر است که موجب اصطکاک مضاعف می‌شود. اما مالش می‌تواند بوسیله محبوس کردن ساچمه‌ها درون یک قفس جلوگیری شود. یاتاقان غلتشی اتاق‌دار در اصل بوسیله گالیله در دهه ۱۹۶۰ شرح داده شد. قرار دادن یاتاقان‌ها در یک ردیف تا سال‌های زیاد بعد از آن انجام نشد. اولین امتیاز حق ثبت کاسه ساچمه متعلق به فیلیپ وگان از کارمارتن در ۱۷۹۴ بود.

ایده فردریش فیشر در سال ۱۸۸۳ برای فرزکاری و سنگ زدن ساچمه‌ها در اندازه‌ها و گردی یکسان به کمک وسیله‌ای با ماشین تولید مناسب، اساس خلق یک صنعت مستقل بلبرینگ‌سازی را ایجاد داد.

یک حق امتیازی که به عنوان اولین حق امتیاز گزارش شده‌است، به یک تعمیرکار دوچرخه پاریسی در آگوست ۱۸۶۹ رسید. این یاتاقان‌ها سپس در دوچرخه‌ای که بوسیله جیمز مور در اولین دوره مسابقات جهانی دوچرخه‌سواری در جاده پاریس-روان در نوامبر ۱۸۶۹ به مقام قهرمانی رسید، گنجانده‌شد.

طراحی مدرن یاتاقان خودتنظیم به اسون وینگوئیست از شرکت تولیدکننده بلبرینگ اس‌کی‌اف در سال ۱۹۰۷ مربوط می‌شد.

هنری تیمکن، یک رویاگرا و مبتکر در صنعت حمل و نقل در قرن ۱۹، امتیاز یاتاقان با غلتک مخروطی را در ۱۸۹۸ به ثبت رساند. سال بعد، او یک شرکت تأسیس کرد تا ابداعش را به تولید برساند. در طول یک سده، شرکت آنقدر رشد کرد که یاتاقان‌ها را از همه نوعی درست می‌کرد، به‌خصوص فولاد و ارائه محصولات و خدمات مربوطه‌اش.

اریش فرانکه در سال ۱۹۳۴ بلبرینگ کاسه سیمی را اختراع و به ثبت رساند. توجه او در طراحی یاتاقان بر کوچک بودن سطح مقطع تا حداقل مقدار ممکن بود که بتواند در یک طراحی بسته جمع بشود. بعد از جنگ جهانی دوم او به همراه گرهارد هیدریچ، شرکت فرانک و گرهارد را تأسیس کرد تا به تولید و بسط بلبرینگ کاسه سیمی سرعت ببخشد.

شرکت تیمکن، شرکت اس‌کی‌اف، گروه شافلر (خصوصی)، شرکت ان‌اس‌کی، و شرکت یاتاقان‌سازی ان‌تی‌ان در حال حاضر بزرگ‌ترین تولیدکنندگان یاتاقان در جهانند.

امروزه، یاتاقان‌ها در کاربردهای متنوعی به کار می‌روند. یاتاقان‌های فوق سریع در قطعات دستی دندانپزشکی به کار می‌رود، یاتاقان‌های هوافضایی در مریخ‌نورد به کار رفته‌اند و یاتاقان‌های خمشی در سیستم‌های همتراز نوری استفاده شده‌اند.

چگونگی کاهش اصطکاک توسط یاتاقان

یاتاقان‌های ساده به طرز گسترده‌ای استفاده می‌شوند و از سطوح برای تماس سایشی استفاده می‌کنند.

به‌خصوص با وجود روان‌کاری، آن‌ها معمولاً عمر و اصطکاک کاملاً قابل قبولی می‌دهند.

از سوی دیگر، یاتاقان‌های با اصطکاک کم معمولاً به خاطر راندمان‌شان، کاهش فرسایش و استفاده گسترده در سرعت‌های بالا را تسهیل می‌کنند، دارای اهمیت‌اند. اصولاً یک یاتاقان می‌تواند اصطکاک را با امتیاز شکلش، با موادش و یا با معرفی و داشتن یک سیال بین سطوح و یا جدا کردن سطوح با یک میدان الکترومغناطیسی، کاهش دهد.

با کمک شکل یاتاقان

معمولاً مزایایش را با استفاده از غلتک‌ها و یا کره‌ها و یا با شکل دادن یاتاقان‌های خمشی حاصل می‌کند.

با کمک مواد یاتاقان

با بهره‌گیری از طبیعت موادی که یاتاقان‌ها را تشکیل می‌دهند. (یک مثال می‌تواند استفاده از پلاستیک باشد که اصطکاک سطحی کمی دارد.)

به کمک یک سیال یاتاقان

با بهره بردن از ویسکوزیته کم یک لایه سیال مانند یک روانساز و یا یک واسطه فشرده شده که از برخورد دو سطح جلوگیری کند؛ یا با کاهش نیروی عمودی بین آن‌ها.

به کمک میدان‌های الکترومغناطیسی یاتاقان

با استفاده از میدان‌های الکترومغناطیسی، مانند میدان مغناطیسی، تا از برخورد سطوح جامد جلوگیری کند.

حتی می‌توان از ترکیبی از این‌ها در یک یاتاقان بهره برد. مثال این قسمت برای زمانی است که یک اتاقک از پلاستیک ساخته شده باشد و بین توپ‌ها (غلتک‌ها) که با شکل‌شان اصطکاک را کم می‌کنند، فاصله ایجاد کند و تکمیل‌شان کند.

اصول عملکرد یاتاقان

حداقل شش اصل کاری معمول وجود دارد:

یاتاقان ساده که معمولاً بوش، یاتاقان‌های سرمحور، یاتاقان بوش، یاتاقان‌های خان‌دار، یا یاتاقان‌های ساده نامیده می‌شوند.
یاتاقان غلتشی مانند یاتاقان‌های ساچمه‌ای (بلبرینگ‌ها) و یاتاقان‌های غلتکی (رولربرینگ‌ها).
یاتاقان مرصع که نیروها در آن بوسیله پیچیدن جزئی خارج از مرکز محور، تحمل می‌شود.
یاتاقان لغزشی که در آن نیروها توسط یک سیال و یا گاز تحمل می‌شوند.
یاتاقان مغناطیسی که در آن نیرو با کمک یک میدان مغناطیسی تحمل می‌شود.
یاتاقان خمشی که در آن حرکت با المان نیرویی که خم می‌شود، تأمین می‌شود.

حرکت‌های یاتاقان ها

حرکت‌های معمولی که یاتاقان‌ها اجازه آن را می‌دهند عبارتند از:

چرخش محوری; مانند چرخش میله محور.
حرکت خطی; مانند کشو.
حرکت کروی; مانند لولای کاسه ساچمه‌ای.
حرکت مفصلی; مانند درها.

نیروهای یاتاقان

یاتاقان‌ها تنوع گسترده‌ای در اندازه و جهتی که می‌توانند تحمل کنند دارند.

نیروها می‌توانند به صورت نیروی غالب شعاعی، محوری (یاتاقان کف‌گرد) یا ممان عمود بر محور اصلی یاافقی باشند.

سرعت‌ها در یاتاقان ها

انواع مختلف یاتاقان‌ها، محدودیت‌های سرعت عملکردی متفاوتی دارند. سرعت به طور نمونه به عنوان حداکثر سرعت سطحی نسبی تعریف می‌شود که واحدش اغلب ft/s یا m/s می‌باشد. یاتاقان‌های چرخشی به عنوان نمونه، عملکرد را به صورت DN توصیف می‌کنند که D قطر (اغلب به mm) یاتاقان و N سرعت چرخش با واحد دور بر دقیقه است.

عموماً سرعت عملکرد یاتاقان‌ها در بازه قابل توجهی با هم تداخل دارد. به عنوان نمونه یاتاقان‌های ساده در سرعت‌های پایین کارآیی دارند. یاتاقان‌های غلتشی سریعتر هستند، به دنبال آن یاتاقان‌های لغزشی و سرانجام یاتاقان‌های مغناطیسی قرار دارند که در نهایت بوسیله نیروی مرکزگرا و با غلبه بر مقاومت مواد، محدود می‌شوند.

لقی و الاستیسیته یاتاقان ها

بعضی کاربردها نیروهای یاتاقان‌ها را در جهات متنوعی به کار می‌برد و تنها لقی یا شیب محدودی را به عنوان نیروی متغیر اعمالی می‌پذیرد. یکی از منابع حرکت در یاتاقان‌ها، فواصل یا لقی‌هاست. برای مثال یک شفت ۱۰ میلیمتری در یک سوراخ ۱۲ میلیمتری، ۲ میلیمتر لقی دارد. منبع دوم حرکت، الاستیسیته در خود یاتاقان‌هاست. برای مثال ساچمه‌ها در یاتاقان‌های ساچمه‌ای (بلبرینگ‌ها) مانند یک لاستیک سفت می‌ماند و تحت بار، از دایره به یک شکل جزئی مسطح تبدیل می‌شود. کاسه بلبرینگ نیز الاستیک است و یک فرورفتگی را در محلی که ساچمه‌ها بر روی آن فشار می‌آورند ایجاد می‌کند.

عمر یاتاقان

یاتاقان‌های مغناطیسی و لغزشی می‌توانند به صورت بالقوه عمر نامحدود بدهند.

عمر یاتاقان‌های غلتشی آماری است اما بوسیله بار، دما، نگهداری و تعمیر، ارتعاش، روانکاری و سایر فاکتورها تعیین می‌شود.

برای یاتاقان‌های ساده بعضی از مواد عمر بیشتری نسبت به بقیه می‌دهند. بعضی از ساعت‌های جان هریسون هنوز هم بعد از صدها سال کار می‌کنند چرا که از چوب درخت مقدس خشب‌الانبیاء در ساختشان استفاده شده‌است. درحالی‌که ساعت‌های فلزی‌اش با توجه به فرسودگی بالقوه‌شان به ندرت کار کردند.

