من را دنبال کنید:
راهنمایی در مورد باربری
تحمل بارها ظرفیت برای عمر سرویس و عملکرد آن بسیار مهم است. ظرفیت باربری ناکافی می تواند منجر به سایش زودرس شود، بیش از حد و خرابی فاجعه بار، بنابراین در نظر گرفتن بارگیری یاتاقان هنگام طراحی برنامه های جدید یا اصلاح برنامه های موجود، به ویژه پس از خرابی یاتاقان بسیار مهم است. هدف این وبلاگ معرفی اطلاعات باربری و ارائه پیشنهادات سازنده برای انتخاب بلبرینگ مناسب است.
بار یاتاقان مقدار نیرو یا فشاری است که بر یاتاقان وارد می شود. به طور جزئی، نیرو از یک حلقه یاتاقان به دیگری از طریق برخی یا همه عناصر نورد منتقل می شود. به طور معمول، بار اعمال شده به شفت، سپس به مسابقه داخلی یاتاقان و در نهایت به مسابقه بیرونی منتقل می شود. یاتاقان ها می توانند بارهای مختلفی مانند بار شعاعی، بار محوری، بار گریز از مرکز و غیره را تحمل کنند. بزرگی و جهت بارهای باربر به عوامل مختلفی از جمله وزن تجهیزات، سرعت عملیات، شتاب، کاهش سرعت، ضربه، لرزش، دما و روانکاری بستگی دارد. تراز، نصب یا نگهداری نامناسب نیز می تواند بر بارهای تحمل تأثیر بگذارد.
فرم باربری
تحمل بارها در مفهوم سنتی شامل بار محوری، بار شعاعی و ممان واژگونی است. بلبرینگ ها انواع مختلفی از بارها را تحمل می کنند. چه در حال بهره برداری باشند و چه نباشند، بارهای کاری، بارهای وزن مرده، بارهای شیب دار، بارهای برخورد، بارهای دمایی و غیره را تحمل می کنند. در زیر جلوه های باربری را به طور مفصل معرفی می کنیم.
تحمل بار شعاعی
بارهای یاتاقان شعاعی بر محور شفت عمود هستند و بر روی حلقه بیرونی یاتاقان اثر می‌گذارند. آنها به دلیل وزن تجهیزات یا نیروهای قطعات در حال چرخش ایجاد می شوند. برای محاسبه ظرفیت شعاعی، وزن قطعات پشتیبانی شده و نیروهای وارد بر آنها را تعیین کنید، بار را بین یاتاقان ها توزیع کنید و اطمینان حاصل کنید که بار محاسبه شده با استفاده از مشخصات سازنده در حداکثر ظرفیت یاتاقان انتخاب شده است. اگر برنامه شما برای تحمل بارهای شعاعی به بلبرینگ نیاز دارد، بلبرینگ های شعاعی یا یاتاقان های تماس زاویه ای با زاویه تماس کم انتخاب خوبی خواهند بود.
تحمل بار محوری
بارهای محوری که بارهای رانش نیز نامیده می شوند، به موازات محور شفت عمل می کنند و بر روی حلقه های داخلی یا خارجی یاتاقان اثر می کنند. آنها در اثر رانش یا کشش ایجاد می شوند و می توانند یک طرفه یا دو طرفه باشند. آنها نیرو را به طور مساوی برای ایجاد توزیع بار متعادل منتقل می کنند. یاتاقان‌های تماس زاویه‌ای با زوایای تماس بالاتر (تقریباً 25 درجه) انتخاب‌های خوبی برای کاربردهای بار محوری هستند، با این حال، برای بارهای محوری افست، ممان‌ها بر روی مسابقه داخلی تأثیر می‌گذارند و در نتیجه توزیع بار نابرابر روی عناصر نورد یاتاقان ایجاد می‌شود. برای محاسبه ظرفیت بار محوری، اندازه یاتاقان، مواد و هندسه و همچنین جهت و بزرگی بار را در نظر بگیرید. تولیدکنندگان یاتاقان ها را بر اساس فرمول ها و آزمایش های استاندارد ارزیابی می کنند و کاربردهایی با بار محوری بالا شامل پمپ ها، گیربکس های خودرو و کمپرسورها می شود.
