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बॉल बियरिंग्स बनाम रोलर बियरिंग्स, कौन सा?
बियरिंग्स लगभग सभी मशीनों में महत्वपूर्ण घटक हैं, जो चलती भागों के बीच घर्षण को कम करके उन्हें सुचारू रूप से चलाने में मदद करते हैं। कई प्रकार के बीयरिंग हैं (किंवदंती है कि 470,000 प्रकार हैं), प्रत्येक को अलग-अलग लोड स्थितियों को संभालने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह लेख दो मुख्य प्रकारों पर केंद्रित है: बॉल बेयरिंग और रोलर बेयरिंग। बियरिंग्स के निर्माण में कई वर्षों के अनुभव के आधार पर, ऑबियरिंग उनके विभिन्न डिज़ाइनों की व्याख्या करता है और उनकी तुलना करता है, और उनके बीच चयन करने के बारे में रचनात्मक सलाह प्रदान करता है।
दोनों बॉल बेयरिंग और रोलर बैरिंग घूमने वाले भागों वाली विभिन्न मशीनों में उपयोग किया जाता है। उनकी संपत्तियाँ अक्सर इंजीनियरिंग के विभिन्न क्षेत्रों में तकनीकी और आर्थिक प्रगति में महत्वपूर्ण योगदान देती हैं। बीयरिंगों का मानकीकरण निर्माता की बीयरिंग सूची में बीयरिंग तालिका से सीधे एक डिज़ाइन का चयन करना संभव बनाता है। बियरिंग निर्माण कंपनियाँ जैसे एसकेएफ, एनटीएन, टिमकेन, एफएजी, Schaeffler, ऑबियरिंग, आदि चयन जानकारी के प्राकृतिक स्रोत हैं। अधिकांश समय, एक डिज़ाइनर सीधे कैटलॉग से अपने डिज़ाइन के लिए स्टॉक वाले उत्पादों का चयन कर सकता है। एक लोकप्रिय और व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला डिज़ाइन चुनने से इष्टतम उपयोगिता प्राप्त करने में मदद मिलती है और सबसे किफायती समाधान प्रदान होता है।
सुचारू, कुशल घूर्णी गति प्राप्त करने के लिए औद्योगिक बॉल बेयरिंग का उपयोग विभिन्न प्रकार की मशीनरी और विनिर्माण उपकरणों में किया जाता है। बियरिंग में एक बाहरी रिंग, एक आंतरिक रिंग, स्टील गेंदों का एक सेट और एक पिंजरा होता है जो गेंदों को समान रूप से वितरित रखता है। बाहरी और आंतरिक दोनों रिंग आमतौर पर स्टील या सिरेमिक जैसी बेहद टिकाऊ सामग्री से बने होते हैं, और उच्च गति और भारी भार का सामना करने के लिए डिज़ाइन किए जाते हैं। बेयरिंग के भीतर स्टील की गेंदें आंतरिक और बाहरी रिंगों के बीच कम-घर्षण संपर्क बिंदु प्रदान करती हैं, जिससे न्यूनतम प्रतिरोध के साथ गति की अनुमति मिलती है और घर्षण से होने वाली ऊर्जा कम हो जाती है। बेयरिंग का पिंजरा गेंदों की सही स्थिति बनाए रखने, उन्हें एक-दूसरे से संपर्क करने से रोकने और भार का समान वितरण सुनिश्चित करने का काम करता है। रोलिंग गति अक्षीय और रेडियल भार के अधीन है। बॉल बेयरिंग का उपयोग आमतौर पर इलेक्ट्रिक मोटर और गियरबॉक्स जैसे उच्च गति अनुप्रयोगों में किया जाता है। See our ball bearing overview article for information.