تعمیر و نگهداری یاتاقان :

یاتاقان‌های بسیاری احتیاج به تعمیرات دوره‌ای دارند تا از خرابی پیش از موعد جلوگیری شود. گرچه بعضی از آن‌ها نظیر یاتاقان‌های لغزشی یا مغناطیسی ممکن است احتیاج به نگهداری کمتری داشته‌باشند.

بیشتر یاتاقان‌ها در عملکرد در دورهای بالا نیازمند روانکاری و تمیزکاری دوره‌ای هستند و ممکن است احتیاج به تنظیمات مجدد داشته‌باشند تا اثر فرسایش را به حداقل برسانند.

گونه‌های یاتاقان

نوع	توصیف	سختی	سرعت	عمر	نکات
یاتاقان ساده(بوش)	استفاده از روانکار بین دو سطح متحرک و ثابت	خوب، در صورتی که میزان ساییدگی کم باشد. مقداری لقی معمولاً وجود دارد.	کم/ متوسط (غالباً نیاز به خنک‌کاری دارد)	متوسط (بسته به نوع روانکار)	ساده‌ترین نوع یاتاقان، استفاده وسیع از آن، اصطکاک نسبتاً زیاد
یاتاقان غلتشی	بکارگیری ساچمه و یا غلتک برای کاهش اصطکاک	خوب، وجود اندکی لقی	متوسط−زیاد (غالباً نیاز به خنک‌کاری دارد)	متوسط (بسته به نوع روانکار، غالباً نیاز به تعمیر و مراقبت دارد)	مورد استفاده برای بارهای بیشتر و اصطکاک کمتر نسبت به یاتاقان ساده
یاتاقان مرصع	یاتاقان حول نقطه‌ای خارج از مرکز بر روی نشیمنگاه می‌گردد.	کم به علت انعطاف‌پذیری	کم	خوب، نیاز به تمیزکاری و روانکاری دارد.	عمدتاًبرای سرعت‌های کم و دقت‌های بالا مانند ساعت استفاده می‌شود.
یاتاقان لغزشی	محور درون یک سیال می‌گردد.	خیلی زیاد	خیلی زیاد، محدودیت سرعت معمولاً ناشی از نشت‌بندها است.	می‌توان عمر این نوع یاتاقان را بی‌نهایت دانست؛ گاهی اوقات هنگام آغاز به کار و خاموش کردن دستگاه اندکی فرسایش ایجاد می‌شود.	غبار و سنگریزه می‌توانند باعث خرابی این نوع یاتاقان گردند. در استفاده پیوسته نیاز به عملیات نگهداری ندارد.
یاتاقان مغناطیسی	دو سطح توسط مغناطیس (الکترومغناطیس و یا جریان گردابی) از هم جدا نگه داشته می‌شوند.	کم	بی‌نهایت	بی‌نهایت	مصرف انرژی بالا، عدم نیاز به نگهداری.
یاتاقان خمشی	حرکت با تغییر شکل در ماده پدید می‌آید.	کم	خیلی زیاد	خیلی زیاد یا کم، بستگی به کاربرد دارد.	دامنه حرکتی محدود

یاتاقان‌های دیگر

یاتاقان ساچمه‌ای یا بلبرینگ (به انگلیسی: Ball Bearing)
یاتاقان کف‌گرد یا یاتاقان محوری (به انگلیسی: Thrust Bearing)
یاتاقان هادی (به انگلیسی: Guide Bearing)

وجه تسمیه یاتاقان

یاتاقان وام‌واژه‌ای ترکی است.

بلبرینگ (به انگلیسی: Ball bearing)

گونه‌ای از چرخنده از خانواده یاتاقان‌ها هستند که کاربرد وسیعی در ابزارهای مختلف مانند هر چیزی که می‌چرخد و دیسک‌های سخت رایانه و اسکیت‌ها و صنایع بزرگ و خودروها و موتورهای صنعتی و … دارند.کلمهٔ بلبرینگ از دو بخش ball به معنای گوی و bearing به معنای تحمل‌کردن تشکیل شده‌است. اساس کار بلبرینگ‌ها بر این است که مانع کشیده‌شدن سطوح روی یکدیگر می‌شوند و سطح تماس را نیز کاهش می‌دهند، در نتیجه اصطکاک بین سطوح به شدت کاهش می‌یابد.

– بلبرینگ شیار عمیق Deep groove ball bearing

بلبرینگ شیار عمیق دارای کاربرد وسیع در صنعت و از متداولترین بلبرینگ‌ها در بازار مصرف است. در این نوع بلبرینگ‌ها یک شیار عمیق دایره‌ای یا شعاعی برابر با شعاع ساچمه وجود دارد. به خاطر وجود همین شیار و ایجاد سطح تماس بالا بین ساچمه‌ها و رینگ‌ها موارد استفاده زیادی دارند و توانایی تحمل بارهای شعاعی و محوری را در هر دوجهت دارند. طراحی ساده، تفکیک‌ناپذیری، کارکرد مناسب در سرعت‌های بالا از خصوصیت بارز بلبرینگ شیار عمیق بوده و در انواع یک ردیفه، دوردیفه و یک ردیفه با شیار ساچمه خور به قرار زیر تولید می‌گردد. بلبرینگ‌های شیار عمیق را بصورت زیر تقسیم بندی می‌نماید:

الف-بلبرینگ شیار عمیق یک ردیفه Single row deep groove ball bearings

ب- بلبرینگ شیار عمیق یکردیفه با اسلات‌های پر کننده Single row deep groove ball bearings with filling slots

ج- بلبرینگ شیار عمیق استنلس استیل Stainless stee deep groove ball bearings

د- بلبرینگ شیار عمیق دو ردیفه Double row deep groove ball bearings

بلبرینگ‌ها می‌توانند هم بارهای شعاعی و هم بارهای محوری را تحمل کنند و معمولاً در هر جا مطابق وزن بارها و یا سرعت دور زدن بار و یا حساسیت‌های تخصصی بار و محل نصب متغیر بوده و از انواع مختلف خانواده (خیلی بزرگ) بلبرینگها استفاده می‌گردد. در یک بلبرینگ بار از لایهٔ خارجی به گوی یا ساچمه‌های میانی بلبرینگ اعمال می‌شود و از آنجا فشار به لایهٔ داخلی منتقل می‌گردد. با توجه به کروی‌بودن گوی‌ها (ساچمه‌ها) در بیشتر موارد استفاده ساده، نقطهٔ تماسشان با لایه‌های درونی و بیرونی بسیار کوچک دقیق و حساس خواهد بود، در نتیجه می‌توانند بسیار نرم حرکت کنند؛ از سوی دیگر با توجه به کوچک بودن محل تماس، اگر فشار بیش از حدی به گوی‌ها وارد شود می‌تواند موجب تغییرشکل یا خردشدن آن‌ها گردد، در اینگونه موارد می‌توان از بلبرینگ‌های غلطکی یا بلبرینگ‌های غلطکی مخروطی‌شکلاستفاده کرد. گونهٔ خاصی از بلبرینگ‌ها، بلبرینگ‌های محوری (یا کف گرد) نام دارند که برای سرعت‌های پایین در نظر گرفته شده‌اند و می‌توانند بارهای محوری شدید را تحمل کنند و از نمونه‌های کاربردها آن‌ها می‌توان به کاربردشان در میزهای گردان اشاره کرد.

یاتاقان ساچمه‌ای شیار عمیق یک ردیفه در مدل‌ها و سایزهای گسترده‌ای تولید شده که با پسوند و پیشوندهای اضافه شده به بیرینگ که معمولاً به پنج عدد اصلی اضافه شده، مشخص می‌گردند.

بلبرینگ‌های شیار عمیق با سیل‌ها و پوشش‌های متنوع کاسه نمد لاستیکی و فلزی تولید شده و برای اطلاع دقیقتر از موارد کددهی و دیگر پسوندها که هر کدام مشخص کننده جزئیات فنی خاص است

مثلاً پسوند Z مربوط به بیرینگ‌هایی با پوشش کاسه نمدی فلزی در یکطرف یا یاتاقان با در پوش یکطرفه و 2Z کاسه نمد فلزی در دو طرف یا یاتاقان با در پوش دو طرفه می‌باشد. در این نوع بلبرینگ حلقه داخلی با کاسه نمد فاصله داشته و مورد استفادشان در حالتی ست که حلقه‌ها داخلی بلبرینگ می‌چرخد، زیرا در حالت بر عکس یعنی چرخش حلقه بیرونی امکان نشت گریس وجود دارد.

نوع بلبرینگ‌های شیار عمیق دارای سیل یا sealed bearings مربوط به کاسه نمدی با لاستیک مصنوعی ست که با واشر فلزی تقویت شده است. این نوع کاسه نمد لاستیکی در محدوده دمایی ۴۰- تا ۱۲۰+ توانایی کار داشته و با حلقه داخلی تماس دارد از این رو در کم شدن سرعت بلبرینگ اثر گذارست و با حرف اختصاری 2RS شناخته می‌شود.

در کد دهی بیرینگ‌ها از نوع یاتاقان ساچمه‌ای شیار عمیق پسوندهای 2RSL,RSL یا 2RZ,RZ مشخص کننده نوع سیل با اصطکاک مالشی کمی Low fiction seal بوده که پسوندها بستگی به سری بیرینگ و اندازه آن داشته و در این ساختاربه طور کلی سرعت بیرینگ می‌تواند هم اندازه سرعت آن با کاسه نمدفلزی باشد و به دلیل فاصله کم کاسه نمد و حلقه داخلی دارای خصو صیات آب بندی مناسبی نیز می‌باشد.

