رولبرینگ چیست؟ کاربرد آن
رولبرینگ نوعی یاتاقان است که از عناصر غلتشی برای تحمل بارها و کاهش اصطکاک استفاده میکند. از سیلندرها برای حفظ جدایی بین قسمت‌های متحرک یک یاتاقان استفاده میکند. در مقایسه با بلبرینگ، این یاتاقان‌ها از عناصر غلتشی بشکه‌ای شکل تشکیل شده‌اند و مثل بلبرینگ‌ها از توپ‌های کروی استفاده نمی‌کنند.
یکی از تفاوت‌هایی که میتوان به آن اشاره کرد میزان تحمل و زاویه فشار وارد شده به رولبرینگ و بلبرینگ است. که میتوان گفت رولبرینگ مقاومت زیادی در برابر حرکت شعاعی و فشارهای وارد شده دارد.
مطلب مرتبط: بلبرینگ چیست؟ انواع و کاربرد آن
رولبرینگ‌ها قابلیت تحمل فشار زیاد بصورت محوری را ندارند و بدلیل تماس غلتک با سطح که بصورت یک خط میباشد. قادر به این هستند که فشار زیاد بصورت شعاعی را تحمل کنند. آنها میتوانند بارهای سنگین‌تری را نسبت به یاتاقان‌های ساچمه‌ای با اندازه‌های مشابه تحمل کنند. اما نمیتوانند مانند یاتاقان‌های ساچمه‌ای، سرعت‌های بالایی را تحمل کنند. در این مقاله نگاهی دقیق‌تر به انواع رولر بلبرینگ خواهیم داشت.
تاریخچه:
در 23 مارس 1895، جان لینکلن اسکات، کشاورز و نجار اهل ویلموت، ایندیانا، برای اختراع خود از رولبرینگ که بر روی پوسته های محور و توپی واگن ها، کالسکه‌ها قرار میگیرد. از اداره ثبت اختراع ایالات متحده مجوز ثبت اختراع گرفت. رولبرینگ از دو مجموعه غلتک استوانه‌ای تشکیل شده بود که یکی از آنها قطری بزرگ تر از دیگری داشت که بر روی تخت هایی که روی پوسته محور مخروطی ماشین کاری شده قرار میگرفتند.
در سال 1898، هنری تیمکن حق ثبت اختراع را برای یاتاقان غلتکی مخروطی که از غلتک های مخروطی استفاده میکرد، دریافت کرد. در آن زمان تیمکن یک کالسکه ساز در سنت لوئیس بود و دارای سه اختراع برای فنرهای کالسکه بود. با این حال، این حق اختراع او برای رولبرینگ مخروطی بود که باعث موفقیت شرکت او شد.
حتما بخوانید:
تعمیر و نگهداری بلبرینگ گیربکس‌ها
آشنایی با انواع گیربکس و کاربرد آنها
انواع رولبرینگ:
- رولبرینگ استوانه‌ای
- رولبرینگ تک ردیفه استوانه‌ای
- رولبرینگ دو ردیفه استوانه‌ای
- رولبرینگ کروی
- رولبرینگ مخروطی
- رولبرینگ مخروطی تک ردیفی
- رولبرینگ مخروطی دو ردیفه
- رولبرینگ سوزنی
- رولبرینگ رانش
- بلبرینگ دنده‌ای
- رولبرینگ حلقوی CARB
رولبرینگ استوانه‌ای چیست؟
رولبرینگ های استوانه‌ای ساختار ساده‌ای دارند و غلتک های استوانه‌ای آنها در تماس خطی با مسیرهای مسابقه هستند. آنها ظرفیت بار بالایی را تحت بارهای عمدتا شعاعی ارائه میدهند. اصطکاک کم بین غلتک ها و دنده های حلقه، این رولبرینگ ها را برای چرخش با سرعت بالا مناسب میکند.
رولبرینگ های استوانه‌ای دارای ظرفیت بار شعاعی بالا و بارهای رانش متوسط هستند. آنها حاوی غلتک هایی هستند که شکل استوانه‌ای دارند اما استوانه واقعی نیستند. درعوض، این غلتک ها برای کاهش غلظت لغزش به آنها پوششی اضافه میشود که در به نوعی میگویند روی آنها تاج می‌گذارند. این هندسه منجربه اصطکاک کم میشود و امکان کاربردهای با سرعت بالا را فراهم میکند.
غلتک ها توسط دنده‌های حلقه داخلی یا خارجی هدایت میشوند. حلقه‌های داخلی و خارجی را میتوان برای تسهیل مونتاژ از هم جدا کرد و هر دو را میتوان محکم نصب کرد. یاتاقان های غلتکی استوانه‌ای از نظر طراحی شبیه به غلتک های سوزنی هستند، اما ابعاد قطر و طول غلتک از نظر اندازه به هم نزدیک تر هستند.
