بلبرینگ تماس زاویه ای دو ردیفه چیست؟

بلبرینگ تماس زاویه ای دو ردیفه یک طرح یاتاقان است که دو ردیف از توپ های تماس زاویه ای را در یک حلقه داخلی و خارجی ترکیب می کند که پشت به پشت چیده شده اند تا بتوانند همزمان بارهای شعاعی، بارهای محوری در هر دو جهت و بارهای لحظه ای را تحمل کنند. زاویه تماس هر ردیف به گونه ای تنظیم می شود که خطوط بار از طرف مقابل یاتاقان روی محور یاتاقان همگرا شوند و یک واحد مستقل ایجاد کنند که در برابر نیروهای کج مقاومت می کند بدون اینکه نیاز به یاتاقان دوم نصب شده جداگانه برای کنترل جهت محوری مخالف داشته باشد. از نظر اصل ساختاری، یک بلبرینگ تماسی زاویه‌دار دو ردیفه اساساً معادل یک جفت بلبرینگ تماسی زاویه‌دار تک ردیفه است که در یک واحد باریک‌تر و فشرده‌تر که یک حلقه داخلی و خارجی مشترک دارند (منبع: NSK Global Technical Library؛ NTlogN Cataa3) ادغام شده‌اند. زاویه تماس استاندارد برای بلبرینگ های دو ردیفه سری 5200 و 5300 است 25 درجه در حالی که Schaeffler و برخی دیگر از خانواده های طراحی از زاویه تماس 30 درجه استفاده می کنند، که ظرفیت بار محوری را نسبت به ظرفیت شعاعی افزایش می دهد (منبع: NSK؛ Schaeffler TPI 213). هندسه فشرده به این معنی است که یک واحد دو ردیفه فضای محوری کمتری را نسبت به دو یاتاقان تماس زاویه‌ای تک ردیفی با سوراخ و قطر بیرونی یکسان اشغال می‌کند، و آن را به راه حل ترجیحی در هر جایی که محدودیت محوری دو طرفه در یک پاکت نصب باریک نیاز است، می‌سازد. بلبرینگ تماس زاویه ای دو ردیفه در سری‌های 30 و 38 طیف وسیعی از اندازه‌های سوراخ و گزینه‌های آب‌بندی را پوشش می‌دهد که دقیقاً با این نوع کاربرد بار فشرده و چند جهته مطابقت دارد.

چگونه زاویه تماس رفتار باربری را تعریف می کند

زاویه تماس یکی از مهمترین پارامترهای هندسی است که یک بلبرینگ تماس زاویه ای را از یک بلبرینگ شیار عمیق متمایز می کند و مستقیماً نسبت ظرفیت بار محوری به شعاعی را که یاتاقان می تواند تحویل دهد تعیین می کند.

معنای هندسی زاویه تماس

در هر بلبرینگ المان غلتشی، توپ ها بار را بین راهروی حلقه داخلی و راهروی حلقه بیرونی از طریق نقاط تماس منتقل می کنند. در یاتاقان‌های شیار عمیق، این نقاط تماس روی خطی عمود بر محور شفت قرار می‌گیرند، که به این معنی است که یاتاقان برای بارهای شعاعی مناسب است اما فقط می‌تواند بارهای محوری را به طور تصادفی تحمل کند. در یک یاتاقان تماس زاویه ای، مسیرهای مسابقه به گونه ای منحرف می شوند که خطی که دو نقطه تماس را به هم متصل می کند با صفحه شعاعی زاویه تشکیل می دهد. این زاویه زاویه تماس است که آلفا نشان داده می شود. هنگامی که یک بار کاملا محوری به یک یاتاقان تماس زاویه ای اعمال می شود، از طریق این خط تماس شیبدار منتقل می شود، که نیرو را به یک جزء شعاعی و یک جزء محوری در هندسه یاتاقان منتقل می کند. هر چه زاویه تماس بیشتر باشد، نسبت بار محوری اعمال شده که به طور موثر حمل می شود بزرگتر است و یاتاقان می تواند قبل از بحرانی شدن تنش تماس، نسبت بار محوری به شعاعی بزرگتر را حفظ کند (منبع: NTN Bearing Catalog 2203E؛ brkbearings.com).

