مفهوم استاتیک در بلبرینگ
هنگام خرید بلبرینگ، احتمالاً به این موضوع برخورد کرده‌اید که هر بلبرینگ دارای ظرفیت خاصی است. اما ظرفیت بلبرینگ یا استاتیک در بلبرینگ Static in the bearing به چه معنی است؟ هر بلبرینگ برای تحمل بارهای وارده دارای ظرفیت خاصی است که دقت به آن در هنگام خرید و نصب الزامی است. اگر سؤالاتی در مورد ظرفیت بلبرینگ و یا مفهوم استاتیک در بلبرینگ به ذهنتان خطور کرده، این مقاله برای شماست. در این مقاله از پرشین صنعت قصد داریم به بررسی کامل ظرفیت بلبرینگ و مفهوم استاتیک در بلبرینگ بپردازیم. بنابراین از شما دعوت می‌کنیم تا پایان همراه ما باشید.
انواع بار در بلبرینگ و بیرینگ
بلبرینگ‌های غلتشی در انواع مختلفی از کارهای مکانیکی بکار می‌روند و هدف‌های گوناگونی را دنبال می‌کنند. به همین دلیل، نیاز به استانداردهایی دارند که اندازه‌گیری‌ها و محدودیت‌های خستگی و خرابی آن‌ها را مشخص کنند. با توجه به این معیارهای استاندارد، انتخاب اطلاعات بار سیستم بسیار مهم است؛ زیرا اطلاعات واضحی در مورد اینکه کدام بلبرینگ برای پروژه یا کاهنده سرعت مناسب‌تر است، به ما ارائه می‌دهد. در ادامه، بارهای اصلی را که باید کنترل کنید، تعریف می‌کنیم:
بار متغیر یا بار دینامیکی بلبرینگ
ظرفیت بارگذاری یک مؤلفه مکانیکی است که به ما اجازه می‌دهد تا عمر مفید بلبرینگ را که شامل بارهای محوری یا شعاعی است، محاسبه کنیم. بار دینامیکی در طول زمان متغیر است، اما دانستن آن به ما کمک می‌کند تا عمر رده‌بندی پایه بلبرینگ را مشخص کنیم. گفتنی است که نرخ پایه استانداردهای طول عمر در استانداردهای ISO 281:2007 مشخص شده است.
بار ثابت یا بار استاتیکی بلبرینگ
بار ثابت یا استاتیکی سطح بار ثابتی است که بلبرینگ هنگام حرکت یا در حالت استراحت متحمل می‌شود. پس زمانی که از مفهوم استاتیک در بلبرینگ صحبت می‌کنیم منظورمان بار شعاعی یا محوری است که به بلبرینگ وارد می‌شود و میزان آن ثابت است. به عبارت علمی‌تر، به باری که بلبرینگ و رولبرینگ های ثابت و یا حال چرخش با سرعت بسیار پایین وارد می‌شود، بار استاتیک گفته می‌شود. این نوع بارها معمولاً ثابت هستند و مانند بار دینامیک تغییر نمی‌کنند. بارهای استاتیک با عبارت C0 در کاتالوگ‌ها مشخص می‌شوند و واحد اندازه‌گیری آن‌ها نیوتن است.
ظرفیت بلبرینگ چیست؟
برای برآورد طول عمر بلبرینگ و ارزیابی عملکرد آن، مفهوم ظرفیت تحمل بار بلبرینگ بسیار اهمیت دارد. زیرا اگر میزان باری که وارد می‌شود، با ظرفیت بلبرینگ منطبق نباشد، مشکلاتی نظیر سایش زودرس و افزایش ناگهانی دما ایجاد می‌شود. درنتیجه، می‌توان گفت که ظرفیت بلبرینگ به میزان حداکثر بار قابل‌تحمل برای فعالیت صحیح بلبرینگ اشاره دارد. این بار برآیند و ترکیبی از بارهای اعمالی بر روی شفت، بارهای واردشده به حلقه داخلی و خارجی بلبرینگ است و می‌تواند به صورت‌های مختلفی ازجمله شعاعی، محوری، گریز از مرکز و غیره تعریف شود.
به‌طورکلی، ظرفیت بلبرینگ به دو صورت دینامیکی و استاتیکی تعریف می‌شود. ظرفیت دینامیکی بلبرینگ، که بقایا طول عمر آن را تعیین می‌کند و ظرفیت استاتیکی برای جلوگیری از خرابی آن اساسی است. در ادامه، به بررسی دقیق‌تر این دو نوع ظرفیت در بلبرینگ می‌پردازیم.
ظرفیت دینامیکی بلبرینگ
فشار ناشی از بار ورودی بر ساچمه‌ها، به‌مرورزمان باعث فرسایش این اجزا می‌شود. درصورتی‌که ساچمه‌ها فرسوده شوند، باعث ایجاد حرکت و لرزش‌های خشن شوند. ظرفیت دینامیکی بلبرینگ نشان‌دهنده بار نرمال و مجازی است که سطوح باربر می‌توانند آن‌ها تحمل کنند. بلبرینگ می‌تواند با حداکثر 90٪ از ظرفیت اسمی خود کار کند. این ظرفیت، در جابه‌جایی خطی، بر اساس مسافت تعریف‌شده و واحد آن 50 یا 100 کیلومتر است.