تقسیم بندی رولبرینگ های استوانه ای:
غلتک تک ردیفه استوانه‌ای
رولبرینگ های تک ردیفی قابل جدا شدن هستند .حلقه با فلنج های خلبان همراه با غلتک ها، و حلقه دوم را میتوان به طور جداگانه مونتاژ کرد. آنها بعنوان NU، NJ، NUP، N یا NF تعیین میشوند.
یاتاقان ها دارای استحکام بالا، اصطکاک کم، توانایی انتقال بارهای شعاعی بالا هستند و برای دورهای بالا مناسب هستند.
این نوع رولبرینگ ها برای کاربردهای خاص مناسب هستند و میتوانند با فاصله شعاعی کم یا زیاد عرضه شوند. بلبرینگ ها با دقت معمولی ساخته میشوند. برای دقت بیشتر یا فرکانس دور در دقیقه بالاتر، از یاتاقان هایی با دقت کار بالاتر استفاده میشود.
ویژگی ها:
- موجود در طرح های مختلف
- میزان بارگذاری بالاتر از بلبرینگ های شیار عمیق مشابه
- مناسب برای سرعت های بالا
رولبرینگ دو ردیفه استوانه‌ای
رولبرینگ های استوانه‌ای دو ردیفه بدلیل استحکام و ظرفیت بار بالا برای بارهای شعاعی سنگین مناسب هستند. این رولبرینگ برای دوک هایی طراحی شده‌اند که در معرض استحکام بالایی هستند. رولبرینگ های استوانه‌ای دو ردیفه آب بندی شده نیز تولید میشوند که در برابر ضربه‌ای بسیار سنگین مقاوم هستند.
رولبرینگ های استوانه‌ای دو ردیفه برای یاتاقان هایی با بارهای شعاعی زیاد ایده آل هستند. از آنجایی که نسخه‌های استاندارد نمیتوانند نیروی محوری را منتقل کنند. برای قرار دادن روی شفت‌ها در جاهایی که برای جبران جابجایی محوری ایجاد شده، بعنوان مثال، در اثر انبساط حرارتی شفت لازم است، مناسب هستند. ما رولبرینگ هایی با سوراخ استوانه‌ای یا مخروطی تولید می‌کنیم. برای سرعت‌های بالاتر، توصیه می‌کنیم از رولبرینگ با دقت بالاتر استفاده کنید.
رولبرینگ‌های استوانه‌ای برای استحکام بیشتر در حمل بارهای شعاعی طراحی شده‌اند. این نوع بلبرینگ ها قابل تعویض هستند، بنابراین ابعاد و قطر زیر غلتک ها و قطر روی غلتک ها مطابق با استاندارد ISO/DIN است. قابلیت تعویض برای حلقه بدون غلتک طراحی شده است تا امکان تبادل با حلقه های داخلی رقیب را فراهم کند.
این یاتاقان‌ها در سیلندرهای چاپ ماشین آلات چاپ و محورهای اصلی ماشین آلات که در آنها به یاتاقان های جدار نازک نیاز است استفاده میشود. در محورهای اصلی ماشین ابزار، فاصله شعاعی داخلی با فشار دادن شفت مخروطی بداخل حلقه داخلی سوراخ مخروطی تنظیم میشود.
حتما بخوانید: صفر تا 100 خط تولید لاستیک خودرو
رولبرینگ کروی چیست؟
این نوع رولبرینگ ها دارای یک حلقه بیرونی با شکل کروی داخلی هستند. غلتک ها در وسط ضخیم تر و در انتها نازک تر هستند. بنابراین رولبرینگ های کروی میتوانند ناهماهنگی استاتیک و دینامیکی را در خود جای دهند. با این حال، تولید غلتک های کروی دشوار است و بنابراین گران است، و یاتاقان ها اصطکاک بالاتری نسبت به یک غلتک ایده آل استوانه‌ای یا مخروطی دارند، زیرا مقدار مشخصی لغزش بین آنها وجود دارد.
این یاتاقان ها میتوانند بارهای سنگینی را حتی در هنگام مواجهه با ناهماهنگی و انحراف شفت حمل کنند. آنها را میتوان به گونه‌ای طراحی کرد که دارای سوراخ های استوانه‌ای یا مخروطی برای نصب با یا بدون آداپتور آستین باشد. رولبرینگ های کروی که با فاصله‌های داخلی مختلف و گزینه‌های نگهدارنده موجود میباشند، میتوانند بار محوری را در هر جهت و همچنین بارهای ضربه سنگین را تحمل کنند. این بلبرینگ ها در ابعاد حفره‌ای از 20 میلی متر تا 900 میلی متر موجود هستند.
