کدام بهتر است – بلبرینگ ساچمه ای یا بیرینگ ساده؟

یاتاقان ها یا بیرینگ ها اصطکاک را برای قطعات متحرک یا چرخان کاهش می دهند - آنها به قطعه اجازه حرکت یا چرخش نرم را می دهند. خواه پمپ، فن، نوار نقاله، وینچ، جرثقیل، خودرو، هارد دیسک یا هر چیزی که دارای یک قسمت متحرک یا چرخان است، معمولا یک شفت، به احتمال زیاد دارای بلبرینگ هایی خواهد بود که به آن اجازه می دهد آزادانه حرکت کند یا بچرخد. بلبرینگ ها را می توان به طور کلی بر اساس توپ های گرد یا بر اساس غلاف های استوانه ای طبقه بندی کرد. اولی به عنوان بلبرینگ  ساچمه ای و دومی به عنوان بلبرینگ ساده یا ژورنال نامیده می شود.

سردچال  برای معرفی کسب و کار شماست: همه تولید کنندگان بلبرینگ  می توانند با ثبت آگهی و  پست تبلیغاتی از  کسب و  کارشان خود را به تامین کنندگان و مشتریان این صنعت بشناسانند.  انجام این مهم با عضو شدن در باشگاه مشتریان سردچال امکان پذیر است. 

شفت دوار در طول عملیات خود با دو نوع نیرو یا بار رانش روبرو می شود. اینها بارهای رانش محوری هستند که در امتداد محور شفت عمل می کنند و بارهای رانش شعاعی که عمود بر محور شفت عمل می کنند. به عنوان مثال، رانش اصلی بر روی شفتی که با قالب مارپیچی کار می‌کند، محوری است، در حالی که فشاری که بر روی شفت یک پمپ گریز از مرکز عمل می‌کند، عمدتا شعاعی است. گرانش نیز در اینجا نقش دارد، بسته به اینکه محور به صورت عمودی یا افقی باشد. جهت عمودی نیروی رانش محوری بیشتری می دهد، در حالی که شفت افقی با رانش شعاعی بالاتری روبروست. یاتاقان‌ها چه محوری و چه شعاعی، نیروی رانش را بر روی شفت حمل می‌کنند و در عین حال امکان عملکرد روان را فراهم می‌کنند. در حالی که بلبرینگ ها می توانند هر دو بار رانش شعاعی و محوری را حمل کنند، یاتاقان های ساده به طور خاص فقط برای حمل بارهای رانش شعاعی هستند. زیرا ظرفیت حمل بارهای محوری را ندارند.

ساختار بلبرینگ ساچمه ای

بلبرینگ ساچمه ای از یک جدار درونی و بیرونی ساخته شده است که یک سری توپ بین آنها و یک قفس برای نگه داشتن توپ ها در جای خود قرار دارد. بلبرینگ ساده، به شکل غلافی روی شفت هستند. فاصله کمی بین این دو وجود دارد که یک روان کننده فضا را پر می کند.

بیشتر قسمت های بلبرینگ از فولاد سخت شده ساخته شده و با دقت تمام شده اند. بلبرینگ های ساده معمولاً از فلز متخلخل و پودری با استفاده از فرآیند سینترینگ (درهم جوشی) ساخته می شوند. در حالی که یک بلبرینگ از نظر عرض جمع و جور است، اما نسبتاً بلبرینگ ساده بلندتر است.

مزایا و معایب بلبرینگ ساچمه ای

با تولید گرمای کمتر به دلیل سطح تماس کمتر، بلبرینگ‌ها به روان‌کاری ساده و ارزان‌تری مانند حمام روغن، روغن کاری با بخار روغن یا رینگ روغن نیاز دارند. عرض باریک آنها به بلبرینگ‌های ساچمه‌ای اجازه می‌دهد تا در محفظه‌های جمع و جور قرار بگیرند و دهانه شفت و ترکیب یاتاقان کوتاه‌تر شود و در نتیجه انحراف شفت کمتر شود. از آنجایی که بیشتر بلبرینگ های ساچمه ای می توانند بارهای رانشی و شعاعی را تحمل کنند، برای استفاده در تماس های زاویه ای مناسب هستند. افزایش ظرفیت تحمل بار رانش بلبرینگ های ساچمه ای، به سادگی با چیدن آنها در پشت سر هم آسان است.