مقادیر زاویه تماس در طرح های دو ردیفه

بلبرینگ‌های تماس زاویه‌ای تک ردیفی در چهار پیکربندی استاندارد زاویه تماس موجود هستند: 15 درجه، 25 درجه، 30 درجه و 40 درجه. نوع 15 درجه کارکرد با سرعت بالا و سختی محوری کم را در اولویت قرار می دهد. نوع 40 درجه حداکثر ظرفیت بار محوری را به قیمت کاهش رتبه سرعت و تولید گرمای بیشتر در اولویت قرار می دهد. بلبرینگ تماسی زاویه ای دو ردیفه در سری استاندارد 5000 (سری 5200، 5300) با زاویه تماس 25 درجه در هر ردیف، پشت به پشت مرتب شده اند تا هر ردیف بار محوری را از یک جهت تحمل کند. انواع با ظرفیت بالا، از جمله خانواده طراحی Schaeffler، از a زاویه تماس 30 درجه که کسر بار محوری بالاتری را فراهم می کند اما کاهش متناظر در محدودیت سرعت برای عملکرد مداوم ایجاد می کند (منبع: NSK Global؛ Schaeffler TPI 213).

قابلیت بارگذاری لحظه ای

یک قابلیت بسیار مهم که توسط آرایش ردیف دوتایی فعال می شود، مقاومت در برابر بارهای لحظه ای است که به آن ممان کج نیز می گویند. یک بار لحظه ای برای چرخش شفت نسبت به محفظه حول محوری عمود بر خط مرکزی شفت عمل می کند. یک یاتاقان تماس زاویه ای تک ردیفی یا یک یاتاقان شیار عمیق تکی نمی تواند در برابر این نوع بارگذاری به طور قابل اعتماد مقاومت کند زیرا ناحیه تماس در یک طرف بیش از حد بار می شود در حالی که طرف مقابل تماس خود را از دست می دهد. چیدمان پشت به پشت یاتاقان های دو ردیفه، یک دهانه موثر گسترده بین دو خط بار ایجاد می کند، حتی در عرض تک یاتاقان، که یک بازوی لحظه ای مکانیکی را فراهم می کند که در برابر نیروهای خمشی مقاومت می کند. به همین دلیل است که بلبرینگ‌های تماس زاویه‌ای دو ردیفه برای کاربردهایی که خمش شفت، بارهای اضافه یا نیروهای ژیروسکوپی بارهای لحظه‌ای در موقعیت یاتاقان ایجاد می‌کنند مشخص شده‌اند (منبع: NTN Bearing Catalog 2203E).

ساختار داخلی و مواد جزء

درک ساختار داخلی یک بلبرینگ تماسی زاویه‌ای دو ردیفه توضیح می‌دهد که چرا انتخاب‌های طراحی و مواد خاص بر عملکرد به روش‌هایی تأثیر می‌گذارد که همیشه از رتبه‌بندی بار کاتالوگ به تنهایی آشکار نیست.

حلقه ها و مسیرهای مسابقه

حلقه‌های داخلی و خارجی بلبرینگ‌های تماسی زاویه‌ای استاندارد دو ردیفه از فولاد کروم با کربن بالا، معمولاً 52100 یا استانداردهای ملی معادل، ساخته می‌شوند که تا سختی سطحی معمولاً در محدوده 58 تا 65 HRC سخت می‌شوند. مسیرهای مسابقه تا تلورانس های محکمی از نظر قطر، گردی و زبری سطح زمین هستند، زیرا کیفیت سطح در ناحیه تماس مستقیماً توزیع تنش تحت بار و سطح نویز و ارتعاش در کار را تعیین می کند. هندسه شانه در هر حلقه به گونه ای طراحی شده است که بین دو مسیر مسابقه ردیفی که زاویه تماس مورد نظر را ایجاد می کند، فاصله ایجاد کند، و این ارتفاع شانه همچنین حداکثر بار محوری را تعیین می کند که حلقه ها می توانند قبل از اینکه استرس تماس به شانه حلقه منتقل شود به جای ماندن در مسیر مسابقه، حداکثر بار محوری را تعیین می کند.

عناصر نورد

گلوله‌های هر دو ردیف معمولاً از همان فولاد بلبرینگ 52100 به عنوان حلقه‌ها یا از سرامیک‌هایی مانند نیترید سیلیکون (Si3N4) در کاربردهای با سرعت بالا یا بحرانی در برابر خوردگی ساخته می‌شوند. قطر توپ و تعداد گلوله ها در هر ردیف در طول فرآیند طراحی برای بهینه سازی رتبه بار دینامیکی، رتبه بار استاتیکی و قابلیت سرعت یاتاقان برای سری کاربردهای مورد نظر انتخاب می شوند. در یک سری معین، قطر توپ بزرگتر امتیاز بار را افزایش می دهد اما حداکثر سرعت مجاز را کاهش می دهد زیرا نیروی گریز از مرکز روی هر توپ با جرم توپ و مربع سرعت مقیاس می شود. توپ‌های درجه دقیق دارای تغییر قطر کمتر از 00025/0 میلی‌متر بین توپ‌های یک ردیف هستند، زیرا حتی تفاوت‌های کوچک قطر باعث به اشتراک‌گذاری ناهموار بار می‌شود که رتبه بار مؤثر را در زیر شکل کاتالوگ کاهش می‌دهد.

