بلبرینگ های شیار عمیق

بلبرینگ های شیار عمیق DEEP GROOVE BALL BEARINGS

کاسه نمد فلزی (غیرمالشی) Shield

وجود فاصله بین کاسه نمد و حلقه داخلی موجب افت خاصیت آب بندی و بالا رفتن سرعت دورانی برینگ می شود کاسه نمد لاستیکی (مالشی) seal واشر فلزی + روکش لاستیکی عدم وجود فاصله بین کاسه نمد و برینگ موجب بالا رفتن قدرت آب بندی و پایین آمدن سرعت دورانی برینگ می شود دامنه کاربرد بلبرینگ های شیار عمیق وسیع می باشد، زیرا طراحی آنها ساده، غیرقابل تفکیک و با قدرت کارکرد در سرعت های زیاد است. این نوع برینگ ها در چند نوع یک ردیفه (شکل صفحه قبل)، دو ردیفه (شکل بالا) و یک ردیفه با شیار ساچمه خور تولید می شوند.

بلبرینگ های شیار عمیق، یک ردیفه Deep groove ball bearings , single row

این برینگ دارای شیار ساچمه عمیق و یکپارچه بوده و ساچمه و شیار در آن مطابقت هندسی کاملی داشته، بطوریکه علاوه بر تحمل بار شعاعی، بار محوری را نیز از هر دو طرف تحمل می کنند. متداولترین اندازه های برینگهای مورد بحث با کاسه نمد فلزی و لاستیکی نیز تولید می شود. آن دسته از این نوع برینگ ها که در دو طرف خود، کاسه نمد دارند با گریس نیز پر شده اند، به همین دلیل نباید آنها را جهت جا زدن گرم نمود و یا شست. مقدار گریس داخل برینگ معمولاً 25 الی 35 درصد فضای خالی داخل برینگ است. کاسه نمدهای فلزی معمولاً با پسوند Z (یک طرف) و 2Z (دو طرف برینگ) مشخص می شوند. این نوع کاسه نمدها با حلقه داخلی برینگ فاصله داشته و اصولاً وقتی باید مورد استفاده قرار گیرند که حلقه های داخلی بچرخد. در صورت چرخش حلقه بیرونی امکان نشت گریس وجود دارد. نوع دیگری کاسه نمد با اصطکاک تولیدی کم وجود دارد Low friction seals بطوریکه سرعت برینگ می تواند همپایه سرعت آن با کاسه نمد فلزی باشد. این نوع کاسه نمد با پسوند RZ مشخص شده و شامل یک لاستیک مصنوعی است که با یک واشر فلزی تقویت شده است. فاصله این کاسه نمد با حلقه داخلی بسیار ناچیز بوده، بطوریکه خاصیت آب بندی را به نحو مطلوبی بالا می برد. محدوده دمایی کارکرد این نوع کاسه نمد -40ºc الی +120ºc کارکرد دارد. سرعت برینگ با این نوع کاسه نمدها افت می کند. نوع تولید شده دیگر آنها با جای خار Snap ring groove است که با قرار دادن یک خار در آن می توان برینگ را از لحاظ محوری با صرفه جویی در مقدار فضای اشغالی محکم کرد. خار به همراه جای خار با پسوند NR در جلوی شماره برینگ مشخص می شوند. نوع دیگر برای مواقعی است که میزان صدای تولید شده توسط برینگ، نظیر لوازم خانگی اهمیت دارد Bearings for Silent running applications با پسوند QE5 مشخص می شود.

بلبرینگ های شیار عمیق دوتایی Paired deep groove ball bearings

در مواقعی که قدرت تحمل بار یک برینگ کافی نباشد از دو تا بلبرینگ شیار عمیق استفاده می شود. بلبرینگ ها در موقع ساخت با یکدیگر مطابقت داده شده، بطوریکه بعد از نصب آنها، جهت توزیع یکنواخت بار بر روی دو بلبرینگ، احتیاجی به استفاده از حلقه های فاصله گذار و امثال آنها نیست (مبحث بار اولیه). بسته به نوع کاربرد، سه حالت برای قرار گرفتن بلبرینگ ها وجود دارد: حالت پشت سر هم Tandem که با پسوند DT مشخص شده و بار محوری را از یک طرف متحمل می شوند. حالت پشت به پشت Back-to-Back با پسوند DB مشخص شده و بار محوری را از دو طرف تحمل می کند(از هر طرف توسط یک برینگ). این حالت از استحکام زیادی برخوردار بوده و جهت خنثی نمودن بارهای ممان بسیار مناسب است. حالت روبرو face-to-face نیز مانند حالت پشت به پشت است، ولی به اندازه آن استحکام نداشته و برای بارهای ممان مناسب نیست.

