انتخاب انواع بلبرینگ ها
هر نوع بلبرینگ بر اساس طرح خود مشخصه‌ها و خواصی دارد که آن را کم و بیش برای یک کاربرد مناسب می‌کند. برای مثال، بلبرینگهای شیار عمیق می‌توانند بارهای شعاعی و محوری متوسط را تحمل کنند. اصطکاک در این بلبرینگ ها کم بوده و امکان تولید آنها با دقت زیاد و در طرح‌های کم سروصدا وجود دارد. بنابراین این بلبرینگ ها در الکتروموتورهای الکتریکی کوچک و متوسط به طور وسیع استفاده می‌شوند.
رولربیرینگ‌های کروی و توریدال می‌توانند بارهای سنگین را تحمل کنند و همچنین خودتنظیم می‌باشند (خود را با عدم همراستایی بین شفت و نشیمنگاه تنظیم می‌کنند). این خواص آنها برای کاربرد در صنایع سنگین در جایی که بار سنگین، تغییر شکل شفت و عدم همراستایی وجود دارد، مناسب می‌کند.
در بیشتر موارد چندین عامل باید در نظر گرفته شده و نسبت به یکدیگ
ر مقایسه شوند. لذا امکان ارائه یک قانون عمومی وجود ندارد. اطلاعات ارائه شده در این بخش مهم‌ترین فاکتورهایی هستند که باید در انتخاب یک بلبرینگ استاندارد در نظر گرفته شوند، که عبارتند از:
• فضای موجود
• بارها
• عدم همراستایی (Misalignment)
• دقت
• سرعت
• حرکت بی سروصدا
• سفتی (Stiffness)
• جابجایی محوری
• نصب و بیرون آوردن بلبرینگ
• بلبرینگ های آب‌بندی شده
خلاصه‌ای از انواع بلبرینگ های استاندارد، طرح و مشخصة آنها و مناسب بودن آنها برای شرایط و کاربردهای مختلف در ماتریس آورده شده است. جزئیات کامل هر نوع بلبرینگ خاص به همراه مشخصه‌ها و طرح‌های موجود آن در بخش مربوط به آن بلبرینگ آمده است. بلبرینگ هایی که در ماتریس آورده نشده‌اند، عموماً برای چند کاربرد شناخته شده خاص به کار می‌روند.
ماتریس یک تقسیم‌بندی نسبتاً سطحی از بلبرینگ ها را نشان می‌دهد. به علت محدودیت علائم در ماتریس نمی‌توان اختلاف دقیق بین بلبرینگ ها را نشان داد. همچنین بعضی خواص فقط به طرح بلبرینگ بستگی ندارند. برای مثال سفتی در یک چیدمان شامل بلبرینگ های تماس زاویه‌ای یا مخروطی به پیش‌بار و سرعت نیز بستگی دارد و سرعت خود بستگی به دقت بلبرینگ و دیگر اجزاء و طراحی قفسه دارد. جدای از محدودیت‌های آن، ماتریس را می‌توان برای انتخاب نوع بلبرینگ به
کار برد. البته لازم به ذکر است که هزینه کل چیدمان بلبرینگ ها و مسائل مربوط به انبارداری نیز در انتخاب نهایی تأثیرگذار می‌باشند.
پارامترهای مهم در طراحی چیدمان بلبرینگ ها نظیر ظرفیت حمل بار و عمر، اصطکاک، سرعت‌های مجاز، لقی داخلی بیرینگ یا پیش‌بار، روانکاری و آب‌بندی در مقالات دیگر به طور کامل بررسی می‌شوند.
