انتخاب بلبرینگ برای کاربردهای کم سرعت
هنگام تعیین یک یاتاقان، سرعت عملیاتی یک نکته مهم است. بدیهی است که برای طراحانی که در برنامه های کاربردی با سرعت بالا کار می کنند تعجب آور نیست، اما برای برنامه های کاربردی با سرعت پایین نیز صادق است.
بلبرینگ دور پایین به عنوان مثال
هنگامی که یک یاتاقان عنصر نورد در معرض حرکت نوسانی آهسته با حرکت محدود قرار می گیرد، جلوگیری از سایش به توزیع روان کننده کافی در طول مسابقه بستگی دارد. توربین‌های بادی مثال خوبی هستند: از آنجایی که یاتاقان‌های تیغه‌ای به طور کامل نمی‌چرخند، مناطقی از یاتاقان که بیشترین استفاده را دارند، سایش بیشتر و حتی برینل کاذب را نشان می‌دهند. چنین کاربردهایی به روان کننده هایی با استحکام لایه بالا یا افزودنی های فشار شدید و گاهی اوقات جداکننده های خود روان کننده برای عناصر نورد نیاز دارند.
بسیاری از برنامه های کم سرعت، در واقع نیاز به تغییراتی در یک یاتاقان استاندارد یا حتی یک بلبرینگ سفارشی دارند. با کاهش سرعت، احتمال این افزایش می یابد. در چنین شرایطی، طراحان باید با یک سازنده تخصصی بلبرینگ مشورت کنند. الزامات عملکرد، محدودیت‌های بار، اندازه و وزن (و هر نیاز دیگری) خود را مشخص کنید و اجازه دهید سازنده تجربیات خود را برای شما به کار ببرد.
تعریف بلبرینگی که اهداف طراحی شما را برآورده می کند و در عین حال عملکرد و هزینه را متعادل می کند، تازه شروع کار است. یک تامین کننده خوب یاتاقان همچنین باید بتواند تغییرات تجهیزات (مانند نصب سطوح با استحکام بیشتر) را برای بهبود عملکرد یاتاقان پیشنهاد دهد.
بلبرینگ های کم سرعت تعریف شده است
شرایط دینامیکی که طراحی بلبرینگ را دیکته می کند با سرعت خطی در خط گام یاتاقان یا سرعت خط گام نشان داده می شود. سرعت خط پایین‌تر از 500 فریم در دقیقه معمولاً سرعت پایین در نظر گرفته می‌شود و 500 فریم در دقیقه تا 3000 فریم در دقیقه متوسط است. هر چیزی بالاتر از 3000 فریم در دقیقه سرعت بالا در نظر گرفته می شود.
البته به خاطر داشته باشید که سرعت خطی پایین لزوما به معنای سرعت زاویه ای کم نیست. همانطور که شکل 1 نشان می دهد، یک بلبرینگ کم سرعت با قطر خط گام کمتر از 1.9 اینچ می تواند با سرعت 1000 دور در دقیقه بچرخد. از طرف دیگر، اگر قطر خط گام بسیار بزرگتر باشد – مثلاً 65 اینچ – یاتاقان فقط زمانی که سرعت زاویه ای کمتر از 30 دور در دقیقه باشد یک یاتاقان کم سرعت در نظر گرفته می شود.
یاتاقان های Kaydon – یاتاقان های با قطر کوچک و سرعت کم ممکن است در دورهای بالا کار کنند
بلبرینگ های معمولی با سرعت پایین
انواع یاتاقان ها را می توان در برنامه های کم سرعت استفاده کرد، اما بلبرینگ های بخش نازک و یاتاقان های حلقوی چرخشی دو مورد از رایج ترین آنها هستند.
یاتاقان‌های مقطع نازک (شکل 2) زمانی که معیارهای طراحی محدودیت‌های فضایی دقیق را با الزامات برای وزن سبک، سختی بالا و موقعیت‌یابی دقیق ترکیب می‌کنند، راه‌حل عالی هستند. روبات های صنعتی نمونه خوبی هستند. بلبرینگ های بخش نازک معمولاً در سبک های تماس شعاعی، تماس زاویه ای و تماس چهار نقطه ای موجود هستند.
