بلبرینگ تماسی زاویه ای دو ردیفه چیست؟

الف بلبرینگ تماس زاویه ای دو ردیفه یک بلبرینگ عنصر غلتشی است که شامل دو ردیف توپ است که در کنار هم در یک حلقه بیرونی قرار گرفته اند، هر دو ردیف با زاویه تماس مشخص با مسیرهای مسابقه خود تماس دارند - معمولاً 25 درجه یا 30 درجه - به جای 90 درجه نسبت به محور یاتاقان. این هندسه تماس زاویه ای به یاتاقان اجازه می دهد تا بارهای شعاعی (عمود بر محور) و بارهای محوری (در امتداد محور شفت) را به طور همزمان در هر دو جهت حمل کند، در حالی که آرایش دو ردیفه ظرفیت بارگذاری به طور قابل توجهی و سفتی بیشتر در برابر ممان های کج شدن را نسبت به قطر تک ردیفی کنتاکت زاویه دارتر فراهم می کند.

در اصطلاح مهندسی عملی، یک یاتاقان تماسی زاویه‌ای دو ردیفه جایگزین چیزی می‌شود که در غیر این صورت به دو یاتاقان تماس زاویه‌ای تک ردیفی جداگانه نیاز دارد که رو به رو یا پشت به پشت نصب می‌شوند، این کار را در فضای محوری باریک‌تر و بدون نیاز به پیش‌بارگیری منطبق در طول مونتاژ انجام می‌دهند. این امر آن را به یک راه‌حل باربری بسیار کارآمد برای کاربردهایی تبدیل می‌کند که بارهای ترکیبی سنگین را با محدودیت‌های فضا ترکیب می‌کنند - به ویژه دوک‌های ماشین ابزار، توپی چرخ‌های خودرو، گیربکس‌ها و پمپ‌ها.

اصل تماس زاویه ای: چرا زاویه تماس مهم است

ویژگی تعیین کننده هر یاتاقان تماس زاویه ای - یک ردیف یا دو ردیف - زاویه تماس است: زاویه بین خطی که نقاط تماس توپ را با مسیرهای داخلی و خارجی وصل می کند و صفحه ای عمود بر محور یاتاقان. در یک بلبرینگ شیار عمیق، این زاویه در شرایط بی باری به طور موثر صفر است. در یک یاتاقان تماس زاویه ای، هندسه طراحی شده ثابت است.

چگونه زاویه تماس بر ظرفیت بار تأثیر می گذارد

زاویه تماس نسبت ظرفیت بار محوری به شعاعی را تعیین می کند. زاویه تماس بزرگتر ظرفیت بار محوری را نسبت به ظرفیت شعاعی افزایش می دهد. زاویه تماس کوچکتر برعکس عمل می کند. این رابطه در محدوده عملی زوایای تماس مورد استفاده در یاتاقان های تجاری تقریباً خطی است:

• زاویه تماس 15 درجه - ظرفیت شعاعی نسبتاً بالا، ظرفیت محوری متوسط؛ در جاهایی که بارهای شعاعی غالب هستند و مقداری پشتیبانی از بار محوری مورد نیاز است استفاده می شود
• زاویه تماس 25 درجه - ظرفیت شعاعی و محوری متعادل؛ رایج ترین زاویه در یاتاقان های تماس زاویه ای دو ردیفه برای کاربردهای عمومی ماشین ابزار و پمپ
• زاویه تماس 30 درجه - ظرفیت محوری بالاتر در کاربردهایی با نیروهای محوری پایدار قابل توجه، مانند برخی از ترتیبات گیربکس و کمپرسور استفاده می شود
• زاویه تماس 40 درجه یا 45 درجه - ظرفیت محوری بسیار بالا؛ در کاربردهای تخصصی رانش غالب یافت می شود. در پیکربندی ردیف دوتایی کمتر رایج است

اثر بار محوری القایی

الف single-row angular contact bearing loaded radially generates an internal axial force component as a consequence of its contact angle—this is the induced axial load. When two single-row angular contact bearings are paired, they are arranged so that their induced axial loads oppose each other and cancel. In a double row angular contact bearing, this balance is achieved internally within the single bearing unit because the two rows have their contact angles opposed: one row carries axial force in one direction, the other row carries axial force in the opposite direction. The result is a bearing that is inherently balanced for bidirectional axial load without any special mounting arrangement.