فضای موجود در بلبرینگ
در بیشتر موارد یکی از ابعاد اصلی بلبرینگ، معمولاً قطر داخلی، بر اساس طراحی ماشین (قطر شفت) از پیش تعیین شده است. برای شفت‌ها با قطر کم همه انواع بلبیرینگ‌ها را می‌توان استفاده کرد، ولی بیشترین کاربرد را بلبرینگهای شیار عمیق دارند. رولربیرینگ‌های سوزنی نیز برای این منظور مناسب هستند (شکل زیر)
برای شفت‌ها با قطر بزرگ، رولربیرینگ‌های استوانه‌ای، مخروطی، کروی و توریدال به کار می‌روند. همچنین بلبرینگهای شیار عمیق نیز در این موارد کاربرد دارند (شکل زیر)
وقتی محدودیت شعاعی وجود دارد باید از بلبرینگها با مقطع کوچک و یا سری‌های قطر 8 و 9 استفاده کرد. به علاوه مجموعه قفسه و رولرهای سوزنی، رولربیرینگ سوزنی با رینگ خارجی از جنس ورق کشیده شده و رولربیرینگ سوزنی با یا بدون رینگ داخلی (شکل زیر) بسیار مناسب می‌باشند. همچنین بعضی از سری‌های بلبرینگهای شیارعمیق و تماس زاویه، رولربیرینگ‌های استوانه‌ای مخروطی، کروی و توریدال نیز به کار می‌روند.
وقتی محدودیت محوری وجود دارد سری‌های خاصی از رولربیرینگ‌های استوانه‌ای و بلبرینگهای شیار عمیق برای تحمل بار محوری و ترکیبی استفاده می‌شوند. همچنین از انواع رولربیرینگ‌های سوزنی ترکیبی نیز می‌توان استفاده کرد (شکل زیر)
برای بار محوری خالص، می‌توان از مجموعه قفسه و رولرهای سوزنی کف‌گرد (با یا بدون واشرها) و رولربیرینگ سوزنی کف‌گرد استفاده کرد
بارهای ترکیبی بلبرینگ
بار ترکیبی از یک بار محوری به همراه یک بار شعاعی تشکیل شده است که به طور همزمان عمل می‌کنند. توانایی حمل بار محوری یک بیرینگ توسط زاویه تماس α تعیین می‌شود. هر چه این زاویه بزرگ‌تر باشد بیرینگ برای حمل بار محوری مناسب‌تر است. یک معیار برای زاویه تماس فاکتور محاسباتی Y می‌باشد که با افزایش زاویه تماس کاهش پیدا می‌کند. مقادیر این فاکتور برای هر بیرینگ در جداول بیرینگ‌ها بر روی لوح فشرده همراه کتاب آورده شده است. ظرفیت حمل بار محوری یک بلبیرینگ شیار عمیق به طراحی داخلی و لقی داخلی آن بستگی دارد.
برای بارهای ترکیبی، بلبیرینگ تماس زاویه‌ای یک ردیفه، دو ردیفه و رولربیرینگ مخروطی یک ردیفه کاربرد زیادی دارند، ولی بلبیرینگ شیار عمیق و رولربیرینگ کروی نیز مناسب هستند (شکل زیر)
همچنین بلبرینگ خودتنظیم، رولربیرینگ استوانه‌ای طرح NJ و NUP و رولربیرینگ استوانه‌ای طرح NU با رینگ زاویه‌دار HJ را می‌توان برای بارهای ترکیبی که در آنها مقدار بار محوری نسبتاً کم است، به کار برد.
بلبرینگ تماس زاویه‌ای یک ردیفه، رولربیرینگ مخروطی، رولربیرینگ استوانه‌ای طرح NJ، رولربیرینگ استوانه‌ای طرح NU به همراه رینگ زاویه‌دار HJ و رولربیرینگ کروی کف‌گرد بار محوری را فقط در یک جهت تحمل می‌کنند و برای بار محوری دو جهته باید به همراه یک بیرینگ دیگر به کار برده شوند. به همین علت، بلبرینگهای یک ردیفه تماس زاویه‌ای در طرح چند منظوره برای نصب جفتی موجود می‌باشند، همچنین رولربیرینگ‌های مخروطی را نیز می‌توان به صورت جفتی استفاده کرد
وقتی مؤلفه بار محوری یک بار ترکیبی بزرگ باشد، ممکن است که از یک بلبرینگ مجزا برای حمل بار محوری استفاده شود و بیرینگ دیگر بار شعاعی را تحمل کند. علاوه بر بلبرینگ های کف‌گرد بعضی بلبرینگ شعاعی نظیر بلبرینگ شیار عمیق یا بلبرینگ چهار نقطه تماس برای این منظور مناسب می‌باشند . برای اطمینان از این که این بلبرینگ تحت بار شعاعی قرار نمی‌گیرد، رینگ خارجی آن باید با لقی شعاعی در نشیمنگاه نصب شود.