یاتاقان های Kaydon – بلبرینگ های بخش نازک
بلبرینگ مقطع نازک با تماس 4 نقطه ای
یاتاقان‌های حلقوی چرخشی (شکل 3) معمولاً یاتاقان‌هایی با قطر بزرگ هستند که می‌توانند همزمان بارهای شعاعی، رانشی و گشتاوری را در حین چرخش سازه بر روی یک پایه ثابت حمل کنند. کاربردها شامل جرثقیل و پایه تفنگ می باشد. این بلبرینگ ها معمولاً تحت بارگذاری سنگین با چرخش آهسته، متناوب یا جزئی قرار دارند. آنها ممکن است دارای عناصر توپ و غلتکی تک ردیفی یا چند ردیفی باشند.
یاتاقان های Kaydon – بلبرینگ های حلقه چرخان
توپ با تماس 4 نقطه و حلقه نصب
بلبرینگ های غلتکی دوگوشی (شکل 4) در کاربردهای صفحه گردان که نیاز به دقت موقعیت یابی بیشتر و سختی بالاتری نسبت به بلبرینگ های معمولی دارند، استفاده می شوند. در حالی که بلبرینگ های غلتکی دو گوشه می توانند همان نوع بارهایی را تحمل کنند که بلبرینگ های چهار نقطه ای تماس دارند، اما در مقابل عیوب سطح نصب نیز تحمل کمتری دارند. کاربردهای رایج برای یاطاقان غلتکی دو گوشه شامل جداول نمایه سازی و پایه های آنتن رادار است.
بلبرینگ های چهار نقطه ای تماسی و رولبرینگ های دو گوشه دارای پیکربندی “مسابقه جامد” هستند، با مسیرهای سخت شده و زمینی که با حلقه های نگهدارنده یکپارچه هستند. هنگامی که وزن یک فاکتور حیاتی است، ممکن است بخواهید یاتاقان ها را به جای ریسمان های جامد در نظر بگیرید.
یاتاقان های Kaydon – بلبرینگ های غلتکی دو گوشه
غلتک دوگوشی
یاتاقان‌های مسابقه سیمی (شکل 5) یاتاقان‌های حلقوی چرخشی هستند که با راه‌های مسابقه سیمی تقسیم‌بندی شده در حلقه‌های نگهدارنده جداگانه ساخته شده‌اند. آنها معمولاً دارای عناصر غلتکی توپی یا چند ردیفی هستند، با حلقه‌های نگهدارنده که معمولاً از مواد مقاوم در برابر خوردگی (مانند آلومینیوم آنودایز شده) ساخته شده‌اند که باعث افزایش بیشتر کاهش وزن می‌شود. در مورد مواد، تطبیق مواد حلقه پشتیبانی یاتاقان با آنچه در ساختار نصب استفاده می شود یک راه عالی برای افزایش سازگاری حرارتی است.
یاتاقان های Kaydon – بلبرینگ های مسابقه سیم
بلبرینگ دو غلتکی با سیم درج شده
ملزومات اجرا
اگرچه معیارهای عملکرد برای یاتاقان‌های کم‌سرعت بسیار شبیه به یاتاقان‌های سرعت بالا است، اما نمی‌توان در مورد الزامات عملکرد نیز چنین گفت. برخی از مهمترین آنها در دو صفحه بعدی بررسی می شود.
حرکت
n مشخصه عامل اصلی در تعیین اینکه آیا باید توجه ویژه ای به روانکاری سطوح بلبرینگ داده شود، هستند، زیرا آنها بسیار متفاوت هستند و روانکاری معمولاً با کاهش سرعت دشوارتر می شود. برخی از بلبرینگ های کم سرعت با حرکت متناوب، برخی با حرکت نوسانی و برخی با حرکت پیوسته کار می کنند (شکل 6 را ببینید). علاوه بر این، کسانی که حرکت متناوب دارند ممکن است از چرخش معکوس، چرخش جهت ثابت یا چرخش جزئی با توقف های ناگهانی استفاده کنند. بلبرینگ هایی با حرکت معکوس سینوسی نمونه هایی از یاتاقان های نوسانی هستند.
