لقی داخل بلبرینگ چیست؟ بررسی جامع علل و نحوه محاسبه لقی

لقی داخل بلبرینگ یکی از جنبه‌های حیاتی در طراحی و عملکرد بلبرینگ‌هاست که تأثیر مستقیمی بر کارایی و دوام این سیستم‌های مهم دارد. لقی، به آزادی حرکت حلقه‌های بلبرینگ اطلاق می‌شود و عوامل متعددی بر این آزادی حرکت تأثیر می‌گذارند.

در این مقاله از شرکت تجهیزات صنعتی آرتارول، قصد داریم به بررسی جامع علل و نحوه محاسبه لقی داخل بلبرینگ بپردازیم. لقی داخلی بلبرینگ یکی از پارامترهای مهم است که بر پایداری عملکرد، میزان ارتعاش، سطح نویز تولیدی و حتی تولید گرما در طول عملکرد بلبرینگ‌ها تأثیرگذار است. در این راستا، ابتدا به تعریف لقی داخلی بلبرینگ و اهمیت آن پرداخته و سپس عوامل متعددی که بر این پارامتر تأثیر می‌گذارند، مورد بررسی قرار می‌گیرند. انطباق حلقه داخلی و حلقه بیرونی، تفاوت دما بین اجزای بلبرینگ، و تأثیر تنش‌های فشاری در حین عملکرد بر لقی داخلی، از جمله مواردی هستند که در این مقاله بررسی می‌شوند.

سپس به روش‌های محاسبه لقی داخلی بلبرینگ پرداخته خواهد شد. فرمول‌ها و روش‌های متداول جهت اندازه‌گیری این پارامتر حیاتی مورد بررسی قرار می‌گیرند. همچنین، نکات مهمی که در انتخاب لقی داخلی برای بلبرینگ‌ها باید در نظر گرفته شوند، مورد بررسی و برش‌های عملی برای بهینه‌سازی این پارامتر ارائه خواهند شد. در نهایت، این مقاله به اهمیت اندازه‌گیری و محاسبه صحیح لقی داخلی برای بهبود عملکرد بلبرینگ‌ها و افزایش دوام آنها تأکید می‌کند.

لقی بلبرینگ چیست؟

لقی بلبرینگ به عنوان فضایی درون حلقه داخلی یا بیرونی تعریف می‌شود که در هنگام تثبیت یک حلقه دیگر، قابلیت حرکت دارد. این حرکت می‌تواند به دو صورت شعاعی و محوری باشد؛ اگر در جهت شعاعی باشد، به آن لقی داخلی شعاعی گفته می‌شود و اگر در جهت محوری باشد، لقی داخلی محوری نامیده می‌شود. عملکرد بلبرینگ‌ها به طور قابل توجهی به لقی داخلی در هنگام استفاده بستگی دارد که به آن “لقی کار” هم گفته می‌شود. لقی نامناسب می‌تواند منجر به خستگی غلتک، تولید گرما، صدا یا لرزش گردد.

برای اندازه‌گیری لقی داخلی بلبرینگ‌ها، به طور کلی از یک بار مشخص برای به دست آوردن مقادیر پایدار استفاده می‌شود. مقادیر فاصله اندازه‌گیری شده بر اساس تغییر شکل الاستیک ناشی از بارهای مختلف بیشتر از فاصله اصلی است. در بلبرینگ‌های رولی، تغییر شکل الاستیک بسیار کوچک است و فاصله قبل از نصب به عنوان فاصله اصلی تعریف می‌شود.