ظرفیت باربری را می توان با استفاده از انواع فرمول ها و برنامه های نرم افزاری، از جمله کاتالوگ های سازنده بلبرینگ، ماشین حساب های آنلاین و شبیه سازی های تحلیل اجزا محدود (FEA) محاسبه کرد. رایج ترین فرمول های مورد استفاده برای بارهای شعاعی و محوری عبارتند از:
ظرفیت بار شعاعی = ( C/P)^(1/3)x Fr، ظرفیت بار محوری = (C0/P)^(1/2)x Fa.
در میان آنها، C رتبه بار دینامیکی پایه است، P بار دینامیکی باربر معادل، C0 پایه است. بار ثابت درجه بندی، Fr بار شعاعی و Fa بار محوری است. برای به دست آوردن نتایج دقیق هنگام محاسبه ظرفیت باربرینگ، لطفاً از کارشناسان توصیه یا از یک برنامه نرم افزاری ارائه شده توسط سازنده بلبرینگ استفاده کنید.
تحمل بار گریز از مرکز
بارهای سانتریفیوژ تحمل کننده توسط سرعت چرخشی کاربرد، به ویژه برنامه های کاربردی با سرعت بالا مانند توربین ها و سانتریفیوژها ایجاد می شود. همانطور که حلقه داخلی عناصر نورد را می چرخاند، آنها به صورت مماس در یک مسیر مستقیم حرکت می کنند، اما حلقه بیرونی باید آنها را مجبور کند که قوس یاتاقان را دنبال کنند. این فعل و انفعال بارهای شعاعی گریز از مرکز ایجاد می کند و حداکثر سرعت کاربرد گاهی اوقات توسط نیروی ایجاد شده محدود می شود. محدودیت های بار گریز از مرکز
بار ثابت
بار استاتیکی یاتاقان به حداکثر نیرو یا حداکثر گشتاوری اطلاق می شود که یاتاقان در جهات شعاعی، محوری و سایر جهات زمانی که یاتاقان نمی چرخد، متحمل می شود. بار استاتیک یک پارامتر مهم در طراحی بلبرینگ است. این بخشی از درجه بندی بار پایه بلبرینگ است و همچنین یکی از داده های مرجع مهم برای تعیین طول عمر بلبرینگ است.
بار دینامیکی
بار دینامیکی یاتاقان به حداکثر باری اطلاق می شود که یاتاقان در حین چرخش تحمل می کند. معمولاً با استفاده از فرمول محاسبه بار معادل دینامیکی محاسبه می شود. مقدار بار دینامیکی روی یاتاقان مستقیماً بر عمر مفید و عملکرد بلبرینگ تأثیر می گذارد. بنابراین سازندگان بلبرینگ باید تاثیر بار دینامیکی را هنگام طراحی و تولید بلبرینگ در نظر بگیرند. روش محاسبه بارهای تحمل دینامیکی بستگی به نوع بلبرینگ و شرایط استفاده معمولاً از فرمول محاسبه بار معادل دینامیکی استفاده می شود و روش محاسبه به شرح زیر است:
P = (Fr^2 + Fa^2)^0.5
در میان آنها، P بار معادل دینامیکی است. Fr بار شعاعی است. فا بار محوری است. مقادیر بار شعاعی و بار محوری باید با توجه به شرایط استفاده خاص محاسبه شوند، در حالی که بار معادل دینامیکی به طور جامع بر اساس عواملی مانند هندسه یاتاقان، مواد، انحراف و تعداد یاتاقان ها محاسبه می شود.