बॉल बेयरिंग प्रकार
बॉल बेयरिंग दो मूल प्रकार के होते हैं, एकल पंक्ति या दोहरी पंक्ति। सबसे लोकप्रिय एकल पंक्ति गहरी नाली बॉल बेयरिंग हैं, जिसमें एकल नाली पथ में यात्रा करने वाली गेंदों की एक पंक्ति शामिल होती है। डबल पंक्ति बॉल बेयरिंग में ग्रूव्ड रेसवे के दो सेटों में गेंदों की दो पंक्तियाँ होती हैं। सिंगल-पंक्ति और डबल-पंक्ति बॉल बेयरिंग दोनों आंतरिक रिंग, बाहरी रिंग, बॉल और केज से बने होते हैं। दोनों प्रकार के बीयरिंग उच्च रेडियल और अक्षीय भार को संभाल सकते हैं। डीप ग्रूव बॉल बेयरिंग निम्न और उच्च गति दोनों अनुप्रयोगों में उपलब्ध हैं, जो सहनशीलता वर्ग, स्नेहन, आंतरिक निकासी और चयनित सील या गार्ड के प्रकार पर निर्भर करता है। निम्नलिखित सूची विभिन्न प्रकार के बॉल बेयरिंग की रूपरेखा प्रस्तुत करती है, जिनमें से प्रत्येक की विशिष्ट विशेषताएं और विशिष्ट उपयोग हैं। ये बीयरिंग सटीक उपकरणों, माइक्रोमोटर्स, गियरबॉक्स और व्हील हब सहित कई अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण हैं।
टीप ग्रूव बॉल बेयरिंग: डीप ग्रूव बॉल बेयरिंग सबसे आम प्रकार हैं। वे रेडियल और अक्षीय भार का सामना कर सकते हैं।
कोणीय संपर्क बॉल बीयरिंग: कोणीय संपर्क बॉल बेयरिंग में औसत आंतरिक अक्षीय निकासी से ऊपर है। वे एक दिशा में अक्षीय भार और मध्यम रेडियल भार का सामना कर सकते हैं।
स्व-संरेखित बॉल बेयरिंग: स्व-संरेखित बॉल बेयरिंग संरेखण त्रुटियों के लिए समायोजित कर सकते हैं। वे रेडियल भार का सामना कर सकते हैं लेकिन न्यूनतम अक्षीय भार का सामना कर सकते हैं।
जोर बॉल बेयरिंग: थ्रस्ट बॉल बेयरिंग उच्च अक्षीय भार और नगण्य रेडियल भार के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।
लघु बॉल बियरिंग्स: लघु बॉल बेयरिंग सटीक उपकरण अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं जहां स्थान सीमित है, जैसे माइक्रो मोटर्स।
डबल पंक्ति बॉल बेयरिंग: डबल पंक्ति बॉल बेयरिंग में गेंदों की दो पंक्तियाँ होती हैं और यह उच्च भार का सामना कर सकती हैं।
बॉल बेयरिंग के फायदे
घर्षण का कम गुणांक: बड़े संपर्क क्षेत्र का मुख्य लाभ यह है कि आंतरिक और बाहरी रेसवे की गति के कारण बॉल बेयरिंग को बहुत कम घर्षण का अनुभव होता है। इसका मतलब है कि हिस्से का घूमना बहुत सुचारू रूप से चलता है। इसी तरह, हमें यह समझने के लिए केवल फिजेट स्पिनर को देखने की जरूरत है कि बॉल बेयरिंग घूर्णी गति को कितनी अच्छी तरह संभालते हैं। इसलिए, बॉल बेयरिंग उन अनुप्रयोगों में पसंद का समाधान है जहां गति और संचालन में आसानी प्राथमिकता है।
रेडियल और थ्रस्ट भार का सामना कर सकता है: बॉल बेयरिंग की एक और अनूठी विशेषता यह है कि वे कई अक्षों पर घूम सकते हैं। इसका मतलब यह है कि वे न केवल रेडियल भार पर प्रतिक्रिया करते हैं, बल्कि थ्रस्ट भार पर भी प्रतिक्रिया करते हैं। बॉल बेयरिंग कैसे घूमती है यह थ्रस्ट लोड के कोण पर निर्भर करता है। बॉल बेयरिंग की बहुमुखी प्रतिभा उन्हें उन उपकरणों के लिए एक उत्कृष्ट विकल्प बनाती है जिनका उपयोग सख्त मानकों के लिए नहीं किया जाता है, जैसे कि खिलौने या घर के अन्य सामान।
कॉम्पैक्ट डिजाइन: इन्हें कम जगह की आवश्यकता होती है और इनका उपयोग छोटे प्रतिष्ठानों में किया जा सकता है।
चंचलता: रेडियल और अक्षीय (जोर) भार के लिए उपयुक्त।
कम रखरखाव: कम अक्षीय भार वाले अनुप्रयोगों में उनका सेवा जीवन लंबा होता है और उन्हें कम रखरखाव की आवश्यकता होती है।
बॉल बेयरिंग के नुकसान
भारी वजन सहने में असमर्थता: Although ball bearings have a smaller contact area with the load, meaning they experience much less stress, this also means the load becomes concentrated. In extreme cases, this can cause the ball bearings to deform, a precursor to complete failure. Therefore, ball bearings are usually only used in applications with smaller loads. For industrial grade equipment, roller bearings are preferred. A type of ball bearing, called a full complement ball bearing, fills the space between the inner and outer raceways with as many balls as possible. This type of bearing can handle higher loads by distributing the load over balls. However, full complement ball bearings are also susceptible to wear due to frequent contact between adjacent balls.