بلبرینگ های کم سرعت – حرکت متناوب – چرخش معکوس
حرکت متناوب – چرخش بلبرینگ دور پایین معکوس
بلبرینگ های کم سرعت – حرکت متناوب – چرخش جهت ثابت
حرکت متناوب – چرخش در جهت ثابت
بلبرینگ های کم سرعت – حرکت متناوب – چرخش جزئی با توقف های ناگهانی
حرکت متناوب – چرخش جزئی با توقف های ناگهانی
بلبرینگ های کم سرعت – حرکت نوسانی – چرخش معکوس سینوسی
حرکت نوسانی – چرخش معکوس سینوسی
بلبرینگ های کم سرعت – حرکت مداوم – چرخش با سرعت ثابت
حرکت پیوسته – چرخش با سرعت ثابت
نمونه هایی از حرکت بلبرینگ با سرعت کم
سفتی یکی دیگر از عوامل حیاتی برای کاربردهای کم سرعت است. به عنوان نرخ فنر مشخص می شود، این چیزی است که انحراف یاتاقان تحت بار را تعیین می کند. عوامل زیادی در سفتی نقش دارند، از جمله پیکربندی بلبرینگ، قطر آن، پیش بارگذاری و نحوه پشتیبانی آن. برای حداکثر دقت، محدودیت های سختی باید در حالت های شعاعی، محوری یا زاویه ای مشخص شود. با توجه به این نیاز، سازنده بلبرینگ می تواند تعیین کند که چگونه می تواند به بهترین شکل به آن دست یابد.
الزامات ظرفیت بار شامل بارهای شعاعی، بارهای رانش و بارهای لحظه ای تحمیل شده بر یاتاقان … در شرایط ساکن و همچنین شرایط دینامیکی است. بارهای دینامیکی اغلب مورد توجه کمتری قرار می گیرند، زیرا یاتاقان های کم سرعت معمولاً در معرض خرابی های خستگی کلاسیک نیستند و بیشتر برای استحکام ساختاری طراحی می شوند تا برای استقامت.
مقاومت در برابر ارتعاش و شوک بر عمر طولانی یاتاقان در سرعت‌های پایین تأثیر می‌گذارد، حتی اگر چنین بارگیری بیشتر در نتیجه نیروهای خارجی باشد تا عدم تعادل توده‌های دوار یا اجزای غیر دقیق. (به عنوان مثال، یاتاقان‌های حلقه چرخشی که برجک‌های مخزن را می‌چرخانند، باید به گونه‌ای طراحی شوند که در برابر ضربه شلیک توپ مقاومت کنند.) همچنین، یاتاقان‌هایی که در معرض ارتعاش قرار می‌گیرند ممکن است برای جلوگیری از خوردگی/ساییدگی فرسایشی نیاز به مقررات روانکاری خاصی داشته باشند.
محیط‌های متخاصم به معنای شرایط سخت عملیاتی برای یاتاقان‌های با سرعت پایین است،
همانطور که برای یاتاقان‌های با سرعت بالا این کار را انجام می‌دهند. معمولاً برای مقاومت در برابر مواد شیمیایی خورنده، دود، کثیفی و سایر آلاینده‌ها، مواد غیر خورنده و/یا مهر و موم‌های یکپارچه ویژه مشخص می‌شوند. و از آنجایی که یاتاقان‌های کم‌سرعت اغلب در تجهیزاتی که برای استفاده در بیابان‌ها در نظر گرفته شده‌اند استفاده می‌شوند، ممکن است برای اطمینان از عملکرد در دماها و فشارهای شدید، در قطب شمال – حتی فضای بیرونی – مواد یاتاقان و روان‌کننده‌های خاصی مورد نیاز باشد.
مشخصات گشتاور شامل حداکثر گشتاور شروع، گشتاور اصطکاکی در حال اجرا و یکنواختی گشتاور است. بسته به کاربرد، یکنواختی می تواند مهم ترین باشد. به عنوان مثال، هنگامی که یاتاقان بسیار آهسته می‌چرخد، تقاضای گشتاور ممکن است بلبرینگ دور پایین به‌دلیل لغزش در نواحی تماس عناصر غلتشی، در طی زمان‌های کمی تغییر کند. این امر نیازمند توجه ویژه به هندسه یاتاقان، پرداخت سطح، انتخاب روان کننده و طراحی نگهدارنده برای به حداقل رساندن تغییرات گشتاور اصطکاکی است. چنین تغییراتی در برخی از کاربردها می تواند خطرناک باشد … به عنوان مثال، یاتاقان در یک سیستم هدایت هواپیما.