گزینه های قفس

قفس توپ ها را جدا می کند و فاصله محیطی ثابتی را حفظ می کند تا بار به طور مساوی در اطراف محیط یاتاقان توزیع شود. بلبرینگ های تماس زاویه ای دو ردیفه با دو نوع قفس اصلی در دسترس هستند (منبع: NSK Global؛ NTN):

• قفس فولادی فشرده، که گزینه استاندارد برای اکثر کاربردهای با سرعت متوسط و بالا است و از ورق فولادی کم کربن با جیب هایی که برای هدایت توپ ها تشکیل شده است، مهر شده است. قفس های فولادی فشرده برای اکثر کاربردهای روغن کاری شده با روغن و گریس در محدوده سرعت استاندارد بلبرینگ مناسب هستند.
• قفس پلی آمید یا نایلون، که جرم کمتر و صدای کمتری را در سرعت‌های بالا ارائه می‌دهد، عملکرد بهتر در یاتاقان‌های آب‌بندی شده با گریس که کشش چسبناک گریس منبع گرما است، و کاهش خطر لکه‌گیری در هنگام از دست دادن لحظه‌ای روان‌کاری با سرعت بالا.

گزینه های آب بندی و محافظ

بلبرینگ های تماس زاویه ای دو ردیفه باز نیاز به روغن کاری خارجی از طریق پر کردن دوره ای گریس یا سیستم روغن تحت فشار دارند. انواع مهر و موم شده و محافظ در دسترس هستند و به طور فزاینده ای برای برنامه هایی که دسترسی به تعمیر و نگهداری محدود است یا ورود آلودگی یک نگرانی است مشخص می شوند (منبع: NTN Bearing Catalog 2203E; NSK). نام های پسوندی که بیشتر استفاده می شود عبارتند از:

نامگذاری سری 30-2RS، 38-2RS، 30-ZZ و 38-ZZ که در بلبرینگ تماس زاویه ای دو ردیفه محدوده محصول به طور مستقیم هم شماره سری و هم نوع آب بندی را در نام بلبرینگ رمزگذاری می کند و تشخیص نوع مناسب برای یک برنامه خاص از شماره قطعه به تنهایی آسان می شود.

رتبه بندی بار و مشخصات عملکرد

عملکرد هر یاتاقان عنصر نورد در درجه اول با سه مقدار درجه بندی مشخص می شود: رتبه بار دینامیکی پایه، رتبه بار استاتیک اولیه و سرعت محدود. این ارقام توسط هندسه داخلی بلبرینگ تعیین می شوند و باید به درستی نسبت به چرخه بار و سرعت واقعی برنامه تفسیر شوند تا بتوان عمر مفید قابل اعتمادی را پیش بینی کرد.

رتبه بندی بار دینامیکی پایه

رتبه بار دینامیکی پایه (C) به عنوان بار شعاعی ثابت تعریف می‌شود که تحت آن گروهی از یاتاقان‌های یکسان با پیروی از روش محاسبه تعریف‌شده در ISO 281، عمر خستگی نامی یک میلیون دور با قابلیت اطمینان 90 درصد به دست خواهند آورد. بار اعمال شده، تنش تماس هرتزی را روی تعداد بیشتری از نقاط تماس توزیع می کند. به عنوان یک مرجع عملی، بلبرینگ سری 5200 با سوراخ 10 میلی متری (برینگ شماره 5200) دارای رتبه بار دینامیکی است. 7,150 نیوتن ، در حالی که سری 5203 با سوراخ 17 میلی متر تقریباً 12700 نیوتن را حمل می کند و سری 5204 با سوراخ 20 میلی متری تقریباً 15900 نیوتن را حمل می کند (منبع: کاتالوگ بلبرینگ تماس زاویه ای دو ردیفه NSK، سند e1249b).