انتخاب درست بلبرینگ برای عملکرد صحیح دستگاه بسیار حیاتی است. این انتخاب با تعیین نوع بلبرینگ مورد نیاز شما شروع می‌شود؛ بین بلبرینگ‌های ساده و حاوی عناصر غلتکی تفاوت وجود دارد. بلبرینگ‌های دارای عناصر غلتکی برای بارهای بزرگتر مناسب هستند و به دلیل عملکرد غلتشی، اصطکاک و لغزش کمتری دارند. بعد از نوع بلبرینگ، بسته به نوع کاربرد، بلبرینگ را با جهت بار مناسب انتخاب می‌کنید. انتخاب کد C در بلبرینگ نشان‌دهنده میزان لقی داخلی آن است که بسیار اهمیت دارد. لقی داخلی بلبرینگ در حین کار باید حداقل ممکن باشد، بنابراین تمام عوامل موثر بر کارکرد بلبرینگ باید در نظر گرفته شوند.

معرفی لقی داخل بلبرینگ‌

لقی داخل بلبرینگ‌، در واقع آزادی حرکت بین دو حلقه بلبرینگ است. این آزادی حرکت، فاصله‌ای است که یک حلقه می‌تواند نسبت به حلقه دیگر حرکت کند، اندازه‌گیری شعاعی یا محوری را در نظر می‌گیرد. بازی بلبرینگ شعاعی عمدتاً عمود بر محور مرکزی حلقه‌ها اندازه‌گیری می‌شود، در حالی که بازی بلبرینگ محوری، اندازه‌گیری در امتداد محور مرکزی را مد نظر دارد. این اندازه‌گیری‌ها از یک موقعیت دور به موقعیت دیگر صورت می‌گیرد، اما حین این اندازه‌گیری، بلبرینگ تحت بار نیست. برای دانستن دقیق فاصله داخلی بلبرینگ، باری باید بر آن قرار داده شود. تفاوت بین اندازه‌گیری هندسی قبل از بارگذاری (لقی هندسی بلبرینگ) و اندازه‌گیری واقعی بلبرینگ در حال کار (لقی نظری بلبرینگ) وجود دارد.

هنگامی که بلبرینگ بارگذاری می‌شود، حلقه‌های داخلی فشرده می‌شوند و حلقه‌های بیرونی کشیده می‌شوند که باعث تغییر شکل الاستیکی می‌شود و این تغییرات تاثیر مستقیمی بر بازی بلبرینگ داخلی دارد. همچنین، انبساط حرارتی هم می‌تواند بر فاصله داخلی بلبرینگ تأثیر بگذارد و باعث کاهش ابعاد بلبرینگ می‌شود.

حداکثر لقی داخل بلبرینگ

حداکثر لقی تئوری بلبرینگ برای بیرینگ‌ها بسیار حیاتی است و نقش مهمی در کارکرد صحیح دستگاه‌ها دارد. مقدار واقعی لقی داخلی بیرینگ باید به حداقل ممکن (تا چند میکرون) یا حتی به صفر، تحت بار و پس از مونتاژ برسد. این امر به تنظیمات دقیق بلبرینگ و فرآیند مونتاژ بستگی دارد تا کاهش حداکثر لقی تئوری بلبرینگ به حداقل خود برسد.

تعدادی از عوامل مهم که بر میزان صحیح بازی بلبرینگ تأثیر می‌گذارند عبارتند از:

1. کاربرد بلبرینگ:
نوع و ماهیت کاربرد بلبرینگ، از جمله سرعت چرخش، بار متغیر و شرایط محیطی، تأثیر زیادی بر انتخاب بلبرینگ و حداکثر لقی دارد.

2. دمای دستگاه و بلبرینگ:
دما نیز یک عامل حیاتی است که بر انتخاب بلبرینگ و حداکثر لقی تئوری آن تأثیرگذار است. دمای بالا یا پایین می‌تواند خواص مواد بلبرینگ را تغییر داده و لقی را تحت تأثیر قرار دهد.

3. کاربردهای شفت و قفسه:
ویژگی‌های شفت و قفسه نیز بر انتخاب بلبرینگ و حداکثر لقی تئوری آن تأثیر دارد. ابعاد و شکل شفت، جنس قفسه، و شرایط محیطی از جمله عوامل مهمی هستند که در نظر گرفته می‌شوند.