ساختار و هندسه داخلی یک یاتاقان تماس زاویه ای دو ردیفه

درک ساختار داخلی یک یاتاقان تماس زاویه ای دو ردیفه، مزیت های عملکرد و الزامات عملیاتی خاص آن را توضیح می دهد.

حلقه بیرونی

حلقه بیرونی یک جزء تک تکه با دو شیار راه آهن است که با انحنای دقیق مورد نیاز برای اندازه توپ و زاویه تماس مشخص شده ماشین کاری شده است. ساختار یک تکه، تمرکز کامل بین دو مسیر مسابقه را تضمین می کند و استحکام ساختاری را فراهم می کند که به ردیف دوتایی مقاومت خمشی خود را می دهد - قابلیتی که در آرایش های تک ردیفی جفتی وجود ندارد که در آن دو حلقه اجزای مستقل هستند.

حلقه داخلی: یک تکه یا تقسیم

حلقه داخلی یک یاتاقان تماس زاویه ای دو ردیفه ممکن است یک تکه یا دو تکه باشد. یک حلقه داخلی تک تکه حداکثر استحکام را فراهم می کند و در اکثر طرح های استاندارد دو ردیفه استفاده می شود. یک حلقه داخلی تقسیم شده - که در آن حلقه داخلی از دو نیمه تشکیل شده است که می توان آنها را از هم جدا کرد - به مکمل های توپ بزرگتر اجازه می دهد تا جمع شوند و ظرفیت بار را افزایش می دهد. با این حال، مفصل شکاف منبع بالقوه تمرکز تنش را معرفی می کند و حداکثر سرعتی را که در آن بلبرینگ می تواند به طور قابل اعتماد کار کند، محدود می کند.

مکمل توپ و قفس

هر ردیف از یک یاتاقان تماس زاویه‌ای دو ردیفه حاوی یک مکمل کامل از توپ‌ها است - حداکثر تعداد توپ‌هایی که می‌توان در آن جای داد و در عین حال حداقل فاصله لازم بین توپ‌های مجاور را حفظ کرد. قفس (نگهدارنده) فاصله یکنواخت توپ را در هر ردیف حفظ می کند، از تماس توپ با توپ جلوگیری می کند و هنگام چرخش یاتاقان، توپ ها را از طریق منطقه تخلیه شده هدایت می کند. قفس برای یاتاقان های تماس زاویه ای دو ردیفه بسته به سرعت کار، دما و شرایط روغن کاری معمولاً از فولاد فشرده، پلی آمید (نایلون) یا برنج ماشینکاری شده ساخته می شود.

پیش بارگیری کنید

بلبرینگ تماس زاویه ای دو ردیفه با یک پیش بار داخلی تعریف شده تولید می شوند - یک پیش فشرده سازی که در حین ساخت، قبل از اعمال هر بار خارجی، روی توپ ها بین راه راه های حلقه داخلی و خارجی اعمال می شود. این پیش بارگذاری فاصله داخلی را حذف می کند، سفتی یاتاقان را افزایش می دهد و به طور قابل توجهی دقت اجرا را بهبود می بخشد. پیش بارگذاری به عنوان سبک (C)، متوسط ​​(CA) یا سنگین (CB) مشخص می شود و یک پارامتر حیاتی برای کاربردهای دوک ابزار ماشین است که در آن دقت تخلیه زیر میکرومتر مورد نیاز است. الف bearing with excessive preload will overheat and fail prematurely; insufficient preload produces vibration and reduced accuracy under load.

ویژگی های عملکرد: ظرفیت بار، سختی و سرعت

ویژگی های عملکرد یاتاقان های تماس زاویه ای دو ردیفه با هندسه، ابعاد و جنس و کیفیت اجزای آنها تعیین می شود. روابط کمی زیر برای درک زمان و چرایی تعیین این نوع یاتاقان بسیار مهم است.