رتبه بندی بار استاتیک پایه

درجه بندی بار استاتیک پایه (C0) باری را تعریف می کند که تحت آن حداکثر تنش تماس بین توپ و مسیر مسابقه به حدود 4000 مگاپاسکال می رسد، سطحی که در آن تغییر شکل پلاستیکی موضعی راه آهن شروع به ایجاد یک فرورفتگی دائمی می کند که باعث افزایش ارتعاش و نویز در طول عملیات بعدی می شود. با استفاده از همان داده‌های مرجع NSK، سری 5200 (با سوراخ 10 میلی‌متری) دارای بار استاتیکی 3900 نیوتن است، در حالی که 5203 (17 میلی‌متر حفره) دارای 8300 نیوتن و 5204 (مخلخل 20 میلی‌متر) دارای 10700 نیوتن (منبع: NSK catalog e1249). کاربردهایی که شامل بارهای شوک، بارهای استاتیکی سنگین در طول مونتاژ، یا بارهای لحظه ای سنگین با سرعت کم می شوند، باید بر اساس رتبه استاتیکی ارزیابی شوند تا رتبه دینامیکی.

محاسبه بار دینامیکی معادل

هنگامی که یک یاتاقان یک بار ترکیبی شعاعی و محوری را به جای بار کاملا شعاعی تجربه می کند، یک بار دینامیکی معادل P باید قبل از اعمال معادله عمر ISO 281 محاسبه شود. برای بلبرینگ های تماس زاویه ای دو ردیفه، فرمول استاندارد P = XFr YFa است، که در آن Fr نیروی شعاعی، Fa نیروی محوری، و X و Y فاکتورهای بار هستند که به نسبت نیروی محوری به شعاعی نسبت به مقدار آستانه ای بستگی دارد. برای سری دو ردیفه مهر و موم شده و محافظ، مقادیر معمولی زمانی که Fa/Fr کمتر یا مساوی e است X = 1، Y = 0.92، و زمانی که Fa/Fr از e بیشتر است، X = 0.67 و Y = 1.41، با e تقریباً 0.68 (منبع: NSK catalog e1249b). این مقادیر با زاویه تماس و سری بلبرینگ تغییر می‌کنند، و طراحان باید همیشه از مقادیر برگه اطلاعات سازنده خاص برای سری بلبرینگ استفاده‌شده استفاده کنند.

قابلیت سرعت

حد سرعت یک بلبرینگ تماسی زاویه ای دو ردیفه توسط گرمای تولید شده در کنتاکت های نورد و در رابط قفس-گلوله تنظیم می شود و به طور معمول به صورت حد سرعت گریس یا محدودیت سرعت روغن بیان می شود، با محدودیت روغن معمولاً 20 تا 30 درصد بیشتر از حد چربی. انواع مهر و موم شده و محافظ دارای محدودیت سرعت کمتری نسبت به یاتاقان های باز معادل هستند زیرا اصطکاک لبه آب بند یا نزدیکی سپر گرمایی را اضافه می کند که چربی ثابت باید بدون خنک کننده خارجی از بین برود. استاندارد DIN 628-3 که ابعاد اصلی را برای بلبرینگ‌های تماس زاویه‌ای دو ردیفه کنترل می‌کند، محدودیت‌های ابعادی را ایجاد می‌کند که قابلیت تعویض بین تولیدکنندگان بلبرینگ را در همان سری تضمین می‌کند (منبع: Schaeffler TPI 213).

سیستم تعیین و شناسایی سری

خواندن نام بلبرینگ تماس زاویه ای دو ردیفه به درستی به مهندس یا متخصص خرید اجازه می دهد تا قطر سوراخ، سری (و بنابراین قطر و عرض خارجی) و پیکربندی آب بندی را از شماره قطعه بدون نیاز به مشورت با جدول تمام ابعاد تأیید کند.

ارجاعات سری 30 و 38 در نام محصول به دسته بندی سری قطر بیرونی بلبرینگ اشاره دارد. سری 30 و 38 در بلبرینگ‌های تماسی زاویه‌ای دو ردیفه نشان‌دهنده یک پوشش ابعادی خاص است و انواع پسوند 2RS و ZZ به‌طور مستقیم مشخص می‌کنند که آیا از مهر و موم تماسی یا سپر فولادی استفاده می‌شود یا خیر، که امکان تعیین نوع صحیح را به ترتیب برای سرویس مهر و موم شده با روغن کاری شده یا خدمات محافظ می‌دهد.

مقایسه با انواع بلبرینگ های جایگزین

انتخاب یک بلبرینگ تماسی زاویه ای دو ردیفه برای یک کاربرد مستلزم درک تفاوت آن با سایر انواع بلبرینگ است که به طور بالقوه می توانند برای همان موقعیت در نظر گرفته شوند.