با توجه به این عوامل تأثیرگذار، انتخاب دقیق کد C بلبرینگ امری حیاتی است. انجام محاسبات دقیق برای لقی تئوری بلبرینگ، از مراحل ابتدایی تا انتخاب نوع بلبرینگ، نقش مهمی در اطمینان از کارکرد بهینه و مطمئن دستگاه‌ها دارد.

راهنمای درجه بندی لقی داخلی بلبرینگ

کدهای C در بیرینگ‌ها یک سیستم استاندارد مرتبط با کدگذاری و مشخصه‌های فنی مختلف بلبرینگ‌ها می‌باشد. این کدها، اطلاعات مهمی را از جمله مواد ساخت، روانکاری، و به تبع آن، لقی داخلی بلبرینگ‌ها را ارائه می‌دهند. در اینجا پنج کد C رایج برای توصیف عملکرد بلبرینگ داخلی وجود دارد: C1، C2، C3، C4 و C5. هرکدام از این کدها معیاری خاص از لقی داخلی بلبرینگ را نمایان می‌سازند.

1. C1 – کمترین لقی:
این کد، بلبرینگ را با کمترین میزان لقی داخلی ارائه می‌دهد. معمولاً در بلبرینگ‌هایی که نیاز به کارایی بسیار بالا و کمترین انرژی از دست رفته دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

2. C2 – لقی کمتر از حالت عادی:
این کد بلبرینگ را با لقی کمتر از حالت عادی ارائه می‌دهد. معمولاً در بلبرینگ‌هایی که در شرایط خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرند، به‌عنوان یک گزینه ویژه در نظر گرفته می‌شود.

3. C3 – حاشیه اضافی عادی:
این کد به عنوان یک گزینه عادی برای بلبرینگ‌ها تلقی می‌شود و حاشیه اضافی لقی متوسط را ارائه می‌دهد. بلبرینگ‌های C3 به‌طور عمده در بسیاری از کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرند و به عنوان یک گزینه استاندارد در نظر گرفته می‌شوند.

4. C4 – لقی بیشتر از C2:
این کد بلبرینگ را با لقی بیشتر از حالت C2 نشان می‌دهد و برای شرایطی که نیاز به مقاومت بالا در برابر لغزش دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

5. C5 – لقی بیشتر از C4:
C5 نشان‌دهنده بلبرینگ با لقی بیشتر از C4 است، که در شرایط سخت و نیاز به مقاومت بسیار بالا در برابر خستگی مکانیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در کل، انتخاب کد C مناسب بر اساس نیازهای خاص و شرایط کاربردی بلبرینگ انجام می‌شود تا به بهینه‌ترین عملکرد و عمر مفید بلبرینگ دست یابیم.

علل ایجاد لقی داخل بلبرینگ‌ها

لقی داخلی بیرینگ یکی از مهم‌ترین عوامل در عملکرد و کارایی بلبرینگ است که تحت تأثیر عوامل متعددی قرار می‌گیرد. این عوامل تأثیرگذار بر لقی داخلی بیرینگ عبارتند از:

1. انطباق حلقه داخلی: حلقه داخلی کمی کوچکتر از محور خود است، که در نتیجه در حین کار حلقه داخلی منبسط و حلقه بیرونی منقبض می‌شود.

2. انطباق حلقه بیرونی: وقتی حلقه بیرونی بار استاتیک را حمل می‌کند، نیروی فشاری بر روی حلقه داخلی ایجاد می‌شود یا برعکس. این اختلاف باعث منبسط یا منقبض شدن حلقه‌ها می‌شود.

3. تفاوت دما بین حلقه‌ها: افزایش دما در طول بلبرینگ همراه با تغییرات دمای اجزای غلتنده ایجاد می‌کند که بر انبساط حلقه‌ها تأثیر می‌گذارد.