بار خمشی بلبرینگ (Moment Load)
وقتی باری به صورت خارج از مرکز به بلبرینگ وارد شود، یک ممان خمشی ایجاد می‌کند. بلبرینگ های دو ردیفه نظیر بلبرینگهای شیار عمیق و تماس زاویه دو ردیفه می‌توانند ممان خمشی را تحمل کنند ولی بلبرینگهای تماس زاویه و رولربیرینگ‌های مخروطی یک ردیفه به صورت جفتی جلو به جلو یا طرح بهتر پشت به پشت، برای این منظور مناسب‌تر می‌باشند .
مقدار بار بلبرینگ
یکی از فاکتورهای تعیین کننده ابعاد بلبرینگ است. عموماً، رولربیرینگ‌ها توانایی حمل بار بیشتری نسبت به بلبرینگها با ابعاد مشابه دارند . همچنین بلبرینگ های بدون قفسه (تعداد ساچمه‌ها یا رولرهای بیشتر) توانایی حمل بار بیشتری نسبت به بلبرینگ های قفسه‌دار مشابه، دارند. بلبرینگ ها عموماً برای بارهای کم و متوسط به کار می‌روند. برای بارهای سنگین و شفت‌های قطور، رولربیرینگ‌ها انتخاب مناسب‌تری می‌باشند.
بارهای شعاعی بلبرینگ
رولربیرینگ‌های استوانه‌ای طرح NU و N، رولربیرینگ سوزنی و رولربیرینگ توریدال فقط می‌توانند بار شعاعی خالص را تحمل کنند (شکل زیر). انواع دیگر بلبرینگ های شعاعی علاوه بر بار شعاعی توانایی حمل بار محوری را نیز دارند.
بار محوری بلبرینگ
بلبرینگ کف‌گرد و بلبرینگ چهار نقطه تماس (شکل) برای تحمل بار های محمری خالص کم تا متوسط مناسب می‌باشند. بلبرینگ کف‌گرد یک طرفه فقط بار محوری را در یک جهت تحمل می‌کند. برای تحمل بار محوری در دو جهت نیاز به بلبرینگ کف‌گرد دو طرفه است.
بلبرینگ تماس زاویه‌ای کف‌گرد می‌تواند بار محوری متوسط را در سرعت‌های بالا تحمل کند. نوع یک طرفه می‌تواند همزمان بار شعاعی را نیز تحمل کند ولی نوع دو طرفه فقط می‌تواند بار محوری خالص را تحمل کند.
برای بارهای محوری یک جهته متوسط و سنگین رولربیرینگ‌های کف‌گرد سوزنی، استوانه‌ای، مخروطی و کروی (شکل زیر) مناسب می‌باشند. رولربیرینگ کروی کف‌گرد می‌تواند علاوه بر بار محوری بار شعاعی را نیز تحمل کند. برای بارهای سنگین محوری با جهت متغیر می‌توان از دو رولربیرینگ استوانه‌ای کف‌گرد یا دو رولربیرینگ کروی کف‌گرد که در کنار هم قرار می‌گیرند، استفاده کرد.
عدم همراستایی در بلبرینگ
زاویه‌ای بین شفت و نشیمنگاه به دلیل خمش شفت تحت بار، عدم ماشینکاری دقیق نشیمنگاه و یا وقتی که طول شفت بین دو بلبرینگ بلند می‌باشد، ایجاد می‌شود.