स्थायित्व: अत्यधिक भार के तहत विकृत हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप असर का जीवन छोटा हो सकता है।
संवेदनशीलता: susceptible to misalignment and shock loads.
रोलर बीयरिंग में बेलनाकार या शंक्वाकार रोलिंग तत्व होते हैं। इस बेयरिंग प्रकार को रोलर्स और रेसवे के बीच बड़े संपर्क क्षेत्र के कारण भारी रेडियल भार उठाने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
रोलर बीयरिंग प्रकार
निम्नलिखित सूची विभिन्न विशेषताओं और विशिष्ट अनुप्रयोगों के साथ विभिन्न रोलर बीयरिंग प्रकारों की रूपरेखा प्रस्तुत करती है। ये बीयरिंग वाहन के पहिये, भारी मशीनरी और उच्च भार-वहन क्षमता की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों जैसे विभिन्न परिदृश्यों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। जानने के लिए हमारा रोलर बेयरिंग अवलोकन लेख पढ़ें।
बेलनाकार रोलर बीयरिंग: बेलनाकार रोलर बीयरिंग में बेलनाकार रोलर्स होते हैं जो उनकी लंबाई के साथ समान आकार के होते हैं। ये बीयरिंग भारी रेडियल भार ले जाने के लिए उपयुक्त हैं और उच्च गति पर काम कर सकते हैं। बेलनाकार रोलर बीयरिंग आंतरिक या बाहरी रिंग पर फ्लैंज के बीच निर्देशित होते हैं। यहां तक कि जब मुक्त छल्ले हटा दिए जाते हैं, तब भी वे पिंजरे द्वारा गाइड रिंगों के साथ जुड़े रहते हैं। सबसे सामान्य प्रकार के बेलनाकार रोलर बीयरिंग में, मुक्त रिंग में कोई निकला हुआ किनारा नहीं होता है, ताकि कुछ सीमाओं के भीतर बीयरिंग रिंगों को एक दूसरे के सापेक्ष अक्षीय रूप से विस्थापित किया जा सके। यदि बेयरिंग घूम रही है, तो यह विस्थापन बिना किसी प्रतिरोध के होगा, बशर्ते विस्थापन की दर अपेक्षाकृत धीमी हो (उदाहरण के लिए शाफ्ट के थर्मल विस्तार के कारण विस्थापन)। बेलनाकार रोलर बीयरिंग का कम घर्षण उन्हें अपेक्षाकृत उच्च गति के लिए उपयुक्त बनाता है, और इन्हें अक्सर उच्च गति मशीन स्पिंडल में उच्च गति कोणीय संपर्क बॉल बीयरिंग के साथ संयोजन में उपयोग किया जाता है।
पतला रोलर बीयरिंग: पतला रोलर बीयरिंग में पतला रोलर्स और रेसवे होते हैं, जो उन्हें वाहन हब और अन्य उच्च-लोड अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाते हैं। पतला रोलर बीयरिंग सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला रोलर बीयरिंग है। वे बड़ी अक्षीय और रेडियल ताकतों का सामना कर सकते हैं। पतला रोलर बीयरिंग में एक बाहरी रिंग और एक आंतरिक रिंग होती है, जबकि बॉल बीयरिंग में एक बाहरी रिंग और एक आंतरिक रिंग होती है। पतला रोलर्स को कारतूस में इकट्ठा किया जा सकता है, लेकिन अपने सरलतम रूप में वे दो अलग-अलग घटक होते हैं, जबकि बॉल बेयरिंग को अलग किया जा सकता है, जो आमतौर पर एक स्व-निहित इकाई होती है।