این عوامل به طور مستقیم بر بازی بلبرینگ داخلی تأثیر می‌گذارند که می‌توان با فرمول زیر محاسبه کرد:

\[ δt = α Δt De \]

در این فرمول:

– \( δt \) نشان‌دهنده کاهش لقی بیرینگ شعاعی به دلیل اختلاف دما بین حلقه داخلی و خارجی است.
– \( α \) ضریب انبساط حرارتی خطی برای فولاد بلبرینگ است.
– \( Δt \) اختلاف دما بین حلقه داخلی و خارجی بلبرینگ (در ⁰C) است.
– \( De \) قطر کانال خارجی حلقه است، که برای بلبرینگ‌های مختلف مقادیر متفاوتی دارد.

انتخاب مناسب کد C برای بلبرینگ‌ها بسیار حائز اهمیت است. اندازه لقی داخل بیرینگ به طور قابل توجهی بر عملکرد و دوام بلبرینگ‌ها تأثیر می‌گذارد، شامل میزان ارتعاش، صدا و تولید حرارت در دستگاه. بنابراین، محاسبه و انتخاب لقی داخلی بیرینگ موثر، انتخاب صحیح کد C برای بلبرینگ‌ها را تضمین می‌کند.

انواع لقی بلبرینگ‌ها

بلبرینگ‌ها و رولبرینگ‌ها دارای انواع مختلفی از لقی‌ها هستند که قبل از نصب، بعد از نصب، و در حین کارکرد ممکن است متفاوت باشند. برای توضیح این موضوع، سه تعریف زیر وجود دارد:

1) لقی اولیه بلبرینگ یا Initial internal clearance: این لقی داخل بلبرینگ است که قبل از نصب آن اندازه‌گیری می‌شود.

2) لقی نصب بلبرینگ یا Mounted clearance: این لقی داخلی بلبرینگ است که بعد از نصب روی قطعه مورد نظر و قبل از شروع به کار دستگاه اندازه‌گیری می‌شود.

3) لقی حین کار بلبرینگ یا Operating clearance: این لقی داخلی بلبرینگ است که وقتی بلبرینگ به دمای کاری پایدار می‌رسد، اندازه‌گیری می‌شود.

در بسیاری از کاربردهای صنعتی، لقی اولیه بلبرینگ بزرگتر از لقی نصب بلبرینگ است. دلیل این امر معمولا به دو عامل زیر باز می‌گردد:

1) انطباق تداخلی یا interference fits: این تطابق با شفت و/یا هوزینگ بلبرینگ مرتبط است.

2) انبساط حرارتی رینگ‌های بلبرینگ و اجزای سازنده: این انبساط حرارتی نیز به لقی اولیه بلبرینگ تأثیر می‌گذارد.

این انواع لقی‌ها در بلبرینگ‌ها و رولبرینگ‌ها نقش مهمی در عملکرد و کارایی آن‌ها دارند و درک دقیق از این مفاهیم می‌تواند در انتخاب و استفاده بهینه از آن‌ها کمک کند.

نحوه محاسبه لقی بلبرینگ‌ها

قبل از نصب، محاسبه لقی داخل بلبرینگ می‌تواند با اعمال بار مشخصی به بلبرینگ انجام شود. این بار تغییرات شکل الاستیک را ایجاد کرده و در نتیجه، لقی داخلی بیرینگ را تغییر می‌دهد. در بیرینگ‌های دارای اجزای غلتنده، تغییر شکل الاستیک کمتری رخ می‌دهد. این تغییرات در بیرینگ‌های غلتشی منجر به کاهش اصطکاک می‌شود و حلقه‌های داخلی کمتر کشیده و حلقه‌های بیرونی کمتر فشرده می‌شوند. بنابراین، لقی داخلی بیرینگ اندازه‌گیری شده و نظری برای بیرینگ‌های غلتشی تقریباً یکسان است.