استفاده از بلبرینگ  ساچمه ای دارای معایب خاصی است. از آنجایی که بلبرینگ‌ها سرعت عملیاتی و ظرفیت رانش محدودی دارند، پمپ‌های گریز از مرکز با سرعت بالای 3600 RPM به ندرت از آنها استفاده می‌کنند. احتمال خرابی بیشتر است، زیرا بلبرینگ‌ها تعداد قطعات متحرک بیشتری دارند، اگرچه بلبرینگ‌های ساچمه‌ای انتخاب و اندازه‌بندی می‌شوند تا عمر کاری بیش از 25000 ساعت در شرایط مشخص را فراهم کنند. اجزای یک بلبرینگ ممکن است نقص میکروسکوپی ایجاد کنند یا زودتر از موعد از کار بیفتند. این می تواند منجر به ارتعاشات زیاد و مخرب روتور شود - به خصوص اگر فرکانس حرکت ساچمه ها با فرکانس پروانه نصب شده روی شفت مطابقت داشته باشد.

مزایا و معایب برینگ های ساده

گرانتر از بلبرینگ ساچمه ای، بلبرینگ های ساده عملا ظرفیت رانش شعاعی نامحدودی دارند. با این حال، آنها به تنهایی برای استفاده در برنامه های با سرعت متوسط ​​تا بالا مناسب هستند. بلبرینگ های ساده سفتی بهتری نسبت به بلبرینگ های ساچمه ای دارند و از آنجایی که دو نیم شده هستند، بازرسی یا تعویض آن ها آسان تر است. بلبرینگ های ساده فرسوده را می توان پس از بازسازی مجدد مورد استفاده قرار داد.

با این حال، بلبرینگ های ساده به دلیل ساختارشان، ظرفیت حمل بار محوری را ندارند، مگر اینکه همراه با یاتاقان محوری دیگری استفاده شوند. از آنجایی که رینگ های روغنی که برای بیرنگ های ساده استفاده می شود فقط برای عملکرد با سرعت بالا خوب هستند، بیرنگ های ساده برای کاربردهای با سرعت بسیار پایین موثر نیستند. بیرینگ های ساده با عریض‌تر بودن و داشتن سطح تماس بالاتر در مقایسه با بلبرینگ‌های ساژمه ای، تلفات اصطکاک بیشتری دارند و در نتیجه گرمای بیشتری تولید می‌کنند و نیاز به روغن کاری بیشتری دارند.

معیارهای انتخاب بلبرینگ

مهندسان هنگام تصمیم گیری در مورد استفاده از بلبرینگ یا برینگ ساده برای کاربرد آنها باید چندین فاکتور را در نظر بگیرند. به عبارت دیگر، مهندسان برای تصمیم گیری در مورد نوع موتور یا فن مورد استفاده، بر اساس اینکه از بلبرینگ های ساچمه ای یا ساده استفاده می کنند، باید فاکتورهای زیر را در نظر بگیرید.

عمر عملیاتی

از آنجایی که قابلیت اطمینان یک عامل مهم در عملکرد است، مهندسان به دنبال عملکرد ثابت در طول عمر کارکرد موتور یا فن هستند. برای این کار، آنها از روش L10 برای اندازه‌گیری عمر عملیاتی بر حسب ساعت در دماهای مختلف عملیاتی استفاده می‌کنند. روش L10 عمر عملیاتی 90 درصد فن ها را در یک نمونه بزرگ تخمین می زند.

طبق روش L10، فن ها در دماهای پایین به همان اندازه دوام می آوردند، صرف نظر از اینکه از بلبرینگ یا بیرینگ های ساده استفاده می کردند. بین 25 تا 60 درجه سانتی گراد، فن های بلبرینگ ساچمه ای تقریباً دو برابر بیشتر از فن های بیرینگ ساده دوام داشتند. فراتر از دمای 70 درجه سانتیگراد، فن های برینگ ساده از کار افتادند، در حالی که فن های بلبرینگ ساچمه ای به کار خود ادامه دادند.

این نشان می دهد که اگر برنامه باید در دمای بالای محیط کار کند، مهندسان ترجیح می دهند از یک فن با بلبرینگ استفاده کنند.

روش نصب

می توان فن یا موتوری را که به صورت افقی با محور موازی با زمین و یا به صورت عمودی با محور عمود بر زمین نصب شده است، کار کرد. برای فن‌ها یا موتورهایی که از بیرینگ های ساده استفاده می‌کنند، روش نصب بر عمر عملیاتی تأثیر می‌گذارد. به عنوان مثال، موتورهای عمودی نصب شده یا فن هایی با برینگ ساده به اندازه فن یا موتورهای بلبرینگ دوام دارند. با این حال، زمانی که در حالت افقی نصب می شود، طول عمر فن یا موتور آستین دار به طور قابل توجهی کاهش می یابد. موقعیت نصب بر طول عمر فن یا موتور تأثیر نمی گذارد، مشروط بر اینکه از بلبرینگ استفاده کند.