بلبرینگ دارای سیل NBR و لبه‌های قابلیت ارتجاعی که توسط شرکت اس‌کااف توسعه داده شده و ICOS® oil sealed bearing units نامیده می‌شوند در کاربردهایی که نیازمند قابلیت‌هایی بیشتر از سیل‌های استاندارد معمولی می‌‍باشد، استفاده می‌گردند. در این نوع ساختار ساچمه نیازمند فضای کمتری نسبت به دو گونه قبلی بوده. نصب آسان و هزینه پایین جهت ماشین کاری شفت از مزایای عمده این نوع ساختار در یاتاقان ساچمه‌ای شیار عمیق می‌باشد.

بلبرینگ‌هایی که در ساختارشان جای خار وجود داشته و به bearings with snap ring groove معروف بوده که در این طرح می‌توان با جاگذاری یک خار، ساچمه را از جهت محوری در فضای مورد نظر محکم نمود و باعث کم شدن فضای اشغالی شد. قرار گیری کد N در پسوند شماره بیرینگ مشخص کننده داشتن جای خار در رینگ خارجی می‌باشد و پسوند NR نیز دارا بودن خار در بیرینگ شیار عمیق را شامل می‌شود .

– بیرینگ‌های تماس زوایه ای (Angular contact)

سطوح غلتش در رینگ داخلي و خارجي بلبرینگ هاي تماس زاویه اي نسبت به یكدیگر در جهت محور بیرینگ جابجا شده اند. بنابراین این بلبرینگ ها براي تحمل بار تركیبی ، بار محوري و شعاعي همزمان طراحي شده اند. ظرفیت حمل بار محوري بلبرینگ هاي تماس زاویه اي با افزایش زاویه تماس، افزایش مي یابد. زاویه تماس، زاویه بین خط ارتباط دهنده نقاط تماس ساچمه ها با سطوح غلتش در صفحه شعاعی (مسیر انتقال بار از یک سطح غلتش به سطح دیگر) و خط عمود بر محور بیرینگ است. نوع دوردیفه این بلبرینگ هم وجود دارد.

فرق رولبرینگ و بلبرینگ

تفاوت اصلی رولبرینگ و بلبرینگ در مقاومت آنها در برابر انواع بارهای وارده است. بطور کلی بار وارده بر انواع رولبرینگ ها و بلبرینگ ها به دو صورت شعاعی (radial) ومحوری (thrust) می باشد و بسته به موقعیت و شرایطی که بلبرینگ مورد استفاده قرار می گیرد یکی از این دو بار ویا هردو بار بر آن وارد می شوند.در مواقعی که فشار از نوع شعاعی باشد، می توان از رولبرینگ ها استفاده کرد، زیرا رولبرینگ ها در برابر این نوع بارها بسیار مقاوم اند و درصورتی که هردو بار شعاعی و محوری وارد شود، از بلبرینگ ها می توان استفاده کرد.

درواقع بلبرینگ ها گونه‌ای از یاتاقان‌ها هستند که می‌توانند هم بارهای شعاعی و هم بارهای محوری را تحمل کنند و معمولاً در جاهایی به کار می‌روند که بار به ‌نسبت کوچک باشد ودررولبرینگ ها نیزسطح تماس ساچمه با سطوح، به صورت یک خط می باشد وبه همین دلیل این نوع بلبرینگ ها قادر خواهند بود فشار بسیار زیادی از نوع شعاعی را تحمل کنند ولی قادر به تحمل کردن فشار زیاد از نوع محوری نمی باشند.

یاتاقان کف‌گرد یا یاتاقان محوری (Thrust Bearing)

این بلبرینگ ها فقط بارهای محوری را تحمل می کنند. رینگ های نصب شده بر روی شفت، واشرهای شفت نامیده می شوند و آنهایی که روی هوزینگ نصب می شوند، واشر هوزینگ نامیده می شوند.

بلبرینگ های کف گرد در دو نوع یک طرفه که فقط بارهای محوری را می توانند در یک جهت تحمل کنند و نوع دوطرفه که بارهای محوری را در دو جهت تحمل می کنند. این نوع بلبرینگ ها برای سرعت های چرخشی بالا مناسب نیستند چرا که روغن آن توسط نیروی گریز از مرکزبه بیرون ریخته می شود. عملکرد آن ها برای محورهای عمودی بهتر است.

بلبرينگ هاي كف گرد يكطرفه داراي يك واشر شفت ، يك واشر نشيمنگاه و مجموعه قفسه و ساچمه ها مي باشند .اين بيرينگ ها تفكيك پذير بوده و واشر ها را مي توان مستقل از مجموعه ساچمه ها نصب كرد .

اطلاعات کلی در مورد ابعاد برینگ

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 4,3,2,1,0,9,8,77 (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 7,6,5,4,3,2,1,0,8 (به ترتیب افزایش پهنا). سری ارتفاع در برینگ های کف گرد عبارتست از 2,1,9,7 (به ترتیب صعودی).

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.
1: رقم اول مشخص کننده نوع برینگ است که شماره های مربوطه به همراه شکل برینگها در بالا آورده شده است. بدین ترتیب عدد 3 معرف رولبرینگ مخروطی و عدد 66 معرف بلبرینگ شیار عمیق است.
2: رقم دوم معرف سری پهنای برینگ (در برینگهای شعاعی) یا ارتفاع آن (در برینگهای کف گرد) مطابق استاندارد ISO است.
3: رقم سوم معرف سری قطر بیرونی برینگ مطابق استاندارد ISO است.
4,5: دو رقم آخر ضربدر عدد 5 معرف قطر داخلی برینگ بر حسب mm است.

مثال: شماره ای که بر روی برینگ ثبت شده است: 61807

6: برینگ یک بلبرینگ شیار عمیق یک ردیفه است.
1: پهنای برینگ B مطابق سری 1 استاندارد ISO ساخته شده است.
8: قطر بیرونی برینگ D مطابق سری 8 استاندارد ISO ساخته شده است.
قطر داخلی برینگ 07: 07×5=35mm

مثال: شماره ای که بر روی برینگ حک شده است. 30228

3: برینگ یک رولبرینگ مخروطی است.
0: پهنای برینگ (T) مطابق سری 0 استاندارد ISO ساخته شده است.
2: قطر بیرونی برینگ (D) مطابق سری 2 استاندارد ISO ساخته شده است.
قطر داخلی برینگ (d) 28: 28×5=140mm

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 6012 مشخص شده است، شماره برینگ مطابق نمودار اولیه باید 61012 باشد که در آنها رقم 1 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 5 ضرب شده، اندازه قطر سوراخ داخلی بدست می آید.
در مورد قطرهای زیر 10mm و 500 میلیمتر به بالا اندازه مستقیماً قید می شود.(گاهی اوقات همراه با یک /)

مثال: 511/530 d=530mm شماره برینگ یا 618/8 d=8mm شماره برینگ اندازه های بین 10mm الی 17mm به صورت کدهای زیر مشخص می شوند:
00=10mm :61800 d=10mm کد
01=12mm :61901 d=12mm
02=15mm :51102 d=15mm
03=17mm :1203 d=17mm

سه اندازه 28,22 و 32 میلیمتر نیز بدون قاعده ضریب بوده و مستقیماً قید می شوند:
: 320/22 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 61803-RS1
بلبرینگ شیار عمیق در دو طرف خود، کاسه نمد لاستیکی دارد 61803-2RS1

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.

منبع تصاویر و مطلب : سایت کارگیک

مقاله دوم:یاتاقان غلتشی (Rolling Bearing) – از صفر تا صد

تاریخچه یاتاقان

پیشرفت تکنولوژی، به میزان زیادی به انطباق نیازها و مشاهدات بستگی دارد. اولین بار، ایده یاتاقان از کجا به ذهن انسان خطور کرد؟ آیا با مشاهده غلتیدن سنگی از بالای تپه این اتفاق افتاد؟ یا کسی متوجه شد که حرکت دادن اجسام سنگین، با غلتاندن راحت‌تر می‌شود؟ حتی پیش از اختراع چرخ و در ابتدای تمدن بشر، مفهوم یاتاقان شکل گرفته بود. انسان‌ها فهمیده بودند که قرار دادن کنده‌های درخت در زیر اجسام سنگین، کشیدن آنها را آسان‌تر می‌کند.

شاهد این ادعا در نقاشی‌های روی دیواره غارها دیده می‌شود. بعدها در نقاشی‌های مربوط به مراحل ساخت اهرام مشاهده شد که مصریان سنگ‌های بزرگ را این‌گونه حمل می‌کردند. «ارشمیدس» (Archimedes)، دانشمند یونانی، راز استفاده از اهرم را کشف کرد. شاید او بود که متوجه شد چرخی با قطر بزرگ که روی میله‌ای با قطر کوچک سوار است، اصطکاک بسیار کمی دارد. حتی بعدها از مایعات گوناگونی برای نرم‌تر کردن کردن این یاتاقان‌ها استفاده شد. چیزی که امروز به عنوان روغن‌کاری شناخته می‌شود. «لئوناردو داوینچی» (Leonardo da Vinci) در لابه‌لای طراحی‌های خود از اولین هلیکوپتر، طرحی از یاتاقان را کشید که در شکل زیر مشاهده می‌کنید.

با ظهور روش‌های شکل‌دهی فلزات در ابتدای عصر صنعتی، مشخص شد که یاتاقان‌های فولادی از یاتاقان‌های چوبی و برنزی بهتر عمل می‌کنند. یاتاقان‌ها تاریخچه‌ای طولانی و پیچیده دارند. با پیشرفت‌های روزافزون در علم مواد و فناوری‌های روغن‌کاری و توسعه روش‌های ساخت، پیش‌بینی می‌شود در آینده، طراحی یاتاقان‌ها از امروز هم پیچیده‌تر شود.