رولبرینگ کروی یک رولبرینگ است که امکان چرخش با اصطکاک کم را فراهم میکند و امکان ناهماهنگی زاویه‌ای را فراهم میکند. معمولاً این یاتاقان ها از یک محور چرخشی در سوراخ حلقه داخلی پشتیبانی میکنند که ممکن است نسبت به حلقه بیرونی ناهماهنگ باشد. ناهماهنگی به دلیل شکل داخلی کروی حلقه بیرونی و غلتک های کروی امکان پذیر است. علی‌رغم آنچه از نام آنها ممکن است دلالت کند، رولبرینگ کروی شکل واقعاً شکل کروی ندارند!
عناصر غلتشی غلتک های کروی عمدتاً به شکل استوانه‌ای هستند. اما دارای نمایه‌ای (شبکه‌ای) هستند که آنها را شبیه استوانه‌هایی میکند که کمی بیش از حد باد شده‌اند.
حتما بخوانید: انواع اورینگ و پکینگ و کاربرد آنها
رولبرینگ غلتک مخروطی چیست؟
این نوع رولبرینگ ها میتوانند بارهای شعاعی و رانش را تحمل کنند. آنها فقط میتوانند بارهای محوری یک طرفه را تحمل کنند. بنابراین یک یاتاقان دوم معکوس جانبی برای ماندن در مقابل لازم است. رولبرینگ های مخروطی در اندازه‌های اینچ و متریک موجود هستند.
در این رولبرینگ‌ها از غلتک های مخروطی استفاده میشود که روی مسابقه‌های مخروطی کار میکنند. اکثر رولبرینگ‌ها فقط بارهای شعاعی یا محوری را تحمل میکنند. اما رولبرینگ های مخروطی هم بارهای شعاعی و هم بار محوری را تحمل میکنند و عموماً بدلیل سطح تماس بیشتر میتوانند بارهای بیشتری را نسبت به بلبرینگ ها تحمل کنند.
از رولبرینگ های مخروطی، بعنوان مثال، به عنوان یاتاقان چرخ اکثر وسایل نقلیه زمینی چرخ دار استفاده میشود. نقاط ضعف این یاتاقان این است که به دلیل پیچیدگی های ساخت، رولبرینگ های مخروطی معمولاً گران تر از بلبرینگ ها هستند. و تحت بارهای سنگین، غلتک مخروطی مانند گوی است و بارهای باربر تمایل دارند غلتک را بیرون بیاورند. نیروی یقه‌ای که غلتک را در یاتاقان نگه میدارد در مقایسه با بلبرینگ بر اصطکاک یاتاقان می‌افزاید.
تقسیم بندی رولبرینگ های مخروطی:
رولبرینگ مخروطی تک ردیفه
در بین این نوع رولبرینگ ها، رولبرینگ های مخروطی تک ردیفی اساسی‌ترین و پرکاربردترین آنها هستند که از مجموعه مخروطی و یک فنجان تشکیل شده است. رولبرینگ های مخروطی تک ردیفی برای تحمل بارهای ترکیبی، یعنی بارهای شعاعی و محوری بطور همزمان طراحی شده‌اند. خطوط برون تابی راهروها در یک نقطه مشترک در محور یاتاقان به هم میرسند تا یک حرکت غلتشی واقعی و بنابراین گشتاورهای اصطکاک کم در حین کار ارائه دهند.
رولبرینگ مخروطی دو ردیفه
رولبرینگ های مخروطی دو ردیفه در انواع مختلف و با ویژگی‌های متفاوت طراحی شده‌اند. بسته به نوع طراحی، این رولبرینگ ها میتوانند بارهای شعاعی سنگین، بارهای محوری در هر دو جهت را در خود جای دهند و درجه سختی بالایی دارند. همچنین این رولبرینگ‌ها معمولاً در گیربکس ها، تجهیزات بالابر، کارخانه های نورد و ماشین آلات در صنعت معدن، بعنوان مثال ماشین‌های تونل زنی استفاده میشوند.
حتما بخوانید: تجهیزات خط تولید لاستیک (بچ اف، دوپلکس، غلطک و پرس)
رولبرینگ سوزنی چیست؟
رولبرینگ های سوزنی سبک خاصی از رولبرینگ ها هستند که دارای غلتک های استوانه‌ای با قطرهای کوچک هستند که ظرفیت حمل بار بالاتری را ارائه میدهند. علاوه بر این، آنها همچنین میتوانند نوسانات را با استحکام بیشتری نسبت به سایر گزینه ها تحمل کنند.
این نوع غلتک ها نازکتر از رولبرینگ های معمولی هستند و می توان آنها را با یا بدون حلقه داخلی طراحی کرد. رولبرینگ های سوزنی برای مقابله با محدودیت های فضای شعاعی در کاربردهای با بار سنگین و با سرعت بالا ایده آل هستند. سبک های فنجان کشیده ظرفیت بارگذاری بالا و مخازن چربی بزرگ را در حالی که هنوز در طراحی مقطع باریکی را ارائه میدهند، امکان پذیر میکند. این رولبرینگ‌ها با مهر و موم اینچی یا متریک عرضه میشوند.