ظرفیت بار پویا و استاتیک

رتبه بار دینامیکی (C) یک یاتاقان تماسی زاویه ای دو ردیفه - باری که در آن یاتاقان دارای عمر رتبه بندی نظری یک میلیون دور است - تقریباً است. 1.6 تا 1.8 برابر رتبه بار دینامیکی یک یاتاقان تماس زاویه ای تک ردیفی مشابه با قطر سوراخ و سری مشابه. این افزایش منعکس کننده ردیف توپ اضافی است که بار اعمال شده را به اشتراک می گذارد. رتبه بار استاتیک (C0)، که حداکثر باری را که یاتاقان می‌تواند بدون ایجاد تغییر شکل دائمی مسیرهای مسابقه یا توپ‌ها تحمل کند، تعیین می‌کند، افزایش متناسب مشابهی را نسبت به معادل‌های تک ردیفی نشان می‌دهد.

سفتی و ظرفیت لحظه کج

سفتی یاتاقان - مقاومت در برابر انحراف الاستیک تحت بار - یک پارامتر مهم در دوک‌های ابزار ماشین است که در آن انحراف مستقیماً به خطای ابعادی در قطعه کار ماشین‌کاری شده تبدیل می‌شود. حلقه بیرونی یک تکه یک یاتاقان تماس زاویه‌ای دو ردیفه، فاصله ثابت و مشخصی را بین نقاط تماس دو ردیف ایجاد می‌کند و یک بازوی لحظه‌ای پایدار ایجاد می‌کند که در برابر کج شدن شفت تحت بارهای ابزار آویزان یا نیروهای غیرعادی قطعه کار مقاومت می‌کند. این مقاومت لنگر کج یکی از دلایل اصلی است که یاتاقان های تماس زاویه ای دو ردیفه انتخاب استاندارد در دوک های ماشین ابزار برای تجهیزات تراشکاری، فرز و سنگ زنی دستی و CNC است.

محدودیت های سرعت

حداکثر سرعت عملکرد یک یاتاقان تماسی زاویه‌ای دو ردیفه کمتر از یک یاتاقان تماسی زاویه‌ای تک ردیفه است که به دلیل تولید گرمای بیشتر از دو ردیف عناصر نورد و تنش‌های داخلی بالاتر مرتبط با عملکرد از پیش بارگذاری شده است. کاتالوگ های بلبرینگ معمولاً دو محدودیت سرعت را مشخص می کنند:

• محدودیت سرعت حرارتی - سرعتی که تولید و اتلاف گرما در شرایط روانکاری مرجع به تعادل می رسد. فراتر رفتن از این حد باعث افزایش تدریجی دما می شود که روانکار را تخریب کرده و سایش یاتاقان را تسریع می کند
• محدودیت سرعت مکانیکی - سرعتی که در آن نیروهای گریز از مرکز قفس و توپ به مرزهای ساختاری مواد قفس می رسند. معمولاً بالاتر از حد حرارتی برای اکثر بلبرینگ‌های روغنی است

برای یک یاتاقان تماس زاویه ای دو ردیفه معمولی با قطر سوراخ 70 میلی متر، محدودیت سرعت در محدوده 5000 تا 12000 دور در دقیقه بسته به سری، مواد قفس، روش روانکاری و سطح پیش بارگذاری رایج هستند. مه روغن یا روانکاری جت سرعت های قابل دستیابی را فراتر از حد حرارتی روغن کاری شده با گریس گسترش می دهد.

بلبرینگ های تماس زاویه ای دو ردیفه در مقابل ترتیبات یاتاقان های جایگزین

برای درک اینکه کجای یاتاقان‌های تماس زاویه‌ای دو ردیفه مناسب‌تر هستند، مقایسه آن‌ها با رایج‌ترین جایگزین‌ها، مزایا و محدودیت‌های خاص آن‌ها را روشن می‌کند.

کاربردهای اصلی یاتاقان های تماس زاویه ای دو ردیفه

ترکیب خاصی از خواص ارائه شده توسط یاتاقان‌های تماس زاویه‌ای دو ردیفه، آنها را برای چندین کاربرد سخت که در آن گزینه‌ها ناکافی یا کمتر کارآمد هستند، بهینه مهندسی شده تبدیل می‌کند.