دسته‌بندی یاتاقان

منطق عملکرد یاتاقان ساده است. غلتیدن دو جسم روی هم، نسبت به لغزش آنها، نیروی کمتری نیاز دارد. چرخ‌های اتومبیل مانند چهار یاتاقان بزرگ عمل می‌کنند. حرکت یک اتومبیل را با حرکت سورتمه‌ای با همان وزن مقایسه کنید. کدام یک راحت‌تر است؟ هنگامی که دو جسم روی هم می‌لغزند، اصطکاک بین آنها نیرویی ایجاد می‌کند که سرعت آنها را کُند می‌کند. ولی اگر همان دو جسم بتوانند نسبت به هم بغلتند، اصطکاک بین آنها به میزان زیادی کاهش خواهد یافت. یاتاقان وسیله‌ایست که آن دو جسم را مقید می‌کند در گام اول، نسبت به هم فقط نوع خاصی از حرکت را داشته باشند و در گام دوم، اصطکاک بین قطعات متحرک کاهش یابد.

یاتاقان طوری طراحی می‌شود که مثلاً به یک قسمت، اجازه حرکت آزادانه خطی بدهد و به طور همزمان، به قسمتی دیگر اجازه دهد به دور یک محور دوران کند. حتی ممکن است قطعه‌ای دیگر را از حرکت در یک جهت منع کند. این قطعات مکانیکی را می‌توان با توجه به نوع عملکرد، شکل مجاز حرکت و جهت نیروی وارده به اجزای مختلف، دسته‌بندی کرد. به طور کلی، یاتاقان‌ها به دو دسته غلتشی و لغزشی تقسیم می‌شوند. در یاتاقان‌های غلتشی، حرکت سطوح نسبت به هم از نوع غلتشی است. ولی در یاتاقان‌های لغزشی، سطوح نسبت به هم لغزش دارند. در این مقاله، یاتاقان‌های غلتشی را مورد مطالعه قرار می‌دهیم.

یاتاقان غلتشی

عبارت یاتاقان غلتشی به دسته‌ای از یاتاقان‌ها گفته می‌شود که در آن، انتقال بار اصلی از طریق تماس غلتشی انجام می‌شود. در یاتاقان غلتشی (Rolling Bearing)، لغزش آستانه حرکت دو برابر لغزش حرکتی است. ولی این مقدار اصطکاک در مقایسه با یاتاقان‌های بوشی (Sleeve Bearings) قابل صرف نظر کردن است. بار، سرعت و ویسکوزیته روغن، عواملی هستند که روی مشخصه‌های اصطکاکی در یاتاقان غلتشی اثر می‌گذارند. با این حال، هنوز هم به اشتباه در صنعت به این نوع یاتاقان، یاتاقان ضد اصطکاک گفته می‌شود.

یاتاقان‌ها طوری طراحی می‌شوند تا بار خالص شعاعی، بار خالص تراست (Thrust)‌ یا ترکیبی از این دو بار را تحمل کنند. شکل زیر، قسمت‌های مختلف یک یاتاقان غلتشی را نشان می‌دهد. چهار قسمت اصلی یاتاقان غلتشی عبارتند از حلقه (Ring) یا کنس بیرونی، حلقه (Ring) یا کنس درونی، عضو غلتنده و جداکننده. در یاتاقان‌های ارزان‌قیمت، گاهی وقت‌ها از جداکننده صرف نظر می‌شود. ولی باید توجه داشت که جداکننده نقش مهمی در یاتاقان ایفا کرده و از تماس مالشی بین قطعات جلوگیری می‌کند.

یاتاقان ساچمه‌ای

در این قسمت قصد داریم برخی از انواع استاندارد یاتاقان‌های ساچمه‌ای (Ball Bearings) را معرفی کنیم. انواع مختلف بلبرینگ‌ها را در شکل زیر مشاهده می‌کنید. در ادامه برخی از ویژگی‌های این مدل‌ها را مرور می‌کنیم.

یاتاقان شیار عمیقِ (Deep Groove)‌ تک ردیفه (الف) قادر است هر دو نوع نیروی شعاعی و تراست را تحمل کند. استفاده از شیار پر کننده (Filling Notch) (ب) در رینگ‌های درونی و بیرونی، امکان افزایش تعداد ساچمه‌ها را فراهم می‌سازد. در نتیجه، ظرفیت بار، بیشتر می‌شود. اما از سوی دیگر، با این کار، ظرفیت تحمل نیروی تراست کاهش می‌یابد. زیرا با وارد شدن نیروی تراست، ساچمه‌ها به لبه شیار ضربه می‌زنند. ویژگی یاتاقان تماس زاویه‌ای (Angular Contact) (پ) این است که ظرفیت بالایی برای تحمل نیروی تراست دارد. تمام این یاتاقان‌ها می‌توانند در یک یا هر دو طرف، حفاظ (shield) هم داشته باشند. این حفاظ‌ها یاتاقان را به طور کامل مسدود نمی‌کند ولی می تواند تا حدی از ورود گرد و غبار به داخل آن جلوگیری کند. همین‌طور ممکن است یاتاقان‌ها به همراه آب‌بند (کاسه نمد) ساخته شوند. یاتاقان‌هایی که در هر دو طرف دارای آب‌بند هستند، در کارخانه روغن‌کاری می‌شوند. به طوری که دیگر نیازی به استفاده از مواد روان‌کاری برای آن مدل خاص از یاتاقان نباشد.

هنگامی که از یاتاقان‌های تک‌ردیفه استفاده می‌شود، فقط مقدار جزئی عدم همترازی قابل قبول است و این یاتاقان‌ها قادر به تحمل مقادیر بزرگ ناهم‌راستایی (Misalignment) نیستند. اما اگر میزان ناهم‌راستایی زیاد باشد، از یاتاقان‌های خودمیزان (self-aligning) استفاده می‌شود. برای تحمل بارهای سنگین‌تر در هر دو جهت شعاعی و تراست، یاتاقان‌های دو ردیفه به کار می‌روند. گاهی هم بدین منظور، از دو یاتاقان تک‌ردیفه در کنار هم استفاده می‌شود. اما بدیهی است که استفاده از یاتاقان دو ردیفه به دلیل کمتر بودن قطعات به کار رفته در آن، به صرفه‌تر است.

یاتاقان استوانه‌ای

در این بخش، نمونه‌هایی از انواع استاندارد یاتاقان‌های استوانه‌ای (Roller Bearings) را بررسی خواهیم کرد. شکل زیر چند نوع از این یاتاقان غلتشی را نشان می‌دهد. به این یاتاقان‌ها، یاتاقان غلتکی گفته می‌شود و در زبان فارسی به رولبرینگ هم معروف هستند.

یاتاقان غلتکی ساده (الف) قادر است نسبت به یاتاقان ساچمه‌ای با ابعاد مشابه، بار شعاعی بزرگتری را تحمل کند. زیرا سطح تماس در این یاتاقان بیشتر است. عیب بزرگ این یاتاقان‌ها، وابستگی شدیدشان به هندسه مسیر غلتش (Raceway) و غلتک‌ها (Rollers) است. جزئی‌ترین ناهم‌راستایی در این نوع یاتاقان، می‌تواند موجب انحراف و خارج شدن آن از خط شود. به همین علت، نگهدارنده آن باید سنگین باشد. از طرف دیگر و با دقت در تصویر می‌توان دریافت که این نوع یاتاقان، نیروی تراست را به هیچ عنوان تحمل نمی‌کند. یاتاقان با غلتک کروی کف‌گرد (Spherical Roller Thrust)، برای زمانی مناسب است که هم بار سنگین باشد و هم ناهم‌راستایی رخ دهد. قطعه کروی، این مزیت را دارد که با افزایش بار می‌تواند سطح تماس را زیاد کند. هنگامی که فضای شعاعی محدود باشد، یاتاقان‌های سوزنی (Needle) انتخاب درستی است. اگر از جداکننده استفاده شود، ظرفیت بار این یاتاقان بسیار بالا خواهد بود.

دو نمونه دیگر یاتاقان که در شکل قبل می‌بینید، هر دو دارای غلتک مخروطی (Tapered Roller) هستند. می‌توان گفت در این نوع یاتاقان تقریباً مزیت‌های هر دو گروه یاتاقان ساچمه‌ای و استوانه‌ای در کنار هم قرار گرفته است. غلتک مخروطی کمک می‌کند تا یاتاقان هر دو بار شعاعی و تراست یا ترکیبی از آنها را تحمل کند. علاوه بر آن، ظرفیت حمل بار در آنها مانند یاتاقان غلتکی ساده، بسیار بالاست.

عمر یاتاقان غلتشی

یک یاتاقان غلتشی را در نظر بگیرید که تمیز (بدون نفوذ گرد و غبار) بوده و به خوبی روغن‌کاری شده است. آب‌بندی آن از ورود گرد و غبار به محفظه داخلی جلوگیری کرده و در دمای متعارفی مورد استفاده قرار گرفته باشد. در این حالت، تنها عاملی که ممکن است موجب بروز خرابی (Failure) در این یاتاقان شود، خستگی (Fatigue) فلز است. بنابراین، باید روشی برای تخمین عمر کیفی یاتاقان پیشنهاد شود.

تعداد دورهایی که رینگ داخلی می‌تواند بچرخد تا اولین نشانه محسوس خستگی مشاهده شود. توجه داشته باشید که رینگ بیرونی ثابت است و فقط رینگ درونی می‌چرخد.
تعداد ساعت‌هایی که می‌توان با یک سرعت زاویه‌ای استاندارد، از یاتاقان استفاده کرد تا اولین‌ نشانه‌های خستگی ظاهر شود.

عبارتی که بسیار در صنعت متداول است و برای هر دو حالت بالا به کار می‌رود، عمر یاتاقان (Bearing Life) است. در شرایط ایده‌آل، خرابی ناشی از خستگی شامل پوسته پوسته شدن (Spalling) سطح حامل بار می‌شود. استاندارد بین‌المللی ABMA که متعلق به انجمن سازندگان یاتاقان در آمریکا است، عقیده دارد معیار خرابی یاتاقان، اولین نشانه خرابی آن است. معیار خرابی مورد قبول در این استاندارد، برابر با پوسته پوسته شدن یا ایجاد کچلی (Pitting) در مساحتی به اندازه 0.01in20.01in2 است. البته عمر مفید یاتاقان می‌تواند تا پس از این نقطه زمانی هم ادامه داشته باشد.