ما پنج نوع لقی داخل بیرینگ را تشخیص می‌دهیم که می‌توانیم از همه آنها برای محاسبات استفاده کنیم. این نوع‌ها موارد دیگری نیز را در نظر می‌گیرند مانند گرما، بار، و تغییرات شکل الاستیک.

لقی داخلی بیرینگ اندازه‌گیری شده (Δ1):
این لقی بیرینگ در بار خاصی اندازه گیری می‌شود و شامل تغییرات شکل الاستیک (δfo) ناشی از بار می‌شود. فرمول محاسبه این لقی داخلی بیرینگ به صورت زیر است: Δ1 = Δ0 + δfo

لقی داخلی بیرینگ نظری (Δ0):
این بازی بلبرینگ داخلی شعاعی است که بدون بار اندازه گیری می‌شود. این مقدار شامل تغییرات شکل الاستیک نمی‌شود. فرمول محاسبه این لقی داخلی بیرینگ به صورت زیر است: Δ0 = Δ1 + δfo

بازی لقی بیرینگ باقی مانده (Δf):
این لقی بیرینگ پس از مونتاژ قبل از کارکرد دستگاه است. در اینجا، تغییر شکل الاستیک اعمال نمی‌شود، اما بازی بیرینگ ممکن است کاهش یابد زیرا حلقه بزرگتر یا فشرده‌تر می‌شود. فرمول محاسبه این لقی بیرینگ به صورت زیر است: Δf = Δ0 + δf

لقی داخل بیرینگ موثر (Δ):
این لقی بیرینگ توسط دستگاه در دمای کار ایجاد می‌شود و شامل تغییرات شکل الاستیک ناشی از بار نمی‌شود. این مقدار نشان می‌دهد که بلبرینگ چقدر تناسب می‌یابد و تفاوت دمایی را در نظر می‌گیرد. فرمول محاسبه این لقی بیرینگ به صورت زیر است: Δ = Δf – δt = Δ0 – (δf + δt)

بازی بلبرینگ عملیاتی (Δf):
این لقی بیرینگ نصب شده و بارگیری شده در یک ماشین عملیاتی است و تأثیرات تغییر شکل الاستیک (δf) و عوامل تأثیرگذار بر تناسب و دما را در نظر می‌گیرد.

روش انتخاب لقی داخل بیرینگ‌

روش انتخاب لقی داخل بیرینگ‌ها یکی از نکات حیاتی در بهینه‌سازی عملکرد و طول عمر خستگی آن‌ها می‌باشد. اصطلاح “فاصله‌ ایمنی بین بخش‌های متحرک ماشین باقی‌مانده” به عنوان فاصله اصلی، به دلیل انبساط یا انقباض مسیر غلتش به دلیل اتصالات، در زمانی که بیرینگ در شفت با نشیمنگاه نصب شده است، کاهش می‌یابد. این اصطلاح به عنوان “فاصله‌ ایمنی بین بخش‌های متحرک ماشین موثر” نیز شناخته می‌شود که به دلیل تغییر ابعادی ناشی از اختلاف دما در بیرینگ تعریف می‌شود. همچنین “فاصله‌ ایمنی بین بخش‌های متحرک ماشین عملیاتی” که به عنوان فاصله داخلی موجود در حین چرخش بیرینگ تحت بار مشخص تعریف می‌شود یا به دلیل تغییر شکل الاستیک ناشی از بارهای بیرینگ، فاصله موثر افزایش می‌یابد.