تعمیر و نگهداری می تواند یک چالش در برنامه های بلبرینگ با سرعت پایین باشد، به خصوص اگر دسترسی محدود باشد. یک فضاپیما یک نمونه است. دیگری تلسکوپی است که در ارتفاع بالایی نصب شده است که نمی توان آن را به راحتی دوباره روغن کاری کرد. برای چنین کاربردهایی، به طراحان توصیه می شود که در مجموعه یاتاقان یک منبع خودکار، مانند مخزن روان کننده یا فیلم مانع ایجاد کنند.
بلبرینگ هایی که باید برای مدت طولانی نگهداری شوند
نیاز به ملاحظات خاصی دارند. برخی از بلبرینگ ها از روان کننده هایی با پایداری بالا و ماندگاری طولانی استفاده می کنند. برخی دیگر فقط برای سرویس اولیه از روان کننده های مخصوص نگهدارنده استفاده می کنند که در هنگام نصب پاک می شوند و با گریس یا روغن دیگری برای سرویس جایگزین می شوند. اگر شرایط خدماتی را پیش‌بینی می‌کنید که ممکن است تعمیر و نگهداری منظم را مختل کند یا به ذخیره‌سازی طولانی‌مدت نیاز داشته باشد، باید در همان ابتدا به تامین‌کننده بلبرینگ اطلاع دهید تا اقدامات احتیاطی مناسب انجام شود.
عمر مفید یاتاقان های کم سرعت معمولاً به جای چرخش در زمان مشخص می شود. و اگر قبل از استفاده از آنها برای مدت طولانی نگهداری شوند، همانطور که در بالا ذکر شد، شرایط نگهداری و حمل و نقل باید در نظر گرفته شود. تعمیر و نگهداری نادیده گرفته شده یا آسیب تصادف (به عنوان مثال، خوردگی، آب، آلاینده ها) یکی از دلایل رایج کوتاه شدن عمر مفید است.
قابلیت اطمینان بالا تقریباً همیشه یک نیاز کلیدی است، اگرچه شرایط ممکن است متفاوت باشد. در اپلیکیشن هوافضا
برای مثال،
یاتاقان‌های کم‌سرعت ممکن است به قابلیت اطمینان بسیار بالایی نیاز داشته باشند، حتی اگر عمر مفید آنها به یک پرواز محدود شود. مثال دیگر تجهیزات ساخت و ساز است که در آن قابلیت اطمینان بالا یاتاقان برای به حداقل رساندن زمان خرابی بین تعمیرات اساسی ضروری است.
یکی از راه‌های بهبود بلبرینگ دور پایین قابلیت اطمینان یاتاقان،
ایجاد ظرفیت بار اضافی است. مورد دیگر برنامه ریزی بازرسی ها و/یا آزمایش های بیشتر در طول فرآیند تولید است. سومین مورد، معرفی اجزای اضافی است. صرف نظر از رویکرد، بهترین راه برای اطمینان از قابلیت اطمینان این است که مطمئن شوید تامین کننده بلبرینگ اطلاعات دقیقی در مورد بار و شرایط عملیاتی دارد.
نتیجه بلبرینگ دور پایین
با وجود عوامل بسیار زیاد، هیچ مسیر سریعی برای مشخص کردن بلبرینگ برای کاربردهای کم سرعت وجود ندارد. طراحان باید مراقب باشند که طیف وسیعی از معیارهای عملکرد را متعادل کنند، که برخی از آنها برای کسانی که در برنامه های کاربردی با سرعت بالاتر کار می کنند ناآشنا هستند. در چنین مواردی، مطمئن‌ترین راه برای موفقیت، ارائه فهرستی جامع از نیازهای خاص شما به یک تولیدکننده با تجربه بلبرینگ است. برای اطلاعات بیشتر، یا بحث در مورد یک برنامه بالقوه با یکی از مهندسان محصول خبره ما، لطفا با Kaydon Bearings تماس بگیرید.