مفهوم دیگری که توسط استاندارد ABMA تعریف شده و به وفور در بین سازندگان هم استفاده می‌شود، مفهوم نرخ عمر پایه (Rating Life) است. عمر پایه مربوط به گروهی از یاتاقان‌های غلتشی که مشخصات یکسانی دارند، به صورت تعداد دورهایی (یا تعداد ساعت‌های عملکرد با سرعت ثابت) تعریف می‌شود که 90 درصد از یاتاقان‌های این مجموعه سالم بماند. در این حالت، 10 درصد باقیمانده معیوب می‌شود. عبارت‌های دیگری مانند عمر مینیمم، عمر L10L10 و عمر B10B10 هم وجود دارد که به همین مفهوم برای یاتاقان‌ها به کار می‌رود.

در حالت اخیر، اگر به جای ۹۰ درصد از معیار ۵۰ درصد استفاده کنیم، تعداد دورهای سپری شده را می‌توان به عنوان عمر متوسط (Median Life) در نظر گرفت. اگر تعداد گروه‌های زیادی از یاتاقان‌ها بررسی شود، عمر متوسط برابر با ۴ یا ۵ برابر عمر L10L10 به دست می‌آید. هر کارخانه سازنده یاتاقان، براساس عمر پایه‌ای که در نظر گرفته، نرخ بار مجاز را گزارش می‌کند. این عدد معمولاً به شکل نماد علمی و برابر 106106 دور است. شرکت «تیمکن» (Timken) که از بزرگترین تولیدکنندگان یاتاقان است، خودش را از این مقدار استثنا کرده و عمر پایه یاتاقان‌هایش را 30003000 ساعت با سرعت 500rev/min500rev/min اعلام کرده که برابر 90×10690×106 دور می‌شود. جالب است بدانید چنین اعدادی نسبت به یاتاقان‌هایی که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرند، بسیار کوچک هستند و این نقاط مبنا از گذشته تاکنون همین‌طور باقی مانده‌اند.

روان‌کاری یاتاقان غلتشی

استفاده از روان‌کننده برای کاهش اصطکاک، روشی است که از هزاران سال پیش تاکنون مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما روغن‌کاری یاتاقان‌ها موضوعی است که قدمتش به سختی به اواخر قرن نوزدهم می‌رسد. سطوح تماس در یاتاقان غلتشی نسبت به هم دارای حرکت نسبی هستند. این حرکت نسبی شامل لغزش و غلتش می‌شود. در نتیجه، درک دقیق این حرکت نسبی دشوار است. اگر سرعت نسبی سطوح لغزشی بالا باشد، روغن‌کاری از نوع هیدرودینامیکی است.

اما اگر دو سطح، نسبت به هم حرکت غلتشی خالص داشته باشند و بین این دو سطح روان‌کاری انجام شود، به این پدیده، روان‌کاری الاستوهیدرودینامیک (EHD) گفته می‌شود. این پدیده را می‌توان در چرخ‌دنده‌ها، مکانیزم بادامک و پیرو و یاتاقان غلتشی مشاهده کرد. هنگامی که نوعی روان‌کننده بین دو سطح با تماس غلتشی به دام می‌افتد، فشار در فیلم روغن به شدت بالا می‌رود. ویسکوزیته به صورت نمایی با فشار ارتباط دارد. در نتیجه، افزایش ویسکوزیته هم زیاد خواهد بود. موارد زیر را می‌توان دلایلی برای توجیه روان‌کاری یاتاقان‌های غلتشی به حساب آورد.

ایجاد یک فیلم روغن بین سطوح لغزشی و غلتشی
کمک به خنک‌کاری یاتاقان غلتشی
جلوگیری از سایش سطوحی که با هم در تماس هستند
محافظت از قطعات در برابر ورود اشیای خارجی

دو گروه روان‌کننده اصلی برای روان‌کاری یاتاقان غلتشی به کار می‌روند که عبارتند از روغن و گریس. از روغن‌ها در کاربردهایی استفاده می‌شود که با سرعت بالا و دمای زیاد سر و کار داشته باشیم. در این حالت، نیاز به خنک کاری و انتقال حرارت ایجاد شده در یاتاقان، موضوع مهمی است. همچنین ممکن است نیاز به استفاده از آب‌بند روغنی باشد یا نوع یاتاقان غلتشی برای روان‌کاری با گریس سازگار نباشد. در این حالت هم از روغن استفاده می‌شود. روغن‌هایی که بدین منظور به کار می‌روند، روغن‌های معدنی طبیعی هستند که برای جلوگیری از زنگ زدن و اکسیداسیون، افزودنی‌هایی به آنها اضافه شده است. یکی از مهمترین ویژگی‌هایی که هنگام انتخاب روغن برای یاتاقان غلتشی باید مد نظر قرار گیرد، ویسکوزیته است. ویسکوزیته، معیاری از اصطکاک و مقاومت درونی سیال در برابر جاری شدن است. ویسکوزیته روغن، ارتباط نزدیکی با ضخامت فیلم روغن تشکیل شده در بین سطوح تماس دارد. این فیلم روغن در جداسازی سطوح تماس از یکدیگر نقشی اساسی ایفا می‌کند.

اما از سوی دیگر و در حدود 85٪ از موارد، گریس برای روان‌کاری به کار می‌رود. تا زمانی که سرعت پایین باشد و دما از حدود ۱۰۰ درجه سلسیوس فراتر نرود، انتخاب گریس در اولویت است. مزیت دیگر گریس این است که در دوره‌های کاری طولانی، نیازی به توجه و نگهداری ندارد. به دلیل ناتوانی در دفع گرما، در سرعت و دماهای بالا از گریس استفاده نمی‌شود.

منبع تصاویر و مطلب : وبسایت فرادرس

مقاله سوم: یاتاقان غلتشی، مزایا و معایب آن

یاتاقان (بیرینگ) غلتشی Rolling bearing

یاتاقان های غلتشی آن گروه از یاتاقانها (بیرینگ) را گویند که حرکت چرخشی محور در آنها همراه با غلتش اجزاء یاتاقان (بیرینگ) است. در این نوع بیرینگ، شفت هیچ گونه حرکت لغزشی نسبت به یاتاقان ندارد. بر خلاف یاتاقانهای لغزشی در نوع غلتشی، کلیه اجزاء یاتاقان (بیرینگ) یک واحد را تشکیل می دهند. بیرینگ های غلتشی علاوه بر انواع محوری, شعاعی و شعاعی-محوری با توجه به اجسام غلتانی که در ساختمان آنها بکار رفته است به دو دسته کلی تقسیم می شوند:

1- بلبرینگ ها با عضو غلتان کروی (یاتاقان ساچمه ای).

2- رولر بیرینگها با عضو غلتان استوانه ای یا شبیه به آن.

مزایای یاتاقانهای (بیرینگ) غلتشی

1- به لحاظ حرکت غلتشی در این یاتاقانها (بیرینگ ها) ,اصطکاک کمتر و در نتیجه حرارت تولید شده کمتر می باشد.

2- در شروع حرکت، گشتاور اعمالی ناچیز است.

3- نیاز به روغنکاری در آنها کمتر و مخارج نگه داری نیز پایین تر است.

4- مراقبت و نگهداری این یاتاقانها آسان تر می باشد.

5- اگر در شرایط مناسب از آنها استفاده شود عمر طولانی تری دارند زیرا امکان افزایش لقی در آنها کم است.

6- به خاطر استاندارد بودن، تعویض آنها به راحتی میسر است.

7- نیاز به آب بندی اولیه ندارند و در مراحل اولیه کار می توان از حداکثر ظرفیت یاتاقان (بیرینگ) استفاده کرد.

معایب یاتاقان های (بیرینگ) غلتشی

1- داشتن حساسیت در مقابل ضربه.

2- تلرانس کم در محل نصب و محور و در نتیجه هزینه ساخت بالای آنها.

3- حرکت همراه با صدا.

4- محدود بودن بار و تعداد دور در آنها.

منبع تصاویر و مطلب : وبلاگ پرتال جامع اطلاعات انرژی

مقاله چهارم: انواع یاتاقان ها و کاربرد آن ها در صنعت

یاتا قان ها:

یاتاقانها تکیگاه اصلی اجزائ چرخنده پمپ بوده ومعیوب شدن آنها ممکن است موقعیت اجزاء چرخشی پمپ را تغییر دهد که در این صورت باعث برخورد قطعات ثابت ومتحرک پمپ می شود معیوب شدن کلی یاتاقانها ممکن است موجب خم شدن محور پمپ شود و در نهایت موجب شکستگی محور شود و در سایر موارد باعث داغ شدن موضعی قطعات پمپ شود .

یاتاقان های لغزشی :

این یاتاقانها برای تکیه نمودن وحفظ کردن اجزاء چرخشی در هر دو جهت شعاعی و محوری بکار می روند محافظ شعاعی معمولا شامل پوستهای سیلندر شکل از مواد و ابعاد مناسب می باشد که در محفظه صلب نصب وثابت شده اند.محافظ محوری معمولا ریگهای صلبی است که در محفظه یاتاقان نسب شده اند و بوشهای متحریکی را بصورت سفت ومحکم به اجزاءچرخشی سوار شده ، تحمل می کند گاهی اوقات این بوشها را بصورت کروییا مخروطی می سازند تا محافظت محوری و شعاعی را مهیا سازند .