در مقابل بلبرینگ تماس زاویه ای تک ردیفی

یک بلبرینگ تماسی زاویه ای تک ردیفی فقط می تواند بار محوری را در یک جهت تحمل کند زیرا هندسه راه آهن افست خط تماسی را ایجاد می کند که فقط از یک طرف روی محور همگرا می شود. برای پشتیبانی از بارهای محوری دو طرفه با یاتاقان های تک ردیفی، دو یاتاقان باید در مقابل هم نصب شوند، یا پشت به پشت (DB)، رو در رو (DF)، یا پشت سر هم (DT برای افزایش بار محوری در یک جهت). یک یاتاقان دو ردیفه همان محدودیت محوری دو طرفه را در یک واحد باریکتر با یک حلقه داخلی و یک حلقه بیرونی ایجاد می کند که طراحی محفظه را ساده می کند و فضای محوری مورد نیاز را کاهش می دهد. مبادله این است که واحد دو ردیفه دارای زاویه تماس ثابت و آرایش پشت به پشت است که قابل تغییر نیست، در حالی که آرایش تک ردیفی جفتی به مهندس امکان می دهد در صورتی که هندسه برنامه به ویژگی های بازوی ممان متفاوتی نیاز دارد، نصب رو به رو را انتخاب کند (منبع: NSK Global؛ NTN Bearing Catalog 2203E).

در مقابل بلبرینگ شیار عمیق

یک بلبرینگ شیار عمیق دارای یک شیار متقارن در هر دو حلقه است که به آن اجازه می دهد تا بارهای محوری متوسط را در هر دو جهت تحمل کند، اما خط بار اساساً در بارهای محوری کم شعاعی باقی می ماند و یاتاقان زاویه تماس مشخصی ندارد. برای بارهای ترکیبی کم تا متوسط ​​در سرعت بالا، یک یاتاقان شیار عمیق اغلب مقرون به صرفه تر است و نسبت به یک یاتاقان تماس زاویه ای با همان اندازه به سرعت بالاتری می رسد. با این حال، یاتاقان‌های شیار عمیق نمی‌توانند موقعیت محوری سفت و سخت شافتی را که یک یاتاقان تماس زاویه‌ای ارائه می‌کند، فراهم کنند، و برای کاربردهایی که باید در برابر بارهای لحظه‌ای مقاومت کرد یا سفتی محوری دقیق بخشی از طراحی سیستم است، مناسب نیستند (منبع: brkbearings.com).

در مقابل غلتک مخروطی

یک غلتک مخروطی بارهای شعاعی و محوری بیشتری را نسبت به یک بلبرینگ تماسی زاویه‌ای با اندازه سوراخ حمل می‌کند، زیرا تماس خطی بین غلتک‌ها و مسیرهای مسابقه بار را در منطقه بزرگ‌تری توزیع می‌کند و استرس تماس اوج را کاهش می‌دهد. با این حال، یاتاقان‌های غلتکی مخروطی به تنظیم دقیق پیش‌بار محوری در طول مونتاژ نیاز دارند، در سرعت‌های بالا به دلیل اصطکاک لغزشی فلنج انتهایی غلتک، گرمای بیشتری تولید می‌کنند و محدودیت سرعت کمتری نسبت به بلبرینگ‌های تماس زاویه‌ای دارند. برای کاربردهای با سرعت متوسط ​​که در آن بارهای ترکیبی متوسط ​​و هندسه فشرده الزامات اولیه هستند، بلبرینگ های تماس زاویه ای دو ردیفه به طور کلی بر بلبرینگ های غلتکی مخروطی ترجیح داده می شوند.

جدول مقایسه

کاربردهای معمولی و موارد استفاده در صنعت

بلبرینگ‌های تماس زاویه‌ای دو ردیفه در برنامه‌هایی یافت می‌شوند که یک نیاز مشترک دارند: محدودیت محوری دو طرفه در فضای فشرده با سرعت متوسط تا زیاد، جایی که بارهای لحظه‌ای یا بارهای ترکیبی باعث می‌شود یک یاتاقان شیار عمیق ناکافی باشد.

موتورهای الکتریکی و دمنده ها

موتورهای الکتریکی اغلب از بلبرینگ‌های تماس زاویه‌ای دو ردیفه در موقعیت انتهایی محرکه استفاده می‌کنند، جایی که نیروهای محوری ناشی از کشش تسمه، رانش چرخ دنده مارپیچ یا بارگذاری تیغه فن، یک بار محوری دو طرفه را بسته به جهت شروع-ایست ایجاد می‌کنند. طراحی جمع و جور تک واحدی ساخت محفظه موتور را در مقایسه با آرایش دو بلبرینگ ساده می کند و زاویه تماس 25 درجه سری استاندارد 5200 و 5300 ترکیبی از سختی محوری معقول و درجه سرعت چرخشی مناسب برای اکثر کاربردهای موتورهای القایی را فراهم می کند. NSK پمپ ها، موتورهای الکتریکی و دمنده ها را به عنوان کاربردهای معمولی اولیه برای این نوع بلبرینگ فهرست می کند (منبع: NSK Global Technical Library).