पतला रोलर बीयरिंग सीधे पतला रोलर्स का उपयोग करते हैं जिनके अंतिम चेहरे आंतरिक रिंग पर गाइड निकला हुआ किनारा के संपर्क में होते हैं। रोलर टेपर और आंतरिक रिंग रोलर पथ में असर अक्ष पर एक सामान्य शीर्ष होता है। रोलर्स के किनारे पर लोडिंग को रोकने के लिए बाहरी रिंग को थोड़ा घुमावदार रोलर पथ जनरेटर के साथ डिज़ाइन किया गया है। यद्यपि रोलर्स और बाहरी रिंग के बीच निकटता कम हो गई है, बाहरी रिंग का तनाव आंतरिक रिंग की तुलना में छोटा है। आंतरिक रिंग के गाइड फ्लैंज में एक गोलाकार सतह होती है जिसके खिलाफ रोलर्स के बॉल सिरे दबते हैं। गोलाकार बीयरिंगों की तरह, निकला हुआ किनारा पर दबाव प्रभावी ढंग से रोलर्स का मार्गदर्शन करता है। टिमकेन, एफएजी, एनटीएन और एसकेएफ जैसे कुछ निर्माता रोलर के अंतिम चेहरे को सपाट बनाते हैं और फ्लैंज गाइड के चेहरे को शंक्वाकार बनाते हैं। फिर रोलर के सिरे केवल दो बिंदुओं पर रोलर फ्लैंज से संपर्क करते हैं।
क्योंकि पतला रोलर बीयरिंग अलग किया जा सकता है, वे आमतौर पर एक दूसरे के विपरीत लगाए जाते हैं ताकि एक बीयरिंग दूसरे के साथ समायोजित हो सके। समायोजन के बाद, बेयरिंग में एक निश्चित बहुत छोटा अंतर हमेशा छोड़ा जाएगा। शाफ्ट में तापमान परिवर्तन इस समायोजन को प्रभावित करता है और इस प्रकार असर निकासी को प्रभावित करता है। इसलिए, एकल पंक्ति पतला रोलर बीयरिंग आमतौर पर केवल तभी उपयोग किया जाता है जब दूरी कम होती है। पतला रोलर बीयरिंग में उच्च रेडियल भार वहन क्षमता के साथ-साथ एक दिशा में अक्षीय भार वहन करने की क्षमता होती है। जोर क्षमता रोलर्स के कोण पर निर्भर करती है। इस कोण (संपर्क कोण) के माप के रूप में, यह आमतौर पर 12 से 16 डिग्री होता है। कुछ हेवी-ड्यूटी टेपर्ड रोलर बीयरिंग में 28-30 डिग्री के संपर्क कोण होते हैं।
कई अनुप्रयोगों में, किसी भी दिशा में समान रूप से अक्षीय बलों का समर्थन करने के लिए बैक-टू-बैक जोड़े में पतला रोलर बीयरिंग का उपयोग किया जाता है। रेडियल और अक्षीय भार ले जाने के लिए ऑटोमोटिव व्हील बीयरिंग में पतला रोलर बीयरिंग का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। पतला रोलर बीयरिंग आमतौर पर हेवी-ड्यूटी अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है। कृषि, निर्माण और खनन उपकरण, एक्सल सिस्टम, गियरबॉक्स, इंजन मोटर्स और गियर रिड्यूसर, ड्राइवशाफ्ट, रेलवे एक्सलबॉक्स, डिफरेंशियल, पवन टर्बाइन और सभी प्रकार के ट्रेलरों सहित कई अलग-अलग उद्योग।
गोलाकार रोलर बीयरिंग: गोलाकार रोलर बीयरिंग में स्वचालित स्व-संरेखण कार्य होता है और यह भारी रेडियल भार और अक्षीय भार का सामना कर सकता है। वे गलत संरेखण या शाफ्ट विक्षेपण से जुड़े अनुप्रयोगों के लिए आदर्श हैं।