دوک های ماشین ابزار

دوک های ماشین ابزار - در ماشین های تراش، ماشین های فرز، ماشین های سنگ زنی و مراکز ماشینکاری - به بلبرینگ هایی نیاز دارند که به طور همزمان بسیار سفت، بسیار دقیق، قادر به حمل نیروهای برش شعاعی و محوری ترکیبی و به اندازه کافی فشرده برای قرار گرفتن در کارتریج دوک باشند. یاتاقان های تماس زاویه ای دو ردیفه، مشخص شده در کلاس های دقت ISO P5، P4، یا P2 (معادل ABEC 5، 7، یا 9)، مقادیر خروجی شعاعی را به حداقل می رساند. 1 تا 3 میکرومتر در بالاترین کلاس های دقت، امکان پرداخت سطح و تحمل ابعادی در قطعات کار ماشینکاری شده را فراهم می کند که با آرایش های بلبرینگ با دقت کمتر غیرممکن است.

الفutomotive Wheel Hubs

مجموعه‌های توپی چرخ‌های جلو بدون محرک مدرن (و در برخی طرح‌ها، مجموعه‌های چرخ عقب) از یاتاقان‌های تماس زاویه‌دار دو ردیفه به عنوان عنصر مرکزی حمل بار استفاده می‌کنند. وزن خودرو به‌عنوان یک بار شعاعی بزرگ عمل می‌کند، نیروهای پیچ‌ها یک جزء محوری دو طرفه را اضافه می‌کنند، و ترمز و شتاب، لحظات کج‌شدگی را در توپی چرخ ایجاد می‌کنند - ترکیبی که باعث می‌شود تماس زاویه‌ای دو ردیفه انتخابی طبیعی باشد. یاتاقان‌های توپی چرخ‌های مخصوص خودرو معمولاً واحدهای مادام العمر با فلنج‌های یکپارچه برای اتصال چرخ و دیسک ترمز هستند که نیازی به تنظیم روغن‌کاری میدانی در طول عمر مفید خود ندارند. 150000 تا 250000 کیلومتر .

پمپ ها، کمپرسورها و فن ها

پمپ ها و فن های گریز از مرکز بارهای شعاعی قابل توجهی را از وزن پروانه و نیروهای هیدرولیکی/آیرودینامیکی همراه با بارهای محوری ناشی از اختلاف فشار و ناهماهنگی تسمه یا کوپلینگ ایجاد می کنند. یاتاقان‌های تماس زاویه‌ای دو ردیفه در محفظه یاتاقان‌های این ماشین‌ها، این بارهای ترکیبی را به طور کارآمدی تحمل می‌کنند و در عین حال دقت لازم برای آب‌بندی قابل اعتماد شفت را فراهم می‌کنند - یک نیاز حیاتی زیرا خرابی مهر و موم شفت علت اصلی توقف پمپ در بیشتر سوابق تعمیر و نگهداری کارخانه است.

گیربکس و کاهنده

در مراحل چرخ دنده مخروطی و چرخ دنده مارپیچی، هندسه چرخ دنده هر دو نیروی شعاعی و محوری را به طور همزمان روی شفت ایجاد می کند. یک یاتاقان تماس زاویه ای دو ردیفه می تواند این بارهای ترکیبی را در شفت چرخ دنده حمل کند و جایگزین چیزی شود که در غیر این صورت به دو یاتاقان تک ردیفی در آرایش دهانه نیاز دارد. این امر طراحی محفظه گیربکس را ساده می کند، تعداد قطعات را کاهش می دهد و زمان مونتاژ را کاهش می دهد - همه اینها به کاهش هزینه ساخت برای طراح گیربکس کمک می کند.

رباتیک و اتصالات چرخشی دقیق

اتصالات ربات صنعتی و مراحل تعیین موقعیت چرخشی دقیق به یاتاقان هایی با سختی بسیار بالا، خروجی کم و توانایی حمل بارهای لحظه ای از بازوی کنسولی و محموله نیاز دارند. یاتاقان‌های تماس زاویه‌ای دو ردیفه با مقطع باریک - که با سطح مقطع بسیار نازک نسبت به قطر سوراخ مشخص می‌شوند - در اتصالات روباتی استفاده می‌شود که در آن هر میلی‌متر فضای محوری حیاتی است و یاتاقان باید ظرفیت بار کامل یک یاتاقان مقطع عمیق معمولی را در کسری از عرض محوری فراهم کند.