بلبرینگ های صلب (Rigid Bearings) نظیر بلبرینگهای شیار عمیق و رولربیرینگ‌های استوانه‌ای نمی‌توانند هیچ گونه همراستایی را تحمل کنند و یا فقط مقدار کمی از عدم همراستایی را تحت بار تحمل می‌کنند. ولی بلبرینگ های خودتنظیم نظیر بلبرینگ خودتنظیم، رولربیرینگ کروی، رولربیرینگ توریدال و رولربیرینگ کروی کف‌گرد (شکل زیر) می‌توانند عدم همراستایی ناشی از بارهای وارده در حین کارکرد و خطاهای ناشی از ماشینکاری و نصب اولیه را تحمل کنند.
مقادیر مجاز عدم همراستایی برای هر نوع بلبرینگ در بخش مربوطه به آن بلبرینگ آورده شده است( به تگ های اخر مقالات توجه کنید ). اگر عدم همراستایی از مقدار مجاز بیشتر باشد باید در طراحی چیدمان دقت بیشتری به کار رود. بلبرینگهای کف‌گرد با واشر نشیمنگاه و واشر تکیه‌گاه کروی، Y- بلبرینگ و رولربیرینگ‌های سوزنی خودتنظیم (شکل ) می‌توانند عدم همراستایی اولیه ناشی از خطای ماشینکاری و نصب را تحمل کنند.
دقت بلبرینگ
برای چیدمان‌هایی که نیاز به دقت دورانی بالا دارند، نظیر چیدمان بلبرینگ محور کارگیر ماشین‌های ابزار (Spindle) و یا کاربردهایی که سرعت در آنها زیاد است به بلبرینگ هایی با دقت‌های بالاتر از دقت نرمال نیاز است.
در بخش مربوط به هر بلبرینگ کلاس تلرانس‌های مربوطه آورده شده است. به تگ تلرانس ها مراجعه نمایید.
سرعت بلبرینگ
سرعت کارکرد یک بلبرینگ توسط دمای مجاز کارکرد محدود می‌شود. بلبرینگ هایی که اصطکاک داخلی کم داشته و در نتیجه حرارت کمی در آنها تولید می‌شود برای کاربردهایی که در آنها سرعت بالاست، مناسب می‌باشند.
با بلبرینگ های شیار عمیق و بلبرینگ های خودتنظیم ( شکل یک ) در شرایطی که بار شعاعی خالص وجود دارد، می‌توان به بالاترین سرعت دست یافت، همچنین با بلبیرینگ‌های تماس زاویه‌ای (شکل دو ) در حالتی که بار ترکیبی وجود دارد می‌توان به بالاترین حد سرعت دست یافت. این موضوع به خصوص در رابطه با بلبرینگ های تماس زاویه دقیق با بلبرینگهای شیار عمیق با ساچمه‌های سرامیکی صحت دارد.
بلبرینگهای کف‌گرد، به علت طرح خاص خود نمی‌توانند در سرعت‌های بالا نظیر بلبرینگ های شعاعی کار کنند.
شکل 1 
شکل 2
حرکت بی سر و صدا در بلبرینگ
در بعضی کاربردهای معین نظیر الکتروموتورهای کوچک لوازم خانگی یا تجهیزات اداری سرو صدای ایجاد شده در حین کارکرد عامل مهمی در انتخاب بلبرینگ است. بلبرینگهای شیار عمیق خاصی برای این کاربردها تولید می‌شوند.
سفتی بلبرینگ
سفتی بلبرینگ بر اساس تغییر شکل الاستیک آن تحت بارهای وارده مشخص می‌شود. معمولاً این تغییر شکل‌ها کوچک و قابل صرف‌نظر کردن می‌باشند. در بعضی موارد خاص نظیر چیدمان بلبرینگ های محور کارگیر ماشین‌های ابزار یا چیدمان بلبرینگ های پنیون یک چرخدنده، سفتی اهمیت زیادی دارد.