सुई रोलर बीयरिंग: सुई रोलर बीयरिंग में पतले, लंबे रोलर्स होते हैं और उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त होते हैं जहां रेडियल स्थान सीमित होता है लेकिन भार वहन करने की क्षमता की आवश्यकता होती है।
जोर रोलर बीयरिंग: थ्रस्ट रोलर बीयरिंग बड़े अक्षीय भार का सामना कर सकते हैं और अक्सर ड्रिलिंग रिग और एक्सट्रूडर जैसी भारी मशीनरी में उपयोग किए जाते हैं।
रोलर बीयरिंग के लाभ
भारी भार सहना: रोलर बीयरिंग द्वारा प्रदान किया गया बड़ा संपर्क क्षेत्र उन्हें विरूपण या विफलता के बिना बड़े भार का सामना करने की अनुमति देता है। यह रोलर बीयरिंग को भारी भार उठाने या अन्य अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किए गए औद्योगिक उपकरणों के लिए एक उत्कृष्ट विकल्प बनाता है जहां विफलता के लिए बहुत कम जगह होती है।
भिन्न-भिन्न डिज़ाइन: बॉल बेयरिंग के विपरीत, विभिन्न प्रकार के ऑपरेशन के लिए रोलर्स की ज्यामिति भिन्न हो सकती है। मानक बेलनाकार रोलर्स पूरी तरह से रेडियल भार के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, जो किसी भी जोर भार को संभालने की क्षमता की कीमत पर अधिक भार क्षमता प्रदान करते हैं।
सुई रोलर बीयरिंग बहुत छोटे व्यास वाले बेलनाकार रोलर्स का एक छोटा सा बदलाव है। इसका उपयोग उन अनुप्रयोगों में किया जाता है जहां रेडियल स्थान छोटा है। सुई रोलर्स भी बड़ी मात्रा में संपर्क क्षेत्र प्रदान करते हैं, लेकिन बहुत अधिक घर्षण और कंपन उत्पन्न करते हैं क्योंकि वे बहुत तेजी से घूमते हैं। इसलिए, इसका उपयोग केवल उन उपकरणों में किया जा सकता है जो कम गति पर चलते हैं और बड़ी मात्रा में कंपन का सामना कर सकते हैं।
पतला रोलर बीयरिंग पूरे सीधे सिलेंडर होने के बजाय एक छोर पर पतला होता है। यह रोलर बीयरिंग को सीमित थ्रस्ट भार का सामना करने की अनुमति देता है। रेडियल लोड और थ्रस्ट लोड का अनुपात जो एक पतला रोलर सहन कर सकता है, रोलर के कोण से निर्धारित होता है। 30 डिग्री तक स्वीकार्य है, लेकिन अधिकांश पतला रोलर्स का कोण 10 और 16 डिग्री के बीच होता है।
स्थायित्व: मजबूत और टिकाऊ, यह विरूपण के बिना भारी भार का सामना कर सकता है।
कम संवेदी: resistant to shock loads and misalignment than ball bearings.
रोलर बीयरिंग के नुकसान
Limited Ability to Handle Thrust Loads: Although there is an option to use tapered versions, the fact remains that roller bearings are not primarily designed for thrust loads. Therefore, the movement allowed by roller bearings is restricted. This reduces the versatility of roller bearings, which explains why they are less visible in domestic environments.