یاتاقان های غلتشی :

یاتاقانهای غلتشی در واقعه شامل دو عدد ریگ یا حلقه و یک سری ساچمه هستند که بصورت مماس و به اندازهبین حلقه ها قرار گرفته اند ساچمه ها توسط قفسی که از صفحات موازی برنجی پلاستیکی یا هر ماده مناسب دیگر ساخته شده اند جدا از هم نگه داشته می شوند

roller bearing: 1 outer race, 2 cage, 3 roller, 4 inner race

مزایای یاتاقان های لغزشی نسبت به غلتشی :

۱٫ زمانی که محور تحت بارهای مداوم و ثابت قرار می گیرد قسمتهای تحت بار یاتاقان تحت تنش ثابت قرار می گیرند که موجب کاهش خطر معیوب شدن در اثر خستگی می شوند
۲٫ چناچه یاتاقانهای لغزشی از مواد مناسب ساخته شده باشند قادر خواهند بود در داخل مایع مورد پمپاژ کار نموده و روانکاری و خنک کاری شوند .
۳٫ توسط روانکاری و روغنکاری مناسب در سرعت های بالا یاتاقانهای لغزشی نسبت به یاتاقانهای غلتشی می توانند بارهای بیشتری را تحمل کنند .
بررسی معایب یاتاقانهای لغزشی نسبت به غلتشی :
۱٫ ضریب اصطکاک انها ۱۰ تا ۱۵ برابر یاتاقانهای غلتشی است و این امر موجب اتلاف پر هزینه می شود
۲٫ غالب ضریب اصطکاک بیشتر دمای روانسازی را تا حدی افزایش می دهد که نسب سیستمهای دقیق وپرهزینه خنک کاری را اجتناب ناپذیر می سازد
بررسی علل خرابی یاتاقانهای لغزشی
۱٫ روغنکاری نامناسب :این پدیده شامل کیفیت روانساز مورد استفاده و همچنین دفعات تعویض روغن میباشد
۲٫ خنک کاری نا مناسب روانساز :این پدیده در اثر اشکال در سیستم خنکاری یا قصور اپراتور در باز کردن شیر مستقیم مایع خنک کننده قبل از راه اندازی پمپ بوجود می اید
۳٫ عدم هم محوری چناچه پمپ جهت تعمییر یا نگهداری پیاده شود این اشکال بعد از سوار نمودن آشکار می شود عدم هم محوری می تواند در اثر ماندن آلودگی بین پایه یاتاقان و محفظه پمپ ویا با توجه به ناهمواریها در اثر ضربه یا سفت نمودن غیر یکسان مهره ها حاصل شود همچنین ممکن است در اثر بار های اضافی وارده بر یاتاقانها ،خم شدن محور یا برخورد فلزی بین قطعات ثابتوچرخیدن که غالبا منجر به سایش زیاد و گیر پاژ می شود حاصل گردد. عدم هم محوری، از بیرون خود را توسط حرارت زیاد و محفظه یاتاقانآشکار می سازد
۴٫ پیچهای شل: منبع دیگر مشکلات که توسط یاتاقان بوجود می آید زمانی است که پیچهای نگهدارنده پایه یاتاقان بطور یکسان و کافی سفت نشده اند و یا در حین کار پمپ شل شده اند در این موارد ممکن است یاتاقان انقدر از محور خود جابجا شود که تمام بار ها برروی رینگهای پروانه یا آب بند وارد شود

مزایای یاتافان های لغزشی نسبت به غلتشی :

بررسی معایب یاتاقان های لغزشی نسبت به غلتشی :

۱٫ ضریب اصطکاک انها ۱۰ تا ۱۵ برابر یاتاقانهای غلتشی است و این امر موجب اتلاف پر هزینه می شود
۲٫ غالب ضریب اصطکاک بیشتر دمای روانسازی را تا حدی افزایش می دهد که نسب سیستمهای دقیق وپرهزینه خنک کاری را اجتناب ناپذیر می سازد
بررسی علل خرابی یاتاقانهای لغزشی
۱٫ روغنکاری نامناسب :این پدیده شامل کیفیت روانساز مورد استفاده و همچنین دفعات تعویض روغن میباشد
۲٫ خنک کاری نا مناسب روانساز :این پدیده در اثر اشکال در سیستم خنکاری یا قصور اپراتور در باز کردن شیر مستقیم مایع خنک کننده قبل از راه اندازی پمپ بوجود می اید
۳٫ عدم هم محوری چناچه پمپ جهت تعمییر یا نگهداری پیاده شود این اشکال بعد از سوار نمودن آشکار می شود عدم هم محوری می تواند در اثر ماندن آلودگی بین پایه یاتاقان و محفظه پمپ ویا با توجه به ناهمواریها در اثر ضربه یا سفت نمودن غیر یکسان مهره ها حاصل شود همچنین ممکن است در اثر بار های اضافی وارده بر یاتاقانها ،خم شدن محور یا برخورد فلزی بین قطعات ثابتوچرخیدن که غالبا منجر به سایش زیاد و گیر پاژ می شود حاصل گردد. عدم هم محوری، از بیرون خود را توسط حرارت زیاد و محفظه یاتاقانآشکار می سازد
۴٫ پیچهای شل: منبع دیگر مشکلات که توسط یاتاقان بوجود می آید زمانی است که پیچهای نگهدارنده پایه یاتاقان بطور یکسان و کافی سفت نشده اند و یا در حین کار پمپ شل شده اند در این موارد ممکن است یاتاقان انقدر از محور خود جابجا شود که تمام بار ها برروی رینگهای پروانه یا آب بند وارد شود

مزایای عمده یاتاقان های غلتشی :

۱٫ هزینه اولیه کم می باشد
۲٫ آنها میتوانند بدون مراقبت با پریودهای طولانی کار کنند
۳٫ انها معمولا نیبت به یاتاقانهای لغزشی با وظیفه مشابه محفظه های کوچکتر و کم هزینه ای لازم دارند
۴٫ بمنظور تعویض سریع می توان از منابع متنوعی استفاده کرد
۵۵٫ موجب صرفه جویی انرژی می شوند .تعویض روانساز بدلیل ضریب اصطکاک کم به دفعات بسیار کمتری نسبت به یاتاقانهای لغزشی انجام می شود و بیشتر یاتاقانهایغلتشی توسط روانکار داخلی با درپوش آببند تهیه شده که برای عمر کاری انها کافی است .

معایب یاتاقان ها غلتشی :

۱٫ حلقه و تمام اجزائ چرخشی در معرض تنشهای متناوب و سریع می باشند که باعث عیب ناشی از خستگی می شود .
۲٫ بسیاری از یاتاقانهای لغزشی هنگام منتاژ و دمنتاژ نیازمند احتیاط زیاد و مراقبتهای ویژه ای هستند
۳٫ نیازمند مراقبتهای ویژهای از نظر میزان روانساز می باشند (نه کم نه زیاد )

روانکاری یاتاقان های غلتشی:

روانکاری نا مناسب باعث می شود یاتاقانها خیلی سریع فرسوده شوند بطور مثال روانکاری بیش از حد می تواند باعث کوتاه شدن عمر یاتاقان گردد.روانکاری بیش از حد سبب داغ شدن یاتاقانها می گردد و در نتیجه میزان اکسید اسیون روانساز افزایش پیدا می کند و این پدیده موجب معیوب شدن زودرس یاتاقانها می شود .
میایب ناشی از روغنکاری نامناسب خود را به چند روش نشان میدهد :
۱٫ نبود روانساز در محفظه یاتاقانها
۲٫ وجود آب در روانسازو محفظه یاتاقانها
۳٫ تغییر جلای حلقه ساچمه ها
۴٫ پریدگی بر روی شیارها و ساچمه ها
۵٫ خراشهای موئین بر روی حلقه ها
۶٫ و حرارت ایجاد شده در اثر نبود روانساز
برای جلوگیری از این موارد بسیاری از کارخانه های سازنده روانکاری با گریس و روغن را توصیه می کنند.

مزایای گریس:

۱٫ گریس میتواند بدون محفظه خاصی ابقاء شود حتی در محورهای عمودی
۲٫ بعضی گریسها با پایه کلسیم می توانند عایقی برای رطوبت باشند.
۳٫ بعضی گریسها با پایه لیتیم می تواند یاتاقان را از خوردگی شیمیای حفظ کنند
۴٫ گریسهای سنگین، پوششی در برابر مواد آلوده کننده هستند
۵٫ گریسها نسبت به روغنها به دفعات کمتری نیاز به تجدید گریسکاری دارند.

معایب گریس کاری:

۱٫ خنک کاری موثر یاتاقانهای که با گریس روانکاری می شوند مشکل است و این پدیده مانعی برای استفاده از گریس در دورهای بالا می باشد
۲٫ انتخاب گرانروی گریس با توجه به استفاده ان در دماهای متغییر قابل توجه می باشد و در نتیجه گریسها را برای محیطهایی که نوسانات دمایی زیادی دارند مناسب نمی باشد .
۳٫ مشخص کردن میزان واقعی گریس برای یاتاقانها بسیار مشکل است و باعث روانکاری زیاد یا کم یاتاقانها می گردد.

روغن : مزایای عمده روانکاری با روغن:

۱٫ سطح روغن را براحتی می توان کنترل نمود و ثابت نگه داشت.
۲٫ روغن می تواند براحتی خنک شود و در واقه استفاده از روغن در دورهای بالا بسیار مفید است برای خنک کاری.
۳٫ عمده روغنها دارای گرانروی بالای هستند و این امر باعث استفاده انها در رنجهای متغییر دمای می شود.
۴٫ تعویض روغن به مراتب اسان تر از تعویض گریس است
۵ برخی روغنها ضریب اصطکاک کمتری نسبت به گریس دارند و این خاصیت باعث کارکرد مناسب انهادر سرعتها بالا می شود .

