بعضی از اجزای موجود در سیستم فنی خودرو، قطعاتی هستند که در زمینه های دیگر صنعت نیز کاربرد دارند. به همین دلیل نام انها برای صنعتگران، تعمیرکاران و مکانیک ها آشنا می باشد. بررسی وظایف این اجزا و نقش آنها در سیستم فنی خودروها از اهمیت بالایی برخوردار است.
یکی از این قطعات، بلبرینگ می باشد. بلبرینگ یک جزء اصلی در ماشین آلات است و در بیشتر ابزاری که روزانه استفاده می شوند، قرار دارد. این جزء اصلی دارای انواع و کارآیی های متفاوتی در ماشین آلات صنعتی می باشد. در این مقاله به بلبرینگ چیست و چه کاربردی دارد؟ می پردازیم. با ما همراه باشید.
بلبرینگ چیست؟
بلبرینگ یا ball bearing به معنای توپ های حامل و یکی از انواع یاتاقان های تماس غلتشی است که به آن بلبرینگ ساچمه ای نیز می گویند.این قطعه یکی از لوازم بیل مکانیکی به حساب می آید. بلبرینگ در هر وسیله ای که می چرخد به کار می رود تا از ایجاد اصطکاک و سایش سطح در حال چرخش روی هم جلوگیری کند. بعنوان مثال، چرخش اجسام سنگین و حرکت آنها مانند چرخ های اتومبیل به واسطه بلبرینگ امکان پذیر است. بلبرینگ در قسمت های مختلف خودرو که امکان ایجاد اصطکاک وجود دارد مانند دینام، پلوس، گیربکس، فرمان، چرخ، اکسل و دنده هرزگرد به کار می رود. این قطعه ساچمه های گرد دارد و وظیفه اصلی آن، تحمل میزان بارهایی است که به محورهای دورانی وارد می شوند.
انواع بلبرینگ
بلبرینگ ها انواع مختلفی دارند. در اصلی ترین دسته بندی به دو نوع بلبرینگ و رولبرینگ تقسیم می شوند که هر دو در دسته یاتاقان های چرخشی قرار می گیرند. اما از مهمترین انواع بلبرینگ عبارتند از:
1- بلبرینگ شیار عمیق
کاربردی ترین و متداول ترین بلبرینگ در بازار است. در هر رینگ این نوع بلبرینگ، یک شیار عمیق دایره ای با شعاعی برابر شعاع ساچمه وجود دارد. به دلیل وجود شیار و ایجاد سطح تماس بالا بین ساچمه ها و رینگ ها، موارد استفاده ی زیادی دارند. این شیار توان تحمل بارهای شعاعی و محوری را در دو جهت دارد و برای سرعت های بالا مناسب است. بلبرینگ شیار عمیق دارای ساختمان ساده بوده و نگهداری و تعویض آن، آسان می باشد. این نوع بلبرینگ به دو صورت تک ردیف و دو ردیف تولید می شود که مدل تک ردیف آن، محبوب ترین و کاربرد ترین طرح در بین تمام بلبرینگ ها است. بلبرینگ تک ردیف، غیر قابل تفکیک با طراحی بسیار ساده بوده و قابلیت عملکرد در سرعت های دورانی بسیار بالا را دارد. در عین حال، هزینه حفظ و نگهداری آن نیز پایین است.
2- بلبرینگ شعاعی
این نوع بلبرینگ تحمل بار و سرعت خوبی دارد و به چند دسته تقسیم می شود. اما در بین انواع آنها تنها بلبرینگ شیار عمیق در خودروسازی مورد استفاده قرار می گیرد. در این نوع بلبرینگ ساچمه های غلتکی درون شیاری هم قطر خود قرار دارند که درون رینگ ها تعبیه می شوند. این شیار درون رینگ، سطح تماس ساچمه ها و رینگ ها را افزایش داده و توان تحمل بارهای شعاعی را در آنها افزایش می دهد. در بلبرینگ شعاعی از قفسه های دو تکه برنجی یا پلاستیکی استفاده می شود. روغن هیدرولیک نیز درون شیارها و بین ساچمه ها و قفسه ها را پر می کند. از مزایای این نوع بلبرینگ می توان به حفظ سرعت، کاهش چشمگیر اصطکاک و تحمل بار شعاعی اشاره نمود.