جدول لقی محوری و بار اولیه برینگهای دوتایی

Axial Internal clearace and preload of paired bearings of series 60, 62 and 63

Axial Internal clearance CA Preload GA

Bore

Bearings of series

diameter

max

min

incl.

over

mµ

–

100

–

200

350

600

100

200

400

100

200

300

120

900

1 200

700

1 000

500

800

100

110

180

250

120

180

Values for larger sizes on request

مقدار ناهمراستایی مجاز شافت در بلبرینگ های شیار عمیق محدود بوده و بستگی به پارامترهایی نظیر میزان لقی شعاعی دارد. مقداری که به طور تقریب می توان برای میزان ناهمراستایی مجاز ذکر کرد بین 2 الی 10 دقیقه است. این مقدار در بلبرینگ های دو ردیفه به حداکثر 2 دقیقه می رسد. تلورانس ساخت این بلبرینگ ها اکثراً نرمال بوده و بعضی از انواع آنها با سطح تلورانس بالاتر P6 , P5 ساخته می شوند. بلبرینگ هایی که به صورت جفت (پشت به پشت یا روبرو) نصب می شوند، معمولاً به دو صورت: – با لقی محوری کوچک (پسوند CA) axial internal clearance – با بار اولیه سبک (پسوند GA) Light Preload تولید می شوند. جدول مقادیر فوق الذکر در صفحه قبل آورده شده است. پنجره ساچمه های بلبرینگ های شیار عمیق معمولاً فولادیست، اما نوع برنجی (پسوند MA,M یا MB) و فیبری آن (پسوند TN9) نیز ساخته می شود.

بار حداقل Minimum load

همانگونه که قبلاً توضیح داده شد، برینگ همیشه باید تحت بار قرار داشته باشد تا لغزش ساچمه روی شیار اتفاق نیفتد. حداقل مقدار باری که بر بلبرینگ های شیار عمیق باید اعمال شود برابر است با:
بار حداقل شعاعی، Frm=N ضریب بار حداقل Kr= برای برینگ های سری 618 15= برای برینگ های سری 619و620 20= برای برینگ های سری 60و161و62 25= برای برینگ های سری 63 30= برای برینگ های سری 64 35= برای برینگ های سری 42 50= برای برینگ های سری 43 60= برای برینگ های دوتایی، مقادیر بالا دو برابر می شوند ویسکوزیته روغن در دمای کاری V= سرعت، دور / دقیقه n= قطر متوسط برینگ dm=mm, (d+D)/2= معمولاً وزن ملحقات و قطعات مجاور برینگ بهمراه بارهای خارجی از این مقدار تجاوز می کند، ولی در صورت خلاف این وضع، باید بطریقی مقدار بار فوق الذکر را ایجاد کرد. این عمل را در مورد بلبرینگ های شیار عمیق می توان با تنظیم حلقه های داخلی و بیرونی نسبت به یکدیگر و ایجاد بار اولیه انجام داد. مقادیر سرعت مجاز برینگ ها در جداول اندازه ها قید شده و این مقادیر در مواردیکه از دو تا بلبرینگ شیار عمیق استفاده شود 20% کاهش می یابد. مقادیر بار دینامیکی (C) و استاتیکی (Co) مبنا نیز آورده شده اند و در مورد بلبرینگ های دوتایی نیز مقدار بار دینامیکی که برای یک بلبرینگ در جدول آورده شده در 1.62 ضرب می شود. این ضریب برای بدست آوردن بار استاتیکی معادل و بار خستگی Fatigue Load برینگ های دوتایی عدد 2 است.

بار دینامیکی معادل بر روی بلبرینگ Equivalent dynamic bearing load

برای بلبرینگ های منفرد یا بلبرینگ هایی که به صورت پشت سر هم Tandem جفت می شوند: Fa/Fr ≤ e اگر P=Fr Fa/Fr>e اگر P=XFr+YFa بار دینامیکی معادل، P=N بار محوری، Fa=N بار شعاعی و Fr=(N) مقدار ثابت e= ضرایب ثابت X,Y=

