ابعاد بیرینگ ها و عمر مفید آن ها
در بسیاری از موارد مربوط به انتخاب بلبرینگ در طول طراحی اولیه یک ماشین، به دست آوردن یک عمر درجه بندی رضایت بخش مهم ترین نکته است. اندازه شفت معمولاً ابتدا بر اساس تنش کاری مجاز و انحراف تعیین می شود. این سوراخ های بلبرینگ را ایجاد می کند. خوشبختانه برای طراح تجهیزات، بلبرینگ های استاندارد را می توان با O.D. ها و عرض های مختلف برای اندازه حفره مشخص یافت. همانطور که حجم پوشش یاتاقان با O.D افزایش می یابد. و عرض، ظرفیت دینامیکی بر این اساس افزایش می‌یابد که باعث افزایش عمر رتبه‌بندی می‌شود.
هنگامی که بارها و سرعت ها مشخص شد، اکنون این سوال مطرح می شود که “چند ساعت عمر رتبه بندی برای یک بلبرینگ خوب لازم است؟” گاهی اوقات، این یا توسط استانداردهای خاص صنعت یا خط مشی شرکت بر اساس صنعت و انتظارات مشتری بیان می شود. ممکن است در یک صنعت کاملاً قابل قبول باشد که کاربر نهایی تجهیزات خود را تعمیرات اساسی کند، یاتاقان ها را هر سال یک بار تعویض کند. در صنعت دیگری، ممکن است انتظار داشته باشد که یاتاقان ها حداقل ده سال دوام بیاورند. همچنین باید در هنگام تعیین مقدار حداقل عمر درجه بندی مورد نظر در نظر گرفته شود که این تجهیزات چند بار در حال استفاده هستند.
بلبرینگ آمریکایی عمدتاً یاتاقان های سنگین تولید می کند که در صنایع مختلف در ایران و سراسر جهان استفاده می شود. یاتاقان‌های کلاس صنعتی ما نه تنها باید عمر طولانی را بر اساس معیار غلتشی داشته باشند، بلکه باید از نظر ساختاری در برابر ضربه‌ها، اضافه بارها و گشت‌های گاه به گاه با سرعت بالا کنار هم باقی بمانند. طراحی هر یاتاقان سنگین برای این منظور بهینه شده است.
انواع مختلف بلبرینگ
- رولبرینگ استوانه ای
- غلتک مخروطی
- رولبرینگ کروی
- بلبرینگ رانش
- بلبرینگ سفارشی
ظرفیت دینامیکی باربری
ظرفیت دینامیکی باربری، C، به عنوان بار شعاعی ثابتی تعریف می‌شود که یک یاتاقان غلتشی از نظر تئوری می‌تواند برای یک عمر درجه بندی اولیه یک میلیون دور تحمل کند. ظرفیت دینامیکی باربری برای پیش‌بینی عمر رتبه‌بندی هر یاتاقان در بارگذاری و سرعت چرخشی پیش‌بینی‌شده‌اش استفاده می‌شود. به طور کلی، یک یاتاقان فقط باید در معرض حداکثر بار عملیاتی برابر با نصف ظرفیت دینامیکی باربری آن باشد. روش محاسبه ظرفیت دینامیکی باربری توسط انجمن هایی مانند انجمن سازندگان بلبرینگ آمریکا (ABMA) و سازمان بین المللی استانداردسازی (ISO) تعریف شده است. فرمول ها از ابعاد داخلی مسیرهای بلبرینگ و عناصر نورد آنها استفاده می کنند.
ظرفیت استاتیک
ظرفیت باربری استاتیک، Co، حداکثر باری است که می‌توان به طور ایمن روی یک یاتاقان غیر چرخشی اعمال کرد که باعث اختلال در عملیات یاتاقان بعدی نمی‌شود. این بر اساس تنش تماس محاسبه شده در مرکز عنصر نورد با بیشترین بارگذاری است، جایی که با مسابقه داخلی تماس می گیرد. این سطوح تنش برای سه نوع یاتاقان عبارتند از:
بارهای ترکیبی شعاعی و رانشی
تمام بلبرینگها، غلتک‌های مخروطی و غلتک‌های کروی قادر به تحمل بار محوری قابل توجهی هستند. “بار تحمل معادل”، P، که در فرمول عمر رتبه بندی استفاده می شود، باید زمانی محاسبه شود که بارهای شعاعی و محوری ترکیب شوند. این محاسبه می تواند تا حدودی پیچیده باشد زیرا به بزرگی نسبی بارهای شعاعی و رانشی به یکدیگر و زاویه تماس ایجاد شده توسط یاتاقان بستگی دارد. نشان دادن تمام روش های محاسبه P برای همه انواع بلبرینگ نشان داده شده بسیار دشوار است. برای یاطاقان غلتکی مخروطی، ضریب رانش “K” استفاده می شود.
رولربرینگ‌های استوانه‌ای شعاعی که دارای فلنج‌های متضاد بر روی سطوح داخلی و خارجی خود هستند، توانایی محدودی برای تحمل بار رانش از طول غلتک‌ها دارند. آنقدر محدود است که ما به کاربران توصیه نمی کنیم عمدا این کار را انجام دهند. بارگذاری رانش قابل قبول استفاده از انتهای غلتک و فلنج برای رانش متناوب و اهداف مکان یابی است. از آنجایی که هر بار رانشی عمود بر بار شعاعی است و از سطوح تماس یاتاقان متفاوتی استفاده می کند، عاملی در محاسبه عمر یاتاقان نیست.
بارها و سرعت های مختلف بیرینگ ها
بسیاری از برنامه‌ها با بار یا سرعت ثابت کار نمی‌کنند، و انتخاب یاتاقان‌ها برای یک عمر رتبه‌بندی مشخص در ساعت بر اساس بدترین شرایط کاری ممکن است غیراقتصادی باشد. اغلب، یک چرخه وظیفه را می توان برای شرایط عملیاتی مختلف (بار و سرعت) و درصد زمان در هر یک تعریف کرد. یک وضعیت مرتبط نیز در برخی از ماشین ها که یک حرکت رفت و برگشتی ایجاد می کنند، رخ می دهد. در چنین مواردی، یک چرخه کاری کامل در یک دور یاتاقان رخ می دهد. علاوه بر این، این دو نمونه را می توان برای چندین شرایط عملیاتی پیش بینی شده با حرکت رفت و برگشتی و بارهای اوج و سرعت های مختلف ترکیب کرد. محاسبه عمر رتبه‌بندی زمانی که بارها و سرعت‌ها متفاوت هستند، ابتدا شامل محاسبه عمر رتبه‌بندی L10 در هر شرایط عملیاتی چرخه کار می‌شود. در مرحله بعد، فرمول زیر برای ترکیب زندگی L10 فردی به یک عمر درجه بندی برای چرخه کامل کار استفاده می شود.