پمپ ها و کمپرسورها

پمپ‌های گریز از مرکز، نیروهای رانش محوری تولید می‌کنند که جهت معکوس را با تغییر نرخ جریان و اختلاف فشار تغییر می‌دهند، و این بارگذاری محوری دو طرفه دقیقاً شرایطی است که بلبرینگ‌های تماس زاویه‌ای دو ردیفه برای آن طراحی شده‌اند. طرح‌های پمپ با ظرفیت بالا با استفاده از یاتاقان‌های زاویه تماس 30 درجه می‌توانند بارهای محوری بالاتری را که معمولاً پمپ‌های گریز از مرکز چند مرحله‌ای هستند، در نظر بگیرند و در عین حال قابلیت سرعت کافی را برای اکثر شرایط خدمات پمپ حفظ کنند. انواع مهر و موم شده و محافظت شده با نامگذاری 2RS یا ZZ به طور گسترده در کاربردهای پمپ که در آن حفره یاتاقان برای روغن کاری مجدد دوره ای در دسترس نیست استفاده می شود.

گیربکس و گیربکس

چرخ دنده های مارپیچی یک جزء محوری از بار دندان را تولید می کنند که در امتداد محور شفت عمل می کند و جهت این رانش بین پینیون و چرخ دنده به صورت جفت جفت شده معکوس می شود. بلبرینگ‌های دو ردیفه تماسی زاویه‌ای در انتهای شفت، این رانش را در هر دو جهت محدود می‌کنند، بدون اینکه نیازی به موقعیت‌های یاتاقان رانش جداگانه یا ترتیبات پیش بار محوری اضافی داشته باشند. در گیربکس‌های صنعتی فشرده که در آن به حداقل رساندن طول محفظه یک اولویت طراحی است، یاتاقان دو ردیفه تک واحدی در هر موقعیت شفت در مقایسه با آرایش تک ردیفی جفتی، باعث صرفه‌جویی در پوشش محوری می‌شود.

دوک های ماشین ابزار و تجهیزات دقیق

دوک‌های ماشین ابزار CNC، به‌ویژه آن‌هایی که در محدوده سرعت متوسط کار می‌کنند، از بلبرینگ‌های تماس زاویه‌ای دو ردیفه استفاده می‌کنند تا موقعیت محوری و شعاعی سفت و سخت دوک را نسبت به محفظه هد استوک فراهم کنند. مقاومت بار لحظه ای در این کاربرد بسیار ارزشمند است زیرا نیروهای برشی اعمال شده در نوک ابزار یک لنگر خمشی در موقعیت یاتاقان جلو ایجاد می کند که در صورت استفاده از یک یاتاقان شیار عمیق استاندارد باعث انحراف غیرقابل قبول دوک می شود. بلبرینگ های دو ردیفه از پیش بارگذاری شده دقیق با فاصله داخلی محکم تر از حد معمول (کلاس خلاصی C2) برای بالاترین سختی الزامات در این دسته کاربرد مشخص شده است.

تجهیزات خودرو و کشاورزی

گیربکس‌های ماشین‌های کشاورزی، گیربکس‌های تراکتور و برخی از کاربردهای درایو لوازم جانبی خودرو از بلبرینگ‌های تماس زاویه‌ای دو ردیفه در موقعیت‌هایی استفاده می‌کنند که بارهای شعاعی و محوری ترکیبی با اجزای لحظه‌ای باید در یک واحد آب‌بندی فشرده و بدون نیاز به تعمیر و نگهداری انجام شوند. انواع ZZ شیلد شده یا 2RS مهر و موم شده مخصوصاً برای این کاربردها مناسب هستند زیرا دسترسی به خدمات معمولاً محدود است و حفاظت از آلودگی از خاک، زباله‌های محصول یا سنگ‌ریزه جاده در طول یک بازه سرویس صدها ساعت کار مورد نیاز است.

نیازهای روانکاری و فواصل نگهداری

روانکاری رایج ترین علت اصلی خرابی یاتاقان های غلتشی است و درک الزامات روغن کاری مخصوص بلبرینگ های دو ردیفه تماس زاویه ای برای دستیابی به عمر مفید مورد انتظار در هر کاربرد ضروری است.