ظرفیت استاتیکی بلبرینگ
ظرفیت استاتیکی بلبرینگ به واقعیت، حداکثر بار لحظه‌ای را نشان می‌دهد که می‌تواند باعث تغییر شکل ساچمه‌ها یا مسیر تغییریافته‌ای شود. به‌عبارت‌دیگر، ظرفیت استاتیکی نشان می‌دهد که چه مقدار بار یا ضربه‌ای می‌تواند به‌طورکلی عملکرد بلبرینگ را مختل کند. بسته به نوع کاربرد، یک فاکتور ایمنی برای محاسبه ظرفیت استاتیکی مجاز در بلبرینگ‌های مختلف تعریف می‌شود.
تأثیر بار دینامیک و استاتیک روی کیفیت بیرینگ
مقدار بارهای استاتیکی و دینامیکی که بلبرینگ و رولبرینگ ها قادر به تحمل آن‌ها هستند، یکی از عوامل حیاتی در تعیین کیفیت و درنهایت قیمت بیرینگ محسوب می‌شود. هر یک از این پارامترها در بیرینگ و رولبرینگ‌هایی که توسط کارخانه‌های مختلف تولید می‌شوند، متفاوت است. هر برند، نوع و سایزی از بلبرینگ دارای ظرفیت خاصی است که هنگام خرید بلبرینگ باید به آن توجه داشته باشید.
فاکتورهای تعیین‌کننده ظرفیت بلبرینگ
در محاسبه ظرفیت بار بلبرینگ، عوامل متعددی دخیل هستند که مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:
• محل نصب بلبرینگ: معمولاً تعیین این پارامتر به‌سادگی امکان‌پذیر نیست. برای رفع این مشکل، از ضرایب مختلفی استفاده می‌شود.
• قطر بلبرینگ: هرچه قطر و ضخامت(نسبت میان قطر داخلی و خارجی) بلبرینگ بیشتر باشد، ظرفیت تحمل بار بلبرینگ نیز بالاتر خواهد بود.
• جنس بلبرینگ: بلبرینگ‌های فلزی نسبت به بلبرینگ‌های سرامیکی دارای ظرفیت بالاتری هستند و در نقاط حساس‌تری کاربرد دارند. همچنین، گرید‌های مختلف فولاد یا استیل دارای مقاومت‌های متفاوت در برابر بارها هستند. سازندگان بلبرینگ معمولاً ظرفیت‌های آن‌ها را بر اساس ماده‌ای که در ساخت این قطعات استفاده شده است، بر روی بسته‌بندی محصولات خود درج می‌کنند.
• نوع بلبرینگ : نوع بلبرینگ بسیار بر ظرفیت آن تأثیر می‌گذارد! چراکه ضرایب بار شعاعی، رانشی و دیگر انواع در بلبرینگ‌های گوناگون متفاوت است. به‌عنوان‌مثال، ضرایب بار در بلبرینگ‌های شیار عمیق تک‌ردیفه بین 0.5 و 0.6 است. این ضرایب را می‌توان از جداول استاندارد به دست آورد.
محاسبه ظرفیت بلبرینگ
برنامه‌های کاربردی و ابزارهای آنلاین مختلف وجود دارند که به شما کمک می‌کنند تا ظرفیت بارگذاری را محاسبه کنید. برای استفاده از آن‌ها بایستی تمامی متغیرها ازجمله میزان بار واردشده در جهت‌های مختلف را بدانید.
استاندارد کاربرد بلبرینگ و ظرفیت بار استاتیک
میزان حمل وزن استاتیکی بلبرینگ‌ها بر اساس استاندارد ISO 76:1987 محاسبه می‌شود و با توجه به تنش سطحی در مرکز اجزای غلتنده یا همان سطح غلتش بلبرینگ، بیشترین بار قابل‌تحمل به شکل زیر است:
• ۴۶۰۰ Mpa برای بلبرینگ‌های خودتنظیم
• ۴۲۰۰ Mpa برای بلبرینگ‌های دیگر
• ۴۰۰۰ Mpa برای همه رولبرینگ ها
این تنش باعث تغییر شکل دائمی به اندازه تقریبی 0.0001 قطر ساچمه بلبرینگ بر روی آن یا سطح غلتش بلبرینگ می‌شود که برای بلبرینگ‌های شعاعی، بار شعاعی خالص و برای بلبرینگ‌های محوری، بار محوری خالص در مرکز عمل می‌کند، در نظر گرفته می‌شود.
کلام پایانی
در این مقاله از پرشین صنعت به بررسی بارهای ورودی بر بلبرینگ و رولبرینگ پرداختیم. همان‌طور که از متن هم برمی‌آید، مفهوم استاتیک در بلبرینگ و حتی مفهوم دینامیک در این قطعات مفاهیمی علمی هستند. اگر با این مفاهیم مکانیکی در بلبرینگ و رولبرینگ آشنا نیستید، کارشناسان پرشین صنعت راهنمای شما در درک آن‌ها خواهند بود. پرشین صنعت، گره بازرگانی تخصصی با بیش از دو دهه فعالیت در زمینه واردات تجهیزات صنعتی ازجمله بلبرینگ و رولبرینگ است.