تحمل بار استاتیک
درجه بندی بار استاتیکی پایه یک یاتاقان نورد (کور شعاعی، کوآ محوری) به بار شعاعی فانتومی معادل یا بار استاتیک محوری مرکزی اشاره دارد، زمانی که یک تنش تماسی معین در مرکز تماس بین عناصر غلتک یاتاقان و مسیر مسابقه زیر نورد ایجاد شود. کاربرد حداکثر بار . رتبه بار استاتیک تحت شرایط بار فرضی تعیین می شود. برای یاتاقان های شعاعی، رتبه بار استاتیک به بار شعاعی اشاره دارد. برای یاتاقان‌های رانش شعاعی (بالبرینگ‌های تماس زاویه‌ای)، به جزء شعاعی بار اطلاق می‌شود که مسیر نیمه‌دایره را در یاتاقان بارگذاری می‌کند. برای یاتاقان های رانش به بار محوری مرکزی اشاره دارد. به این معنا که درجه بندی بار استاتیک پایه شعاعی و بار استاتیک پایه محوری یاتاقان به حداکثر باری که یاتاقان می تواند در زمان ایستا یا چرخش تحمل کند اشاره دارد. ظرفیت باربری بلبرینگ های شیار عمیق در حالت ثابت یا آهسته چرخش (سرعت n≤10r/min) بار استاتیک نامی است.
باربری پویا
بار دینامیکی نامی یاتاقان، بار شعاعی ثابت (بار محوری ثابت) است که یاتاقان نورد از نظر تئوری می تواند تحمل کند. عمر نامی پایه تحت این بار 100 وات دور است. درجه بندی بار دینامیکی پایه یاتاقان نشان دهنده توانایی بلبرینگ در تحمل خستگی غلتشی است. . رتبه‌بندی بار دینامیکی پایه یاتاقان‌های شعاعی و یاتاقان‌های رانش به ترتیب، رتبه بار دینامیکی پایه شعاعی و بار دینامیکی پایه محوری نامیده می‌شوند که با کروم و کلسیم نشان داده می‌شوند. ظرفیت تحمل بار بلبرینگ های شیار عمیق هنگام چرخش (سرعت n> 10r/mim) درجه بندی بار دینامیکی پایه است.
بار ثابت
بار شعاعی حاصل بر روی حلقه یاتاقان توسط ناحیه محلی راهروی رینگ تحمل می شود و به ناحیه مخالف شفت یا صندلی یاتاقان منتقل می شود. به این بار، بار ثابت می گویند. مشخصه یک بار ثابت این است که بردار بار شعاعی حاصل نسبت به فرول ثابت است. نه فرول و نه بار شعاعی حاصله نمی چرخند یا با سرعت یکسانی می چرخند و بارهای ثابت در نظر گرفته می شوند. فرول هایی که بارهای ثابتی را تحمل می کنند می توانند از تناسب شل تر استفاده کنند.
بار چرخشی
بار شعاعی مصنوعی که بر روی حلقه یاتاقان اثر می کند در امتداد جهت محیطی مسیر مسابقه می چرخد و باری که هر قسمت به ترتیب متحمل می شود بار چرخشی نامیده می شود. بارگذاری دورانی با چرخش بردار بار شعاعی حاصل نسبت به فرول مشخص می شود. سه حالت بار چرخشی وجود دارد:
آ. جهت بار ثابت است و فرول می چرخد.
ب بردار بار می چرخد و فرول ثابت است.
ج بردار بار و فرول با سرعت های مختلف می چرخند.
بارهای نوسانی و بارهای نامحدود
گاهی اوقات جهت و اندازه بار را نمی توان به طور دقیق تعیین کرد. به عنوان مثال، در ماشین‌های دوار با سرعت بالا، علاوه بر بار جهت ثابت وزن روتور، بار چرخشی ناشی از یک جرم نامتعادل نیز وجود دارد. اگر این بار چرخشی بزرگتر از بار ثابت باشد، اگر بسیار بزرگتر باشد، بار حاصل همچنان یک بار چرخشی خواهد بود. و اگر بار دوار بسیار کوچکتر از بار ثابت باشد، بار حاصل یک بار نوسانی است. صرف نظر از بار چرخشی یا بار نوسانی، مقدار و جهت آن دائماً در حال تغییر است. تحت شرایط کاری متغیر، بار روی برخی از فرول ها ممکن است بارهای چرخان، بارهای ثابت یا بارهای نوسانی باشد. به این نوع بار، بار نامحدود می گویند.