به عنوان مثال، طول عمر خستگی بیشتر هنگامی است که فاصله عملکرد کمی منفی است. با این حال، هر چه فاصله عملکردی بیشتر منفی شود، عمر خستگی به طرز قابل توجهی کاهش می‌یابد. بنابراین، اهمیت دارد که لقی داخلی بیرینگ‌ها به گونه‌ای انتخاب شود که فاصله عملکردی کمی مثبت باشد. رابطه بین لقی داخل بیرینگ و طول عمر خستگی بسیار حیاتی است و باید شرایط عملیاتی خاص را به دقت در نظر گرفته و لقی داخلی بیرینگ را متناسب با این شرایط انتخاب کرد. در صورت نیاز به استحکام بیشتر یا حداقل سر و صدا، فاصله عملیاتی باید کاهش یابد. از سوی دیگر، در شرایطی که دمای عملیاتی بالاست، فاصله عملیاتی باید افزایش یابد.

نکات کلیدی درخصوص لقی داخل بلبرینگ

لقی بلبرینگ یکی از جنبه‌های حیاتی در عملکرد بلبرینگ‌ها است و تأثیر بسزایی بر عملکرد و کارایی آن‌ها دارد. این اطلاعات کاربردی و عملکردی مرتبط با لقی بلبرینگ را می‌توان به شرح زیر بازنویسی کرد:

بلبرینگ‌ها به منظور جلوگیری از آسیب به سیل مکانیکی پمپ‌ها معمولاً با لقی‌های خاصی محدود می‌شوند. این تدابیر جلوگیری از خرابی و سایش زیاد در بلبرینگ را فراهم می‌کنند.

لقی بلبرینگ با زاویه تماس یا زاویه پیش بارگذاری، دارای پایان صفر محوری است. این مدل بلبرینگ معمولاً در کمپرسورهای پیچی به‌کار می‌رود که نیاز به فاصله مناسب بین پیچ‌های دوار برای بهره‌وری بالا دارند.

در استفاده از اسپیندل (ماشین‌ابزار)، بلبرینگ‌های دارای زاویه تماس، برای رسیدن به صفر حرکت محوری چرخش برای سفتی بالا به‌کار می‌روند.

ترمیم داخلی شعاعی یک بلبرینگ تأثیر زیادی بر زندگی، نویز، ارتعاش و تولید گرما دارد. انتخاب لقی داخلی مناسب برای هر برنامه بسیار حیاتی است و باید با دقت انجام شود.

بلبرینگ دارای سه نوع حرکت است که شامل حرکت شعاعی، حرکت محوری و حرکت موقت می‌شود. هنگامی که بلبرینگ با تداخل نصب می‌شود، لقی داخلی شعاعی کاهش می‌یابد.

تناسب و دما به لقی داخلی شعاعی تأثیر می‌گذارد. بنابراین، تمامی جزئیات و نکات مهم باید در نظر گرفته شوند تا از اسیب دیدگی قطعات داخلی و خارجی جلوگیری شود. این امور نادیده گرفتنی نیستند، زیرا می‌توانند به خرابی و عدم کارایی بلبرینگ منجر شوند. بنابراین، هنگام انتخاب لقی داخلی شعاعی، شرایط واقعی دستگاه باید به دقت بررسی و ارزیابی شوند تا از عملکرد بهینه بلبرینگ اطمینان حاصل شود.

کلام پایانی

لقی داخل بلبرینگ، پارامتر حیاتی در عملکرد بلبرینگ‌هاست که تاثیر مستقیمی بر پایداری و کارایی این سیستم‌های حیاتی دارد. این پارامتر، آزادی حرکت حلقه‌های بلبرینگ را تعیین می‌کند و عوامل چون انطباق حلقه‌ها، تفاوت دما و تنش‌های فشاری بر روی آن تأثیرگذارند. مقاله حاضر به بررسی جامع این عوامل و نحوه محاسبه لقی داخل بلبرینگ پرداخت. بر اساس روش‌های مختلف محاسبه، نکات انتخاب لقی داخلی برای بهبود عملکرد بلبرینگ‌ها و افزایش دوام آنها ارائه شد. امیدواریم مطالعه این متن برای شما کاربردی و مفید بوده باشد.