روغن کاری گریس برای بلبرینگ های مهر و موم شده و محافظ

بلبرینگ های مهر و موم شده 2RS و محافظ ZZ در طول ساخت کارخانه با گریس پر می شوند و به گونه ای طراحی شده اند که برای طول عمر مورد نظر خود در شرایط عملیاتی معمولی بدون نیاز به تعمیر و نگهداری باشند. حجم پر شدن گریس در مرحله تولید بهینه شده است تا روانکاری کافی را بدون تلفات بیش از حد ناشی از خرد شدن فراهم کند که باعث تولید گرما و کاهش عمر مفید گریس می شود. تعویض این یاتاقان ها در پایان عمر مورد انتظارشان عموماً مقرون به صرفه تر از تلاش برای پر کردن گریس است، زیرا طراحی مهر و موم شده یا محافظت شده دسترسی به حفره گریس را بدون به خطر انداختن عملکرد آب بندی تسهیل نمی کند.

روغن کاری گریس برای یاتاقان های باز

بلبرینگ های تماس زاویه ای دو ردیفه باز نیاز به استفاده از گریس خارجی دارند. حجم پر شدن گریس در حفره و محفظه یاتاقان معمولاً باید بین یک سوم و نیمی از فضای آزاد موجود را پر کند. پر شدن بیش از حد باعث ایجاد گرمای شدید می شود که تجزیه گریس را تسریع می کند و عمر بلبرینگ را کوتاه می کند. گریس های مبتنی بر لیتیوم یا کمپلکس لیتیوم با قوام NLGI درجه 2 برای اکثر شرایط استاندارد سرعت و دمای مناسب هستند. راهنمای Schaeffler در مورد فواصل تعویض روغن برای یاتاقان‌های تماس زاویه‌ای دو ردیفه روغن‌کاری شده توصیه می‌کند فواصل مشخص شده در پروژه شماره 171 FVA را دنبال کنید و بر اساس دمای عملیاتی و سطح آلودگی تنظیم کنید (منبع: Schaeffler TPI 213).

روغن کاری برای کاربردهای با سرعت بالا

در سرعت‌های بالاتر که روان‌کاری گریس گرمای بیش از حد تولید می‌کند، یاتاقان‌های تماس زاویه‌ای دو ردیفه باز را می‌توان از طریق آرایش حمام روغن، غبار روغن یا منبع روغن در گردش روغن کاری کرد. گردش روغن با یک خنک کننده و فیلتر خارجی روش ترجیحی برای کاربردهای با بالاترین سرعت و بار بالا مانند دوک های ماشین ابزار و کمپرسورهای پرسرعت است، زیرا به طور همزمان باعث روانکاری، خنک کردن و حذف مواد سایش از حفره یاتاقان می شود.

راهنمای نصب، پاکسازی و پیش بارگذاری

نصب صحیح به اندازه انتخاب صحیح بلبرینگ برای دستیابی به عمر مفید دارای اهمیت است، به ویژه برای بلبرینگ های دو ردیفه تماس زاویه ای که باید با تناسب و موقعیت محوری مناسب نصب شوند.

مناسب شفت و مسکن

حلقه داخلی یک بلبرینگ تماس زاویه‌ای دو ردیفه معمولاً روی شفت نصب می‌شود که حلقه داخلی نسبت به جهت بار می‌چرخد، که رایج‌ترین پیکربندی در ماشین‌های دوار است. یک تناسب تداخلی تضمین می‌کند که حلقه در سطح شفت تحت بار چرخشی خزش نمی‌کند، که باعث ساییدگی بر روی شفت و ایجاد گرما می‌شود. حلقه بیرونی معمولاً در محفظه با تداخل نور یا جابجایی مناسب نصب می شود. میزان تداخل در جداول تحمل مناسب ISO 286 مشخص شده و بر اساس اندازه یاتاقان، سرعت چرخش و مقدار بار انتخاب شده است. یاتاقان‌های بزرگ‌تر و بارهای سنگین‌تر برای جلوگیری از خزش زیر بار، به اتصالات محکم‌تری نیاز دارند.

انتخاب ترخیص داخلی

بلبرینگ‌های تماس زاویه‌ای دو ردیفه در چندین گروه فاصله داخلی موجود هستند: C2 (کوچکتر از حد معمول)، CN (معمولی، پیش‌فرض اگر پسوند فاصله داده نشده باشد)، C3 (بزرگ‌تر از حالت عادی) و C4 (حتی بزرگ‌تر). گروه فاصله صحیح به تناسب شفت و محفظه و دمای عملیاتی مورد انتظار بستگی دارد. تداخل مناسب روی شفت، فاصله داخلی را پس از نصب کاهش می‌دهد، بنابراین یاتاقانی که فاصله معمولی را قبل از نصب اندازه‌گیری می‌کند، ممکن است در فاصله صفر یا بارگذاری کمی پس از نصب کار کند. اگر دمای کار باعث شود شفت سریعتر از محفظه منبسط شود، کاهش فاصله بیشتر در حین کار رخ می دهد. برای کاربردهایی که شفت به طور قابل توجهی گرمتر از محفظه کار می کند، فاصله راه اندازی C3 یا C4 این اختلاف انبساط حرارتی را جبران می کند و از عملکرد یاتاقان در پیش بارگذاری بیش از حد جلوگیری می کند (منبع: NTN Bearing Catalog 2203E).