بارهای نوسانی و بارهای نامحدود باید از نظر تناسب مانند بارهای دورانی رفتار شوند. بیش از حد شل یک اراده مناسب باعث آسیب به سطح جفت گیری فرول و شفت یا سوراخ صندلی که نسبت به جهت بار می چرخند باید تناسب انتقال یا تداخل را انتخاب کند. اندازه تداخل بر این اصل استوار است که وقتی بلبرینگ تحت بار کار می کند، حلقه روی سطح جفت گیری روی شفت یا در سوراخ صندلی "خزش" نمی کند. برای کاربردهای بارهای سنگین، تناسب معمولاً باید محکم تر از کاربردهای بار سبک و بار معمولی باشد. هر چه بار سنگین تر باشد، تداخل مناسب باید بیشتر باشد.
در حال بارگذاری
هنگامی که بلبرینگ کار می کند، مجموع وزن خود دستگاه و وزن جسم سنگین را تحمل می کند و وزن کل را به آرامی به بلبرینگ منتقل می کند.
بار دما
تجهیزات مکانیکی دمای خاصی را در حین کار تولید می کنند و این دماها باید توسط یاتاقان ها جذب شوند تا بلبرینگ ها بتوانند در برابر تمام دماها مقاومت کنند.
بار باد
هنگامی که ماشین در هوای آزاد کار می کند باید تاثیر بار باد شامل جهت باد، باران، رعد و برق و ... را در نظر گرفت. موارد فوق تنها برخی از بارهای تحمل شده توسط یاتاقان چرخان هستند. در واقع، مجموعه بلبرینگ چرخان باید بار را تحمل کند تا بتواند با تمام وزن و بارهای ماشین در حال کار مقابله کند. در شرایط عادی، خود یاتاقان صفحه اسلو دارای سوراخ های نصب، روغن روان کننده و دستگاه های آب بندی است که می تواند نیازهای مختلف انواع میزبان ها را که در شرایط کاری مختلف کار می کنند، برآورده کند.
بار ریسک
بار غیرمنتظره و غیرقابل پیش بینی متحمل شده توسط یاتاقان چرخان، نیروی جانبی، نیروی خطر، خشونت تصادفی و غیره. بنابراین انتخاب بلبرینگ باید دارای ضریب ایمنی باشد تا از اشتباه بودن آن اطمینان حاصل شود.
تحمل حداقل بار
یاتاقان‌های غلتشی برای کاهش اصطکاک در ماشین‌های دوار با حذف هرچه بیشتر اصطکاک لغزشی از سیستم با استفاده از اصطکاک غلتشی با ضریب اصطکاک کمتر استفاده می‌شوند. با این حال، حتی اگر یاتاقان های المنت غلتشی تلاش می کنند تا اصطکاک کلی در سیستم را کاهش دهند، عناصر غلتشی منفرد درون یاتاقان هنوز به جای لغزش به مقدار مشخصی اصطکاک برای غلتش نیاز دارند. این اصطکاک داخلی با اعمال بار به بلبرینگ ایجاد می شود. این بار می تواند به صورت داخلی از طریق بارگذاری اولیه یا از طریق بار اعمال شده خارجی تولید شود.
با بسیاری از یاتاقان‌های شعاعی، معمولاً فضای مشخصی بین عناصر غلتشی و راهروی در نظر گرفته می‌شود تا امکان انبساط حرارتی فراهم شود و از گیر کردن یاتاقان جلوگیری شود. «این داخلی ترخیص کالا از گمرک به اصطلاح مناطق بارگیری و تخلیه را در بلبرینگ ایجاد می کند. با چرخش شفت، عناصر نورد به داخل و خارج منطقه باربر حلقه بیرونی حرکت می کنند. با حرکت عناصر نورد به داخل و خارج از منطقه بارگیری، سرعت عناصر نورد تغییر می کند. اگر حداقل بار روی عناصر نورد وجود نداشته باشد و شتاب به داخل و خارج از ناحیه بار می تواند بسیار مضر باشد.