गलत संरेखण की संभावना: Bearings of any type, whether ball or roller, have a small amount of play between the bearing elements and the raceways. This internal clearance allows the bearing elements to move smoothly along the raceway. However, this also makes it possible for the bearing elements to deviate from their original position. Ball bearings are tolerant of angular misalignment. This is especially true for roller bearings. While ball bearings can handle misalignment up to 0.004 inches, cylindrical roller bearings may already have difficulty rotating when misalignment exceeds 0.001 inches. This means roller bearings need to be designed with greater precision, making them difficult and expensive to manufacture.
आकार: Typically larger and require mechanical space.
रखरखाव: frequent maintenance may be required, especially in high-speed applications due to increased friction.
बॉल बेयरिंग बनाम रोलर बेयरिंग के बीच अंतर
बॉल बेयरिंग और रोलर बेयरिंग दोनों को रेडियल और अक्षीय भार का समर्थन करते हुए घूर्णी घर्षण को कम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। रोलर बेयरिंग और बॉल बेयरिंग के बीच मूल अंतर उनके मूल डिज़ाइन में है। रोलर बेयरिंग और बॉल बेयरिंग के बीच मुख्य अंतर यह है कि रोलिंग तत्व एक रोलर या बॉल है। बॉल बेयरिंग और रोलर बेयरिंग की तुलना करते समय, कई कारक काम में आते हैं।
Due to their lower coefficient of friction, ball bearings are generally suitable for applications requiring high speed operation.
रोलर बीयरिंग का संपर्क क्षेत्र बड़ा होता है और यह भारी रेडियल लोड अनुप्रयोगों के लिए आदर्श होते हैं।
छोटे संपर्क क्षेत्र के कारण, बॉल बेयरिंग की भार क्षमता रोलर बेयरिंग की तुलना में कम होती है।
Ball bearings deform less under load, making them suitable for precision applications.
चयन करने का मापदंड
किसी विशिष्ट एप्लिकेशन के लिए सही बियरिंग का चयन इष्टतम प्रदर्शन और सेवा जीवन के लिए महत्वपूर्ण है। चयन मानदंड मुख्य रूप से निम्नलिखित दो मानदंडों पर आधारित हैं:
लोड प्रकार और क्षमता: बियरिंग्स को विशिष्ट भार का सामना करने में सक्षम होना चाहिए, चाहे रेडियल, अक्षीय या भार का संयोजन। रोलर बेयरिंग का उपयोग आमतौर पर भारी रेडियल भार के लिए किया जाता है, जबकि बॉल बेयरिंग का उपयोग हल्के भार के लिए किया जाता है।
गति की आवश्यकता: एप्लिकेशन की रनिंग स्पीड एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। बॉल बेयरिंग अपने कम घर्षण प्रतिरोध के कारण उच्च गति अनुप्रयोगों के लिए पहली पसंद हैं। बॉल बीयरिंग आमतौर पर उन अनुप्रयोगों के लिए बेहतर अनुकूल होते हैं जिन्हें उच्च गति रोटेशन की आवश्यकता हो सकती है। स्टार्टअप और ऑपरेशन के दौरान उनमें घर्षण का गुणांक कम होता है, जिसका अर्थ है कि वे कम प्रतिरोध के साथ उच्च गति तक पहुंच सकते हैं।
Roller bearings, on the other hand, are better suited for applications requiring higher load capacities. This is because line contact (as opposed to point contact in ball bearings) allows the load on the bearing to be distributed widely. In terms of efficiency, ball bearings tend to have a slight advantage in minimizing friction at high speeds. However, due to their design, roller bearings can handle larger loads efficiently.
निष्कर्ष
बियरिंग्स का उपयोग दशकों से किया जा रहा है और निस्संदेह औद्योगिक, वाणिज्यिक और घरेलू वातावरण में सबसे महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग घटकों में से एक है। वे सुचारू और लगातार घूर्णी गति प्रदान करते हैं और घर्षण के कारण होने वाली टूट-फूट को रोकते हैं। बॉल बेयरिंग और विभिन्न प्रकार के रोलर बीयरिंग वे सभी हैं जिनकी किसी को भी उन घटकों के बीच एक हटाने योग्य कनेक्शन प्रदान करने की आवश्यकता होती है जिन्हें किसी भी अक्ष के साथ घूमने की आवश्यकता होती है।