این نشان می‌دهد که مهندس می‌تواند از فن بیرینگ ساده استفاده کند، اگر قرار بود در موقعیت عمودی نصب شود، و بلبرینگ ساچمه ای دور یا موتور را برای هر نوع نصب دیگری انتخاب کند.

نویز ایجاد شده

سر و صدای تولید شده توسط تجهیزات الکتریکی در بسیاری از شرایط یک موضوع نگران کننده است. به عنوان مثال، ICU  در یک بیمارستان نیاز دارد که تمام تجهیزات باید زیر یک سطح صدای مشخص کار کنند. سر و صدای تولید شده توسط فن ها یا موتورها به سرعت وابسته است—صدای تولید شده با افزایش سرعت افزایش می یابد. اگرچه در گذشته، فن های برینگ ساده صدای بسیار کمتری نسبت به فن های بلبرینگ ساچمه ای تولید می کردند. مهندسان با استفاده از بلبرینگ های از پیش بارگذاری شده بر این مشکل غلبه کرده اند. بنابراین، فن های کم صدا مخصوص می توانند بلبرینگ ساچمه ای یا برینگ ساده باشند. علاوه بر این، بیرینگ های ساده معمولاً در اوایل عمر خود بی‌صدا هستند، اما با گذشت زمان، سطح سر و صدای بیشتری تولید می‌کنند.

دقت قطعات

از آنجایی که بیشتر قسمت های بلبرینگ ساچمه ای از فولاد زمینی دقیق با روکش فوق العاده ساخته شده اند، دقت بیشتری دارند و عملکرد بهتری دارند. از سوی دیگر، برینگ های ساده با پخت فلز متخلخل و پودری ساخته می‌شوند که می‌تواند در دمای عملیاتی بالا خراب شود. بنابراین، بلبرینگ ها انتخاب مناسبی برای کاربردهایی هستند که به قطعات دقیق نیاز دارند. با این حال، اگر مهندس به دقت نیاز نداشته باشد، برینگ های ساده می تواند جایگزین باشد.

مسائل روانکاری

همه بلبرینگ ها برای عملکرد ثابت باید روغن کاری شوند. روغن کاری نامناسب ممکن است باعث توقف چرخش فن یا موتور شود و در نهایت منجر به خرابی سیستمیک شود. بلبرینگ ها را می توان با روان کننده های ضخیم با افزودنی های بیشتر که تمایل کمتری به تبخیر دارند، مادام العمر آب بندی کرد. بیرینگ های ساده با ساختار بازتر خود، فقط مقدار ثابتی روان کننده را در خود نگه می دارند و احتمال تبخیر آن بیشتر است.

اثرات اصطکاک

کمبود روان کننده در یاتاقان ها باعث اصطکاک بیشتر و در نهایت خرابی یاتاقان می شود. اصطکاک همچنین به سطح تماس درون یاتاقان بستگی دارد. بلبرینگ های ساچمه ای، حداقل اصطکاک را ایجاد می کنند. از سوی دیگر، برینگ های ساده، تماس خطی هستند که سطح تماس وسیعی بین شفت و یاتاقان را نشان می‌دهند که مقدار قابل توجهی اصطکاک ایجاد می‌کند. اگرچه برینگ های ساده را می توان پس از ماشین کاری مجدداً مورد استفاده قرار داد، اما ممکن است از ریز سختی بالایی نیز برخوردار شوند و کار ماشینکاری آنها برای استفاده مجدد را دشوارتر می کند.

اگرچه فرورفتگی ممکن است به بلبرینگ آسیب برساند، این احتمال برای یاتاقانی که به خوبی مونتاژ شده است و هر جزء به هم متصل می شود، کمتر است.

ملاحظات هزینه

اگرچه برینگ های ساده ممکن است در صورت خرید مقادیر قابل توجهی قیمت کمتری در هر واحد داشته باشند، بلبرینگ هایساچمه ای طول عمر بیشتری دارند. هنگامی که برای دوره های طولانی در نظر گرفته می شود، بلبرینگ ها ارزش بیشتری را به ازای مقدار پولی که می پردازید ارائه می دهند.

نتیجه

اگرچه در یک نگاه، ممکن است به نظر برسد که بلبرینگ ساچمه ای بهتر از بیرینگ های ساده است، اما کاربردهایی وجود دارد که بیرینگ های ساده مناسب تر هستند. به عنوان مثال، برنامه ای که گرمای قابل توجهی را در یک سیستم متراکم تولید می کند، با استفاده از یک موتور یا فن با بلبرینگ، طول عمر بیشتر و سرمایه گذاری طولانی مدت بهتری را ارائه می دهد. از طرف دیگر، یک فن یا موتور با بیرینگ های ساده ممکن است برای سیستمی با طول عمر کوتاه کافی باشد و مقادیر زیادی گرما تولید نمی‌کند.