چرا بار برای یاتاقان ها مهم است؟
اگر یک یاتاقان نورد حداقل بار را برآورده نکند، ممکن است تعدادی از شرایط رخ دهد که طول عمر یاتاقان را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. لغزشی که بین عناصر نورد و مسیرهای مسابقه می لغزد می تواند فیلم روان کننده را از بین ببرد و باعث آسیب لکه شود. لکه گیری نه تنها به سطح نورد آسیب می رساند بلکه باعث افزایش دما نیز می شود. بار روی یک قفس در داخل بلبرینگ قرار می گیرد. به طور معمول، قفس ها برای جلوگیری از تماس عناصر غلتشی با یکدیگر طراحی می شوند. با این حال، هنگامی که حداقل بار برآورده نمی شود، یعنی زمانی که نیروی کششی وجود ندارد، قفس باید به جای نیروی کششی مسیر مسابقه، عناصر غلتشی را به حرکت درآورد. این باعث ایجاد بارهای غیر قابل توضیح بر روی قفس می شود و می تواند منجر به خرابی زودرس قفس شود.
عوامل موثر بر تحمل بار
مواد، ساختار، فرآیند ساخت، بار کاری، سرعت چرخش، دما و شرایط روانکاری عوامل اصلی موثر بر توزیع بار داخلی بلبرینگ هستند. در حین استفاده و نگهداری از یاتاقان ها، توجه به تغییرات این عوامل و تاثیر آنها بر عمر یاتاقان ها و پایداری عملکرد برای اطمینان از عملکرد طبیعی یاتاقان ها ضروری است.
عوامل ساختاری
ساختار یاتاقان نیز تأثیر خاصی بر ظرفیت باربری آن دارد. ساختار یاتاقان عمدتا شامل حلقه های داخلی و خارجی و عناصر نورد است. یاتاقان های با عناصر نورد کروی ظرفیت بار شعاعی بالاتری نسبت به یاتاقان هایی با عناصر غلتکی شکل دارند.
فرایند ساخت
فرآیند تولید یکی از عوامل مهم تاثیرگذار بر ظرفیت باربری است. فرآیندهای تولید شامل حرارت درمانی، ماشینکاری دقیق، مونتاژ و غیره. اینها مستقیماً بر کیفیت ظاهری و کیفیت ذاتی بلبرینگ تأثیر می گذارد و سپس بر ظرفیت باربری تأثیر می گذارد.
بار کار
بار کاری یاتاقان به نیرو و ممان تحمل یاتاقان اشاره دارد. یکی از مهمترین عوامل مؤثر بر توزیع بار در داخل یاتاقان است. اندازه و جهت بار کاری مستقیماً تعیین کننده تنش و توزیع بار قسمت های مختلف داخل بلبرینگ است. هنگامی که بار کاری بلبرینگ ناهموار باشد، توزیع بار در داخل یاتاقان به نسبت ناهموار خواهد بود که باعث آسیب موضعی و شکستگی ناشی از خستگی یاتاقان می شود.
چرخش سرعت
سرعت چرخش یاتاقان به سرعت چرخش عناصر غلتشی در داخل یاتاقان اشاره دارد. یکی از عوامل مهمی است که بر توزیع بار در داخل بلبرینگ تأثیر می گذارد. افزایش سرعت چرخش باعث افزایش نیروی اینرسی عناصر غلتشی در داخل یاتاقان می شود و در نتیجه بار بیشتری بر مجموعه بلبرینگ وارد می شود. علاوه بر این، هنگامی که سرعت چرخش بیش از حد بالا باشد، مواد یاتاقان مستعد خستگی و گرمای بیش از حد هستند که بر توزیع بار در داخل یاتاقان نیز تأثیر می گذارد.