معایب روغن:

۱٫ بسیار پر هزینه است چون نیاز به مکانیکال سیل دارد
۲٫ نیازمند تعویضهای بسیار بیشتر از گریس می باشد
۳٫ برای محورهای عمودی نیازمند طراحی دقیق و پرهزینه محفظه یاتاقان می باشد
۴٫ برای محیطهای مرطوب و خورنده نسبت به گریس از مرغوبیت کمتری برخودار است.

منبع تصاویر و مطلب : وبسایت اینفو

مقاله پنجم: تاریخچه بیرینگ

بلبرینگ (به انگلیسی: Ball bearing) گونه‌ای از چرخنده از خانواده یاتاقان‌ها هستند که کاربرد وسیعی در ابزارهای مختلف

مانند هر چیزی که می‌چرخد و دیسک‌های سخت رایانه و اسکیت‌ها و صنایع بزرگ و خودروها و موتورهای صنعتی و …

دارند.کلمهٔ بلبرینگ از دو بخش ball به معنای گوی و bearing به معنای تحمل‌کردن تشکیل شده‌است. اساس کار

بلبرینگ‌ها بر این است که مانع کشیده‌شدن سطوح روی یکدیگر می‌شوند و سطح تماس را نیز کاهش می‌دهند،

در نتیجه اصطکاک بین سطوح به شدت کاهش می‌یابد

اختراع قفسه بلبرینگی مخروطی در قرن نوزدهم توسط هنری تیمکن (1898) به ثبت رسید در همان سال

او یک شرکت جهت تولید اختراعش تاسیس نمود . در طول یک قرن تولیدات تیمکن شامل انواع بلبرینگ

از فولاد مخصوص و سایر مواد توسعه یافت . اختراع بیرینگ غلطکی به شکل غلطکهای نگهدارنده چوبی

برای حرکت دادن یک جسم سنگین دارای قدمت زیادی است و ممکن است حتی زودتر از اختراع چرخ باشد .

با وجودیکه اغلب عنوان میشود که مصریها از بیرینگهای غلطکی (رولربیرینگ ) بصورت تنه درخت در سورتمه استفاده میکردند

ولی آنها در نقشه هایشان در معبد جیوهاتی هاتب بلوکهای پروزن سنگی بر روی سورتمه با محرکهایئیکه با مایعی روغنکاری

شده بودند ، صحبت کرده اند که در واقع ساختمان یک بیرینگ ساده می باشد . همچنین در نقشه های مصری نوعی

بیرینگ وجود دارد که در آنها از مته دستی استفاده شده است . ابتدائی ترین نمونه کشف شده از یک المان رولربیرینگ

یک بیرینگ چوبی است که بصورت تیر چوبی برای جابجا کردن بقایای کشتی رومن نیمی در دریاچه نیمی ایتالیا بکار

رفته است و این مربوط به 40 سال بعد از میلاد می باشد. لئون

طراحی بلبرینگهای مدرن بلبرینگ خودکار توسط سون دینگ کولیت از شرکت SKF در سال 1907 انجام گرفت که

اختراع آن تحت شماره 25406 در سوئد به نام وی به ثبت رسید . در سال 1934 اریک فرانک ، بیرینگ سیمی

را اختراع کرد و به ثبت رسانید توجه او روی طراحی یکنوع بیرینگ با سطح مقطع بسیار کوچک که قابلیت

جمع شدن در یک فضای کوچک را داشته باشد متمرکز گردید . بعد از جنگ جهانی دوم او بهمراه گرهارد هیدریخ

کمپانی فراننک و هیدریخ را ( امروزه به نام فرانک GMBH ) جهت تولید بیرینگ سیمی ایجاد نمود . تحقیقات گسترده

ریچارد استریبکس روی بلبرینگهای فولادی منجر به اختراع متالوژی نوع متادول 100cr6 ( anci 52100 ) گردید که در آن

ضریب اصکاک بصورت عامل فشاری عمل میکند . اسقف وایزر کارور و بود وایز کارور در سال 1968 چرخهائی با بلبرینگ

شیار دار اختراع کردند که حاوی یک نوع بلبرینگ حرکت خطی و متشکل از شیارهای داخلی و خارجی با زاویه 90 درجه و V شکل می باشد .

سال 1819 فردریک فیشر بنیانگذار FAG از ماشین مخصوص برای تولید گلوله های با اندازه مساوی و کاملا گرد برای آسیابه

ا و خردکن ها استفاده کرد و بدینترتیب صنعت مستقل تولید بلبرینگ را بنیان گذاری نمود . طراحی بلبرینگهای مدرن خودکار

توسط سون دینگ کولیت از شرکت SKF در سال 1907 انجام گرفت که اختراع آن تحت شماره 25406 در سوئد به نام وی به ثبت رسید .

در سالهای اولیه 1980 رابرت شرودر بنیانگذار پاسیفیک بیرینگ اولین بیرینگ دو ماده ای با سایز قابل تغییر با بلبرینگهای

حرکت خطی را اختراع نمود . بیرینگهای دارای پوسته فلزی ( از جنس آلومینیوم ، فولاد ، فولاد ضد زنگ ) و یک لایه

از مواد تفلونی که بوسیله غشاء چسبنده نازکی بهم وصل شده بودند .

در سال 1971 کمپانی کویو فعالیت خود را اغاز کرد کلیه ی امتیازات این کمپانی در ابتدا متعلق به ایالات متحده ی

امریکا بوده است که با گذر زمان ایالات متحده امتیاز این کمپانی را به کشور زاپن واگذار کرد و امروز شاهد

پیشرفت کمپانی کویو در عرصه ی انواع بلبرینگ به ویزه بلبرینگ های صنعتی هستیم.

منبع: وبسایت لاین حرکت

تعریف بیرینگ و یاتاقان از زبان برندهای معتبر جهانی

در ادامه این پست تعاریف کلی از بیرینگ ها از مراجع معتبر همچون SKF، NSK، INA، FAG، KOYO را برای شما همراهان و مهندسان عزیز باز نشر می کنیم. به منظور حفظ اصالت محتوا،مقالات به زبان انگلیسی منتشر می شوند که می توانید ترجمه نمایید.

NSK

What is a Bearing?

The bearing in its current form was developed towards the end of the 19th century. It was initially made by hand.

Nowadays, bearings are one of the most commonly used machine parts because their rolling motion make almost all movements easier and they help reduce friction.

Bearings have two key functions:

They transfer motion, i.e. they support and guide components which turn relative to one another
They transmit forces

Rolling bearings and sleeve bearings
In a sleeve or plain bearing, the axle and the bearing move in opposite directions on a sliding surface. By contrast, the two components of a rolling bearing that move towards one another – the inner and outer rings – are separated by rolling elements. This design generates significantly less friction than a sleeve bearing.

Radial bearings and axial bearings
Bearings can transmit loads in a radial direction or an axial direction (thrust) and in many cases there is a combination of both radial and axial loads to transmit.

Both designs are available as ball bearings or roller bearings. The choice of bearing design depends upon the application in question.

Radial Bearing

Axial Bearing

Components

Bearings usually consist of the following components:

Two rings or discs with raceways
Rolling elements in the form of rollers or balls
A cage which keeps the rolling elements apart and guides them

Inner Ring / Outer Ring

The inner and outer ring are usually made from a special high-purity, chrome alloy steel. This material has the necessary hardness and purity – both important factors for a high load rating and a long service life.

The raceways are hardened, ground and honed.

Special materials such as ceramic and plastics are also used. Although plastics cannot withstand extremely high temperatures, they are considerably lighter than steel. This makes them invaluable in sectors such as the automotive industry, where every gram matters.

Inner Ring

Outer Ring

Rolling Elements

Rolling elements are either balls, rollers, cones, spheres or needles. They are usually made from a special high-purity, chrome alloy steel. Special materials such as ceramic and plastics are also used.

The rolling elements roll on the specially formed raceways of the rings or discs and are kept apart and guided by the cage.

Cage

The cage is responsible for keeping the rolling elements apart and guiding them. The materials used include steel, brass and plastic. Solid metal cages can be produced using machining techniques, while pressed cages are made from sheet metal. Similarly, plastic cages can be machined from solid plastic or injection moulded.

Thomasent

Type Of Bearings

Bearings are mechanical assemblies that consist of rolling elements and usually inner and outer races which are used for rotating or linear shaft applications, and there are several different types of bearings, including ball and roller bearings, linear bearings, as well as mounted versions that may use either rolling element bearings or plain bearings. Ball bearings have spherical rolling elements and are used for lower load applications, while roller bearings use cylindrical rolling elements for heavier load carrying requirements. Linear bearings are used for linear movements along shafts and may also have rotational capabilities. Mounted bearings are assemblies in which the bearings are pre-assembled in mountings that, in turn, are bolted to frames, stanchions, etc., and are used for supporting the ends of shafts, conveyor rollers, etc. In addition to ball and roller bearings in their radial, linear, and mounted forms, bearings include those for civil engineering applications, which are called slide bearings; those used in small instruments and the like, known as jewel bearings; and very specialized bearings known collectively as frictionless bearings which includes air and magnetic varieties. Sleeve bearings, journal bearings, and other fluid-film bearings are addressed in the Bushings family.

How do Bearings Work? Types of Bearings and Their Uses

We take a deeper look into the different types of bearings and their uses.