به علت نوع تماس بین اجزای دورانی و رینگ‌ها، رولربیرینگ‌ها نظیر رولربیرینگ استوانه‌ای و مخروطی (شکل زیر) درجه سفتی بالاتری نسبت به بلبرینگ ها دارند. سفتی بلبرینگ ها را می‌توان با پیش‌بار کردن آنها افزایش داد .
جابجایی محوری در بلبرینگ
طرح NJ رولربیرینگ‌های استوانه‌ای و بعضی از طرح‌های بدون قفسه رولربیرینگ‌های استوانه را نیز می‌توان به کار برد.(ماتریس زیر)
در کاربردهایی که جابجایی محوری نسبتاً بزرگ است و همچنین عدم همراستایی وجود دارد رولربیرینگ توریدال CARB مناسب‌ترین انتخاب برای موقعیت بیرینگ شناور می‌باشد (شکل زیر). در تمامی این بلبرینگ ها حرکت محوری شفت نسبت به نشیمنگاه در داخل بلبرینگ انجام می‌شود. مقادیر مجاز جابجایی محوری در جداول مربوط به بلبرینگ ها آورده شده است.
اگر از بلبیرینگ تفکیک‌ناپذیر (Non-Separable) نظیر بلبرینگ شیار عمیق یا رولربیرینگ کروی در موقعیت شناور استفاده شود (شکل زیر)، یکی از رینگ‌های بلبیرینگ باید انطباق لق (Loose Fit) داشته باشد.
نصب و بیرون آوردن بلبرینگ
رینگ داخلی استوانه‌ای
بلبرینگ ها با رینگ داخلی استوانه‌ای و طرح قابل تفکیک (Separable)، خصوصاً اگر انطباق تداخلی برای هر دو رینگ لازم باشد، راحت‌تر از بلبرینگ ها با طرح تفکیک‌ناپذیر نصب و بیرون آورده می‌شوند. همچنین در شرایطی که نصب و بیرون آوردن بارها باید تکرار شود، بلبرینگ های قابل تفکیک ترجیح داده می‌شوند، زیرا رینگ همراه با مجموعه قفسه و ساچمه‌ها یا رولرها را می‌توان به صورت مجزا از رینگ دیگر نصب کرد. بلبرینگ ها با طرح قابل تفکیک شامل بلبرینگ های چهار نقطه تماس، رولربیرینگ‌های استوانه‌ای، سوزنی و مخروطی (شکل زیر) و همچنین بلبرینگها و رولربیرینگ‌های کف‌گرد است.
رینگ داخلی مخروطی
بیرینگ‌ها با رینگ داخلی مخروطی (شکل زیر ) را می‌توان به آسانی بر روی شفت مخروطی یا شفت استوانه‌ای به کمک یک غلاف واسطه یا غلاف بیرون کشیدنی (Withdrawal Sleeve) ، نصب کرد.
بلبرینگ های آب بندی شده
انتخاب آب‌بند برای کارکرد صحیح بیرینگ بسیار حیاتی می‌باشد. بیرینگ‌های آب‌بندی شده در طرح‌های زیر تولید می‌شوند.
• حفاظ فلزی (شکل زیر)
• آب‌بند کم اصطکاک (Low-Friction Seal)
• آب‌بند تماسی (Contact Seal)
این بیرینگ‌ها از نظر اقتصادی و صرفه‌جویی در فضا بسیاری از مشکلات را حل می‌کنند. بیرینگ‌های زیر در محدوده وسیعی از ابعاد به صورت آب‌بند شده تولید می‌شوند.
• بلبرینگهای شیار عمیق
• بلبرینگهای تماس زاویه‌ای
• بلبرینگهای خودتنظیم
• رولربیرینگ‌های استوانه‌ای
• رولربیرینگ‌های سوزنی
• رولربیرینگ‌های کروی
• رولربیرینگ‌های توریدال CARB
• رولرهای بادامکی
• Y- بیرنگ‌ها و مجموعه Y- بیرنگ‌ها
کلیه بیرینگ‌های آب‌بندشده در طرفین از گریسی با کیفیت و مقدار مناسب پر شده‌اند.