3- بلبرینگ تماس زاویه ای
ساختار این نوع بلبرینگ شبیه به نوع شیاری است. با این تفاوت که، رینگ داخلی و خارجی آن به طور نسبی با هم جابجا می شوند. این خصوصیت باعث شده که بلبرینگ تحمل بار محوری و شعاعی را به طور همزمان داشته باشد. بلبرینگ تماس زاویه ای در گیربکس خودروها کاربرد دارد و در انواع مختلف 15، 25 و 40 درجه تولید می شود. در این نوع بلبرینگ هر چه مقدار زاویه تماس بیشتر باشد، قدرت تحمل بار محوری افزایش می یابد.
4- بلبرینگ کف گرد
بلبرینگ کف گرد، نیروهای محوری بالا را تحمل می کند. این نوع بلبرینگ در دو نوع یک طرفه و دو طرفه تولید می شود که بر اساس جهت تحمل بار آنها را نام گذاری کرده اند. به این صورت که بلبرینگ کف گرد دو طرفه، قادر به تحمل بار محوری از بالا و پایین است. اما بلبرینگ کف گرد یک طرفه، فقط از یک سمت بار محوری را تحمل می کند.
5- بلبرینگ ساچمه مخروطی
استفاده از این نوع بلبرینگ که در واقع نوعی رولبرینگ به حساب می آید، در چرخ خودروها رایج است. البته در خودروهای سرعتی به دلیل سرعت پایین رولبرینگ ها، معمولا توسط بلبرینگ های شیار عمیق دو ردیفه جایگزین می شوند. اما به دلیل توان پایین تر آنها در تحمل فشارها و بارهای مرکب، در خودروهای سنگین از بلبرینگ ساچمه مخروطی استفاده می گردد. همچنین در کامیون ها و خودروهای باری به دلیل بار محوری زیادی که روی چرخ ها وارد می شود، رولبرینگ های غلتکی زاویه دار مورد استفاده قرار می گیرد.
بلبرینگ چه کاربردی دارد؟
کاربرد و استفاده از بلبرینگ ها در مکانیک و صنعت بسیار وسیع است. بلبرینگ قابلیت تحمل میزان بارهای ترکیبی (شعاعی و محوری) را تا حد کمی دارد. اگر میزان بار وارده سنگین باشد، بلبرینگ ها تغییر حالت داده و خرد می شوند. درنتیجه استفاده از آن برای بارهای سنگین گزینه مناسبی نمی باشد. کاربرد اصلی بلبرینگ، برای تنظیم حرکت و کاهش اصطکاک در قسمت متحرک یک وسیله است. عملکرد اصلی این قطعه، اتصال دو عضو متحرک یک دستگاه یا وسیله به گونه ای است که مقاومت و اصطکاک در برابر حرکت به حداقل برسد. به طور کلی، کاربرد ها و وظایف بلبرینگ عبارتند از:
1- کمک به انتقال قدرت بین قطعات
به این ترتیب که بلبرینگ شرایط چرخش برخی قطعات را روی هم فراهم آورده و در عین ممانعت از ایجاد اصطکاک در انتقال نیرو بین این قطعات موثر است.
2- جلوگیری از ایجاد اصطکاک
بلبرینگ علاوه بر اینکه با این کار، از استهلاک قطعات جلوگیری می کند، مانع از هدر رفتن انرژی تحت تاثیر گرما و اصطکاک ایجاد شده می شود.
3- پیشگیری از سایش قطعات و سطوح
به کمک بلبرینگ از تماس های تحلیلی و ایجاد خوردگی بین سطوح پیشگیری می شود. بنابراین قطعات دچار آسیب های ناشی از ساییدگی نمی شوند.