ملاحظات پیش بارگذاری

پیش بار سبک، جایی که یاتاقان با فاصله داخلی صفر یا مقدار بسیار کمی تغییر شکل الاستیک مشترک بین دو ردیف کار می کند، سفتی شعاعی و محوری موقعیت یاتاقان را افزایش می دهد و لرزش و نویز را تحت بارهای نوسانی کاهش می دهد. یاتاقان‌های دوک ماشین ابزار معمولاً برای بهبود دقت موقعیت‌یابی از قبل بارگذاری می‌شوند. پیش بارگذاری بیش از حد باعث ایجاد گرما و افزایش تنش خستگی می شود و عمر مفید آن را کوتاه می کند، بنابراین پیش بارگیری باید در حین مونتاژ با استفاده از نیروی پیش بار محوری یا اندازه گیری گشتاور شروع به دقت مشخص و تأیید شود.

حالت های خرابی و نظارت بر وضعیت

درک حالت های خرابی بلبرینگ های تماس زاویه ای دو ردیفه به مهندسان تعمیر و نگهداری این امکان را می دهد که خرابی را زود تشخیص دهند و قبل از اینکه خرابی فاجعه بار باعث آسیب ثانویه به شفت، محفظه یا ماشین شود، برای تعویض بلبرینگ برنامه ریزی کنند.

پاره شدن خستگی

خستگی تماس غلتشی باعث ایجاد ترک‌های زیرسطحی در مسیر یا مواد توپ می‌شود که به سطح پخش می‌شوند و در نهایت باعث می‌شوند که مواد جدا شوند و باعث ایجاد پوسته یا گودال شوند. Spalling یک علامت ارتعاش با فرکانس بالا ایجاد می کند که می تواند با نظارت بر ارتعاش مبتنی بر شتاب سنج با استفاده از تجزیه و تحلیل فرکانس نقص بلبرینگ شناسایی شود. فرکانس‌های نقص مشخصه برای حلقه بیرونی، حلقه داخلی و توپ‌ها به هندسه یاتاقان و سرعت چرخش بستگی دارد و این فرکانس‌ها را می‌توان از پارامترهای هندسه یاتاقان استاندارد با استفاده از معادلات تعریف شده در ISO 15243 و استانداردهای مرتبط محاسبه کرد.

آلودگی و سایش ساینده

آلودگی ذرات در روان کننده باعث سایش ساینده سه بدنه در کنتاکت های نورد می شود که به تدریج سطح راهرو را زبر می کند، لرزش و صدا را افزایش می دهد و در نهایت ذرات سایش را ایجاد می کند که چرخه آسیب را تسریع می کند. یاتاقان‌های دو ردیفه مهر و موم شده و محافظ در اکثر محیط‌های صنعتی نسبت به یاتاقان‌های باز محافظت در برابر آلودگی نسبتاً بهتری دارند و این یکی از دلایل اصلی است که انواع 2RS و ZZ به یاتاقان‌های باز ترجیح داده می‌شوند، هر جا که محیط عملیاتی شامل خطر ورود گرد و غبار، ریزش یا سیال فرآیند باشد.

شکست روغن کاری

روان کننده ناکافی، روان کننده تجزیه شده یا روان کننده از نوع نامناسب باعث تماس فلز با فلز در رابط های نورد، افزایش سریع دما، سایش چسب، لکه دار شدن سطوح توپ و راه آهن و در نهایت تشنج می شود. برای یاتاقان های مهر و موم شده و شیلد شده، خرابی روغن کاری معمولاً در اواخر عمر طراحی یاتاقان یا نزدیک به پایان آن زمانی که گریس پر شده در کارخانه به دلیل تخریب حرارتی و مکانیکی شکسته شده است، رخ می دهد. تشخیص زودهنگام از طریق نظارت بر دمای بدنه یاتاقان یا تجزیه و تحلیل امضای ارتعاش دوره ای اجازه می دهد تا جایگزینی قبل از خرابی به جای بعد از آن برنامه ریزی شود.