Calculation factors for single row deep groove ball bearings

Bearing pairs arranged back-to-back or face-to-face

Y₂

Y₁

F_a / C₀

2,8

2,2

1,85

1,55

1,3

0,32

0,4

0,47

0,03

0,10

0,25

جدول 1

Calculation factors for single row deep groove ball bearings Single bearings and bearing pairs in tandem
C4 clearance			C3 clearance			Normal clearance
Y	X	e	Y	X	e	Y	X	e	F_a / C₀
1,42 1,36 1,27 1,16 1,05 1	0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44	0,4 0,42 0,44 0,48 0,53 0,56	1,75 1,62 1,46 1,3 1,14 1	0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46	0,31 0,33 0,36 0,41 0,46 0,54	2 1,8 1,6 1,4 1,2 1	0,56 0,56 0,56 0,56 0,56 0,56	0,22 0,24 0,27 0,31 0,37 0,44	0,025 0,04 0,07 0,13 0,25 0,5

مقادیر فوق را می توان با بدست آوردن Fa/Co یعنی نسبت بار محوری به نرخ بار استاتیکی و با توجه به لقی داخلی برینگ از جدول صفحه قبل پیدا کرد. در بلبرینگ های دوتایی به صورت روبرو یا پشت به پشت جفت می شوند، داریم: Fa / Fr≤ e اگر P=Fr+Y1Fa Fa / Fr> e اگر P=0.75Fr+Y2Fa مقادیر Y2 , Y1 , e را از جدول 1 صفحه قبل می توان بدست آورد.

بار استاتیکی معادل Equivalent static load

برای بلبرینگ های منفرد و بلبرینگ هایی که به صورت پشت سر هم جفت می شوند داریم: Po=0.6Fr+0.5Fa در برینگ هایی که به صورت روبرو یا پشت به پشت جفت می شوند داریم: Po=Fr+1.7Fa

ظرفیت تحمل بار محوری Axial load carring capacity

اگر بلبرینگ شیار عمیق فقط تحت بار محوری باشد، بار مزبور نباید از نصف بار استاتیکی مبنا تجاوز کند و این مقدار در مورد سریهای کوچک برینگ (سری قطر بیرونی 1,0,9,8) به 0.25 تقلیل پیدا می کند.

بلبرینگ های شیار عمیق با شیار ساچمه خور Deep groove ball bearings with filling slots ا

ین نوع بلبرینگ ها تعداد ساچمه بیشتری از نوع شیار عمیق معمولی دارند که بدین دلیل قدرت تحمل بار برینگ افزایش پیدا کرده است و در حلقه های داخلی و بیرونی خود شیار مخصوص اضافه نمودن ساچمه دارد. قدرت تحمل بار شعاعی آن از نوع بدون شیار بالاتر، ولی قدرت تحمل بار محوری آن کمتر است و نیز سرعت بلبرینگ های شیار عمیق معمولی را ندارند. این نوع بلبرینگ ها با کاسه نمد فلزی نیز تولید می شوند که در صورتیکه در هر دو طرف کاسه نمد داشته باشد، قبلاً با گریس مناسب پر شده است. جهت کاربردهایی نظیر گیربکسهای اتوماتیک که از بلبرینگ در یک فضای محدود باید استفاده شود می توان با کمک جای خار و خار در روی بلبرینگ Snap ring groove + Snap ring آن را در امتداد محوری تثبیت کرد. مقدار ناهمراستایی مجاز شافت در این برینگ ها بین 2 الی 5 دقیقه بوده و تجاوز از این حد منجر به کاهش عمر برینگ و تولید صدا می شود.

بار حداقل Minimum load

مقدار حداقل باری که باید بر روی این نوع بلبرینگ ها اعمال شود تا از لغزش ساچمه ها بر روی شیار ممانعت شود، بدین قرار است:
بار شعاعی حداقل، Frm=Kr ضریب بار حداقل، Kr= برای بلبرینگ های سری 2 40= برای بلبرینگ های سری 3 50= ویسکوزیته روغن روانکار در دمای کار V=mm2/S سرعت دورانی، n=r/min قطر متوسط بلبرینگ dm=mm, 0.5(d+D) بار دینامیکی معادل Equivalent dynamic bearing load این مقدار برابر است با: P=Fr+Fa این معادله در صورتی برقرار است که Fa / Fr≤ 0.6 و P≤ 0.5Co بار دینامیکی معادل، P=N بار شعاعی، Fr=N بار محوری، Fa=N که در آن Co نرخ بار استاتیکی است. استفاده از این نوع بلبرینگ ها در صورتی امکان پذیر است که مقدار بار محوری Fa از 0.6Fr بیشتر نباشد.

بار استاتیکی معادل Equivalent static bearing load

این مقدار برابر است با: Po=Fr+0.5Fa معادله در صورتی معتبر است که Fa / Fr≤ 0.6 باشد. بار استاتیکی معادل، نیوتن Po= بار شعاعی، Fr=N بار محوری، Fa=N