اجزای تشکیل دهنده بلبرینگ
بلبرینگ ها، قطعات کوچکی هستند اما از اجزای متعددی تشکیل می شوند که به ظرافت کنار هم چیده شده و نقشی مهم و بزرگ را در خودرو و دیگر ماشین آلات صنعتی ایفا می کنند. این اجزا در چهار بخش اصلی خلاصه می شوند که عبارتند از:
• کنس یا رینگ
هر بلبرینگ دو رینگ داخلی و خارجی دارد که اجزای دیگر این قطعه را از دو سمت در بر می گیرد. رینگ ها معمولا از آلیاژهای مقاوم فولاد ساخته می شوند.
• ساچمه یا رول
اجزای غلتکی بلبرینگ هستند که در واقع با چرخش خود حرکت بلبرینگ را ممکن می سازند. ساچمه ها نیز عموما از جنس فولاد می باشند.
• قفسه (cage)
بخشی که ساچمه ها را در بر گرفته و از تماس آنها با یکدیگر جلوگیری می کند. ضمن اینکه مانع از حرکت افقی و جانبی رول ها می شود. قفسه ها را از جنس فیبر، فولاد یا برنج می سازند.
• کاسه نمد
بین رینگ ها و قفسه قرار می گیرد. ممکن است در هر دو سمت قفسه و بین رینگ داخلی و خارجی باشد و یا تنها بین رینگ داخلی و قفسه استفاده شود. وظیفه کاسه نمد بلبرینگ، ممانعت از خروج روغن هیدرولیک درون قفسه ها و بین رول ها، به بیرون می باشد. این قطعه نوعی عایق در برابر نفوذ آب به درون بلبرینگ نیز به حساب می آید.
طرز کار بلبرینگ
بلبرینگ توان تحمل هر دو نوع بارهای شعاعی و محوری را دارد. این بار از لایه خارجی به رول ها منقل شده و سپس به سمت لایه داخلی می رود. به این ترتیب که فشار حاصل از اصطکاک به رینگ بیرونی وارد می شود. این نیرو که به ساچمه ها منتقل شده، در اثر چرخش آنها کاهش یافته و به صورت کنترل شده به رینگ داخلی ارسال می گردد. در واقع حرکت نرم ساچمه ها درون قفسه ها که به کمک روغن هیدرولیک درون بلبرینگ نرم تر و راحت تر نیز می شود، باعث حرکت راحت تر رینگ‌ها شده و چرخش قطعات چرخشی متصل به بلرینگ ها را نیز ساده تر می کند. در این قسمت سرعت و توان تحمل بار بلبرینگ تغییر می نماید. در بلبرینگ هایی که در آنها از ساچمه غلتکی استفاده می شود به دلیل کوچک بودن سطح تماس و مقطع رول ها با رینگ ها، سرعت حرکت بالاتر رفته اما توان تحمل بار کاهش می یابد. اما در بلبرینگ هایی که در آنها از رول های استوانه یا بالشتی استفاده می شود، سرعت کاهش یافته و استقامت بلبرینگ بالا می رود. رول های مخروطی نیز سرعت حرکت را در یک سمت بیشتر کرده و توان تحمل بار را در سمت دیگر بلبرینگ افزایش می دهند. از آنها در مواردی که نیاز به سرعت و مقاومت متفاوت در دو سمت قطعات چرخی است استفاده می شود.
قیمت بلبرینگ
قیمت بلبرینگ به عوامل مختلفی بستگی دارد. از جمله انها می توان به نوع بلبرینگ، برند، کاربرد آن، نوع خودرو، مواد اولیه در ساخت آن، نوسانات ارز و ... اشاره نمود.
سخن پایانی
بلبرینگ از جمله قطعات مهم و کاربردی در صنایع مختلف است که وظیفه اصلی آن، جلوگیری از ایجاد اصطکاک در بین قطعات می باشد. همچنین بارهای وارده بر محورها را تعلیق و تحمل می کند. این قطعه در صنایع مختلفی مانند بسته بندی مواد غذایی، چاپ و ماشین آلات، حمل و نقل، صنایع تولید انواع موتور‌ها به خصوص موتور‌های الکتریکی، صنعت بزرگ و حساس نظامی کاربرد دارد. استفاده از بلبرینگ، امری ضروری بوده و می توان گفت بدون استفاده از آن، بسیاری از صنایع با مشکلات جدی و هزینه های جبران ناپذیری مواجه می شوند.