Ball Bearings

Ball Bearings are mechanical assemblies that consist of rolling spherical elements that are captured between circular inner and outer races. They provide a means of supporting rotating shafts and minimizing friction between shafts and stationary machine members. Ball bearings are used primarily in machinery that has shafts requiring support for low friction rotation. There are several configurations, most notably shielded or sealed. Ball bearings are standardized to permit interchangeability. Ball bearings are also known as rolling element bearings or anti-friction bearings. Considerations include

First choice for high speeds or high precision apps
Large range of standardized forms
Handle radial and axial loads with specific configurations

Roller Bearings

Roller Bearings are mechanical assemblies that consist of cylindrical or tapered rolling elements usually captured between inner and outer races. They provide a means of supporting rotating shafts and minimizing friction between shafts and stationary machine members. Roller bearings are used primarily in machinery with rotating shafts that require the support of heavier loads than ball bearings provide. Tapered roller bearings are often used to accommodate higher thrust loads in addition to the radial loads. Types range from cylindrical to spherical rollers. Roller bearings are standardized like ball bearings, albeit to a lesser degree. Considerations include

Higher load capacities than ball bearings
Can withstand high axial loads

Mounted Bearings

Mounted Bearings are mechanical assemblies that consist of bearings housed within bolt-on or threaded mounting components and include pillow blocks, flanged units, etc. They provide means of supporting rotating shafts and minimizing friction between shafts and stationary machine members. Mounted bearings are used primarily in machinery with exposed rotating shafting. They are used as take-up devices on the ends of conveyors and as flanged units along intermediate points. The bearings can be rolling element or journal bearing configurations. Mounted bearings are designed for bolt-on mounting and ease of replacement. Other varieties of mounted bearings include rod end bearings and cam followers. Considerations include

Housed units reduce mounting concerns, protection issues
Cartridge designs ease replacement
Shafts usually held in place with set screws
Allow adjustment of the supported components
Mainly used for low/mid speed applications

Linear Bearings

Linear Bearings are mechanical assemblies that consist of ball or roller elements captured in housings and used to provide linear movement along shafts. Linear bearings are used primarily in machinery that requires linear movement and positioning along shafts. They also may have

secondary rotational features depending on the design. Considerations include

Lower friction and higher accuracies compared with bushings
Costlier and more complex than bushings

Slide Bearings

Slide bearings are mechanical assemblies designed to provide free motion in one dimension between structural elements. Slide bearings are used primarily in the structural support of bridges as well as commercial and industrial buildings. These parts accommodate thermal movement, allow for end-beam rotation, and isolate components of the structure against vibration, noise, and shock. Other types of slide bearings include those used on truss base plates, heat exchangers, and process equipment.

Jewel Bearings

Jewel bearings are mechanical devices used in light rotating applications such as watches, meter movements, gyroscopes, etc. where loads are small and the supported rotating shafts are tiny. Jewel bearings are constructed from a range of synthetics, with ruby and sapphire being particularly common.

See Thomas Supplier Discover Platform for Suppliers of Jewel Bearings.

Frictionless Bearings

Frictionless bearings are mechanical or electro-mechanical alternatives to conventional bearings that provide controllable shaft support through air, magnetic fields, etc. for critical, high precision applications.

See Thomas Supplier Discover Platform for Suppliers of Frictionless Bearings.

Applications and Industries

Bearing applications span across virtually every industry which employs moving components and equipment. For example:

Ball and roller bearings are used in machinery of all kinds, from boiler feed pumps to automotive transmissions.
Mounted bearings are especially common on conveyors, in shaft linkages, and particularly where long lengths of shafting must be supported by housed units where the bearing is not protected by another housing such as a transmission case.
Linear bearings are used exclusively in linear applications such as slide tables.
Slide bearings are used primarily for load-bearing application in large civil engineering projects such as bridges where they accommodate a limited range of movement, unlike the other bearings here, where motion—either radial or linear—is the main concern.
Jewel bearings are restricted to very small devices and movements and do not rely on any rolling elements.
Frictionless bearings are any of the other special-purpose designs that include air bearings, magnetic bearings, etc.

While bearings are used nearly everywhere, there are some industries that use so many or have specific requirements for durability, cleanliness, etc. that they warrant mentioning here. Some of these industries are:

Aerospace
Agricultural
Automotive
Machine Tools
Medical
Mining

Considerations

When selecting a bearing for a particular application, there are several considerations to keep in mind, including bearing friction, temperature, and lubrication. Along with the specific design and construction of the bearing, these three interacting factors can affect the overall performance.

Radial ball bearings are used primarily for radially loaded shafts and those with light axial loads. Angular contact ball bearings are designed to take higher axial loads in one direction in addition to their radial capacities. Ball thrust bearings are available which are specifically intended to take axial loads alone. The most common configuration for radial ball bearings is the single row version, which could be shielded or sealed depending on whether it is to be used within a housed area—a transmission, say—or in an exposed environment such as on a bicycle wheel. The seals and shields keep lubricant in the bearing and dirt and debris out of it. Ball bearings are usually fitted with retainers which space the balls evenly between and around the perimeters of their outer and inner races. Full capacity bearings dispense with retainers in order to fill as many balls as possible between the races, adding to the bearing’s load handling capacity.

Roller bearings employ a host of different shapes for their rolling elements, including straight rollers, needle rollers, tapered rollers, spherical rollers, etc. Roller bearings are able to take higher radial loads than their ball bearing counterparts due to the higher contact area between the rollers and the races. Some roller bearings are designed to take high thrust loads using tapered elements and races.

Mounted bearings are ball, roller, or sleeve bearings which are furnished in housings, flanges, etc. and usually installed with seals and/or shields for environmental protection. Common mounting styles include pillow blocks, flanges, take-ups, etc. They are often used on conveyors where take-up assemblies provide adjustment for conveyor belt tension.

In selecting rolling element bearings, either ball or roller or as mounted units, designers usually consider a number of factors including loads, both their quantities and directions, the accuracy requirements of the shaft system, misalignment factors, speeds, noise, and friction. Where radial loads are high, a designer may opt for a roller bearing over a ball bearing and might do the same where high axial loads are anticipated. Where the bearing needs to be able to accommodate some shaft misalignment, the designer may elect a ball bearing where loads are normal or go to a spherical roller bearing which is also very capable of handling misalignment. Ball bearings tend to be better at handling high speeds than roller bearings, and in some cases where accuracy and low friction are paramount, such as machine tools, a ball bearing may be the only way of meeting the requirements.

Of particular interest in considering bearings are their static and dynamic load ratings. Bearing that are subject to high loads when they are not rotating can undergo a phenomenon known as brinelling, where the balls dent the races in the same place repeatedly. The same loads applied to the bearing when running may cause less concern because any indentations will distribute around the bearing races and not pile up in the same spots each time.

Bearing makers list bearing rated capacities for their bearings, which for ball bearings are identified as extra-light, light-, medium-duty, and so on, where the dimensions of the bore or shaft requirements increase to accommodate increasing loads. The rated capacity is based on a statistical measure which states that a certain percentage of bearings will complete a stated number of revolutions without failing. These catalog numbers can be massaged to better pick the bearing suited to the actual conditions of use.

Linear bearings are sized according to linear travel, total linear distance, load, precision requirements, etc., with many parameters being analogous to the radial bearing considerations. Linear bearings are used with ground shafting for dimensional accuracy and low-friction sliding.

Slide bearings are used to accommodate expansion and contraction in stationary structures such as bridges and building. Often they consist of two Teflon plates which are sandwich between major structural members. Sometimes stainless steel is used instead of Teflon for one of the two facing bearing surfaces. Of principal concern with slide bearings is the force per unit area they can withstand.

Jewel bearings are used in very light loading applications. Jewel bearings provide very accurate, hard surfaces which can support lightly loaded shafts that see mostly intermittent motion.

Frictionless bearings are bearings that use air or other gases or magnetic fields to support rotating journals and are so-called to distinguish them from anti-friction bearings—another term for rolling element bearings, which in itself was coined to distinguish these from original journal bearings which used friction developed through shaft rotation to create films of fluid for supporting shaft journals.

Frictionless bearings represent a small slice of the bearing world and are usually applied only in very rare situations.

ABMA

The ABMA (American Bearings Manufacturers Association) provides standards for many bearing types and is affiliated with the so-called ABEC system which rates bearing precision.

Important Attributes

Bearing Type

For ball bearings, the Conrad, or non-slot fill bearing is the most common, whose design dispenses with a filling slot and instead relies on displacing the inner race to load the balls and a cage to keep them evenly spaced. For roller bearings, bearing type requires a selection of roller type, be it cylindrical, tapered, spherical, etc. Mounted units require a type selection of ball, roller, or spherical, as well, and then an additional selection of style, as defined below. Linear bearing types range from ball bearing cages—essentially bare cages holding balls that are often used as die-post bushings—to recirculating ball designs where the balls roll linearly along the shaft and then return to their starting points through channels on the non-shaft sides of the bearings.

Style

This attribute applies solely to mounted units, where a distinction must be made between the housing for the bearing, among them the choice of pillow blocks, flanges, take-ups, etc.

Material

Material choice for ball and roller bearings is generally limited to a few specialty steel alloys, some plastics, occasionally ceramics, etc. while mounted units have more material choices owing to the additional materials available for housings.

Seal/Shield

Ball bearings exposed to the environment can be ordered with seals and/or shields where shields provide some protection of the bearing elements from dirt ingress with minimal added friction and seals provide shaft contacting lips that exclude moisture but do add to the friction on the bearing. Seals and shields can be added on both sides, either side, alone or in combination. The image to the right shows a radial bearing in cross section with shields on both sides.

Race

Ball bearings races fall generally into two designs: angular contact and radial. Angular contact bearings (image right) load the balls at angles to the perpendicular radial planes, whereas radial contact bearings (image above) load the balls through the perpendicular planes. Angular contact bearings are generally preferred where axial loading is a consideration. Deep groove bearings are commonly associated with radial contact bearings. Cup and cone bearings are common on bicycle wheels where the bearings are loosely packed between cones and the cones are adjusted for play.

Locating

Mounted pillow block units are classified as expandable and non-expandable and in situations where two are more pillow block bearings are installed for shaft support one will ordinarily be specified as non-expandable and the other as expandable which allows the bearing to accommodate slight growth of the shaft. Some units are configured to allow either option.

Maximum Static and Dynamic Loads

Bearing loading is based on static and dynamic values and the choice of which governs is a function of the operating conditions the bearing will see.

بیرینگ چیست؟ آشنایی با بیرینگ (یاتاقان) و اجزای آن