درجه حرارت
دما عامل مهم دیگری است که بر توزیع بار در داخل بلبرینگ تأثیر می گذارد. هنگامی که بلبرینگ کار می کند، دمای داخل یاتاقان به دلیل ایجاد اصطکاک و گرما افزایش می یابد. هنگامی که دما افزایش می یابد، خواص مواد قسمت های مختلف داخل یاتاقان تغییر می کند و بنابراین بر توزیع بار در داخل یاتاقان تأثیر می گذارد. اگر دما نسبتاً بالا باشد، قفس پلیمری داخل یاتاقان، دمای پایدار حرارتی فولاد، مهر و موم و غیره. فاصله داخلی یاتاقان و تغییر آن با دما می‌تواند تأثیر قابل‌توجهی بر اندازه ناحیه بارگذاری داشته باشد. بلبرینگ هنگامی که بین دو سر یاتاقان (یعنی محور گرم و محفظه سرد) اختلاف دمای زیادی وجود دارد، فاصله داخلی یاتاقان کاهش می یابد. این باعث ایجاد بارهای بیشتر و اصطکاک غلتشی بیشتر در یاتاقان ها می شود.
شرایط روغن کاری
شرایط روانکاری عامل کلیدی دیگری است که بر توزیع بار در بلبرینگ تأثیر می گذارد. هنگامی که یاتاقان کار می کند، برای حفظ حالت روانکاری به روغن روان کننده یا گریس نیاز دارد و در نتیجه اصطکاک و سایش داخل یاتاقان را کاهش می دهد. هنگامی که شرایط روانکاری ضعیف باشد، اصطکاک خشک موضعی و تجمع گرما در داخل یاتاقان رخ می دهد که منجر به توزیع نابرابر بار در داخل یاتاقان می شود و احتمال خرابی یاتاقان را ایجاد می کند.
بلبرینگ و جهت بار
در شرایط عادی، برای نیازهای بار شعاعی خالص، بلبرینگ‌های شیار عمیق یا غلتک‌های استوانه‌ای را می‌توان انتخاب کرد. و اگر الف باشد یاتاقان توپ رانش، فقط برای حمل مقدار متوسطی از بار محوری خالص مناسب است. بیشتر، بلبرینگ های یک طرفه رانش فقط می توانند بارها را از یک جهت تحمل کنند. اگر بلبرینگ دو طرفه رانش یا تماس زاویه ای دو طرفه باشد، می تواند بارهای محوری را در هر دو جهت تحمل کند. به عنوان مثال، اگر یاتاقان تحت بارهای شعاعی و محوری ترکیبی باشد، پس بلبرینگ تماس زاویه ای یاتاقان غلتکی مخروطی معمولا استفاده می شود. و اگر بلبرینگ تماسی چهار نقطه ای و بلبرینگ تماسی زاویه ای دو طرفه باشد، می تواند بار ترکیبی را در هر دو جهت تحمل کند.
اگر بار دور از مرکز یاتاقان عمل کند، ممکن است یک لحظه واژگونی رخ دهد. طبق گفته سازندگان بلبرینگ های فولادی ضد زنگ، بلبرینگ های دو ردیفه می توانند در مواقع واژگونی مقاومت کنند، اما توصیه می شود که توپ های تماس زاویه ای جفتی یا غلتک مخروطی جفتی را انتخاب کنید. انواع چهره به چهره در دسترس هستند و انواع پشت به پشت بهتر هستند. البته می توانید غلتک های مخروطی متقاطع و غیره را نیز انتخاب کنید.
نتیجه
هنگام انتخاب یاتاقان ها، الزامات کاربرد، نوع بار، سرعت، محیط و دما باید در نظر گرفته شود. بلبرینگ ها برای بارهای کم تا متوسط مناسب هستند، در حالی که بلبرینگ ها برای بارهای بالاتر مناسب هستند. بلبرینگ های کشویی برای ماشین آلات با سرعت کم و بار بالا مناسب هستند. به طور منظم یاتاقان ها را با بازرسی، تمیز کردن و روغن کاری نگهداری کنید تا از عملکرد و عمر مفید بهینه اطمینان حاصل کنید. Aubearing طیف گسترده ای از یاتاقان ها را برای شرایط و کاربردهای مختلف ارائه می دهد که محصولات با کیفیت بالا و مشاوره تخصصی را ارائه می دهد. برای اطلاعات با ما تماس بگیرید.