رولبرینگ های سوزنی بشدت در قطعات خودرو مانند محورهای بازوی راکر، پمپ ها، کمپرسورها و گیربکس ها استفاده میشود. محور محرک یک وسیله نقلیه دیفرانسیل عقب معمولاً دارای حداقل هشت رولبرینگ سوزنی چهار عدد در هر مفصل است و اگر در شیب های تند کار کند، اغلب بیشتر است.
کاربردها:
- خودرو
- تجهیزات باغ و چمن
- ماشین ابزار
- نفت و گاز
- ابزار قدرت
- فلزات اولیه
- ماشین آلات چاپ
رولبرینگ رانش چیست؟
اساسا رولبرینگ های رانش برای بارهای رانش خالص طراحی شده‌اند و میتوانند بار شعاعی کم یا بدون بار را تحمل کنند. در اصل رولبرینگ ها از غلتک هایی مشابه سایر انواع رولبرینگ استفاده میکنند.
رولبرینگ رانش با غلتک های استوانه‌ای یا کروی در دسترس هستند. رولبرینگ های رانش فقط بارهای محوری را تحمل میکنند اما استحکام محوری بالایی دارند که برای بارهای سنگین مناسب است. آنها حاوی غلتک های محدب هستند، دارای قابلیت خود تراز شدن هستند و عاری از هرگونه تأثیر انحراف شفت یا خطای نصب هستند.
بلبرینگ دنده چیست؟
رولبرینگ دنده انواعی از رولبرینگ‌ها هستند که با چرخ دنده اپی سیکلیک ترکیب میشوند. هر عنصر از این یاتاقان ها با یک تناوب متحدالمرکز از غلتک ها و چرخ های چرخ دنده با برابری غلتک‌ها و قطر نشان داده میشود. عرض غلطک های مزدوج و چرخ دنده‌ها بصورت جفت یکسان است.
درگیری با وجه های خمیده و انتهایی برای تحقق تماس محوری نورد کارآمد است. نقطه ضعف این بلبرینگ پیچیدگی ساخت آن است. یاتاقان دنده می‌تواند بعنوان سیستم تعلیق چرخشی کارآمد، مکانیزم چرخ دنده سیاره‌ای ساده شده در ابزارهای اندازه گیری و ساعت ها استفاده شود.
مزایا:
- سادگی اجرا
- افزایش راندمان به دلیل کاهش اصطکاک لغزشی
- ممکن است به چرخ دنده های کمتری نیاز داشته باشد، زیرا حرکت مداری آنها توسط درگیری دنده تجویز می شود
- امکان استفاده برای تجسم مستقیم در وسایل اندازه گیری
معایب:
- نیاز به استانداردهای بالای کیفیت برای ساخت و مونتاژ
غلتک حلقوی CARB چیست؟
رولربرینگ های CARB شبیه رولبرینگ های کروی هستند. اما میتوانند هم انحراف زاویه‌ای و هم جابجایی محوری را در خود جای دهند. در مقایسه با غلتک های کروی، شعاع انحنای آنها بیشتر از شعاع کروی است، که آنها را به شکل میانی بین غلتک های کروی و استوانه‌ای تبدیل میکند. محدودیت آنها این است که مانند یک غلتک استوانه‌ای، بصورت محوری قرار نمی‌گیرند. یاتاقان های CARB معمولاً به صورت جفت با یک یاتاقان دیگر، مانند رولبرینگ کروی استفاده میشوند.
مزایا:
- قابلیت اطمینان عملیات بالا
- عمر طولانی
- ظرفیت حمل بار بالا
- هزینه های عملیاتی کمتر
- طراحی فشرده
- عملکرد تقویت شده
- چگالی توان بالا
حتما بخوانید: خط بازیافت لاستیک خودرو
جمع بندی:
در این مطلب با هم انواع رولبرینگ ها را بررسی کردیم و دریافتیم رولبرینگ چیست. فهمیدیم که کاربرد رولبرینگ ها بشکل و ویژگی‌های ساختاری آنها بستگی دارد. در مجموع یادگرفتیم که رولبرینگ ها در تحمل وزن و ضربه بسیار بهتر از بلبرینگ ها هستند ولی از نظرت سرعت قابل تحمل ضعیف تر هستند. شما با توجه به نیازتان میتوانید از نکات گفته شده رولبرینگ مورد نظرتون را بررسی و انتخاب کنید.
توجه: گروه صنعتی سپیانی در زمینه ساخت رولبرینگ فعالیتی ندارد.