تعیین و مشخصات: خواندن کدهای بلبرینگ

یاتاقان های تماس زاویه ای دو ردیفه با کدهای استاندارد تعیین شده که پارامترهای کلیدی بلبرینگ را رمزگذاری می کنند، شناسایی می شوند. درک این کدها به مهندسان این امکان را می دهد که بلبرینگ های تولید کنندگان مختلف را مشخص، منبع و ارجاع متقابل کنند.

الف typical double row angular contact bearing designation follows this structure:

• تعیین نوع - پیشوند یا شماره سرب که یاتاقان را به عنوان یک نوع تماس زاویه ای دو ردیفه شناسایی می کند (به عنوان مثال، 32، 33، 52، 53 در سیستم های تعیین ISO/DIN، که در آن 52 و 53 یاتاقان های تماس زاویه ای دو ردیفه با یک حلقه داخلی یک تکه را نشان می دهد)
• کد سوراخ - دو رقم نشان دهنده قطر سوراخ (به عنوان مثال، 08 = 40 میلی متر، 10 = 50 میلی متر، 12 = 60 میلی متر در سیستم 5× برای کدهای سوراخ 04 و بالاتر)
• سری عرض - رقمی که عرض محوری را نسبت به قطر سوراخ نشان می دهد
• کدهای پسوندی - حروف نشان دهنده زاویه تماس (A = 30 درجه)، سطح پیش بارگیری (C، CA، CB)، کلاس دقیق (P5، P4، P2)، آب بندی (RS، 2RS)، و نوع قفس (M = برنج، TN = پلی آمید)

به عنوان مثال، یک بلبرینگ تعیین شده است 3206 A-2RS یک یاتاقان تماسی زاویه ای دو ردیفه با سوراخ 30 میلی متری، زاویه تماس 30 درجه و مهر و موم های لاستیکی دو طرفه برای حفظ چربی و حذف آلاینده ها در کاربردهای آب بندی شده برای مادام العمر است.

ملاحظات روانکاری، آب بندی و نگهداری

روغن کاری صحیح برای دستیابی به عمر نامی هر بلبرینگ عنصر نورد ضروری است و یاتاقان های تماس زاویه ای دو ردیفه الزامات خاصی را ارائه می دهند که با انواع بلبرینگ های ساده متفاوت است.

روغن کاری گریس برای کاربردهای استاندارد

اکثر یاتاقان‌های تماس زاویه‌ای دو ردیفه در کاربردهای صنعتی عمومی با گریس روان‌کاری می‌شوند. حفره یاتاقان در حین مونتاژ تا حدودی با گریس پر می شود 30 تا 50 درصد حجم فضای آزاد - پر شدن بیش از حد باعث ایجاد گرما در اثر کوبیدن می شود و می تواند باعث خرابی زودرس یاتاقان شود. برای یاتاقان‌هایی که در سرعت‌ها و دماهای متوسط ​​کار می‌کنند، گریس کمپلکس لیتیوم با کیفیت بالا با قوام NLGI 2 و محدوده دمایی 30- تا 120 درجه سانتی‌گراد مناسب است. برای کارکرد با سرعت بالاتر، گریس هایی با ویسکوزیته پایین تر و با اتلاف کم مشخص می شوند.

روغن کاری برای کاربردهای ماشین ابزار با سرعت بالا

در دوک‌های ماشین ابزار که نزدیک یا در محدوده سرعت یاتاقان کار می‌کنند، ممکن است به جای گریس از روغن‌کاری مه روغن، روغن‌کاری هوا یا روغن‌کاری جت روغن استفاده شود. این روش ها دوباره پر کردن مداوم روان کننده و خنک کننده فعال یاتاقان را فراهم می کند و اجازه می دهد تا در سرعت های 20 تا 50 درصد بالاتر از حد مجاز سرعت حرارتی روغن کاری شده با گریس کار کند. ویسکوزیته روانکار بر اساس پارامتر سرعت عملکرد بلبرینگ (n·dm، که n سرعت بر حسب دور در دقیقه و dm میانگین قطر یاتاقان بر حسب میلی متر است) انتخاب می شود، با روغن هایی با ویسکوزیته پایین تر در پارامترهای سرعت بالاتر استفاده می شود.

بلبرینگ های مهر و موم شده در مقابل

بلبرینگ‌های تماس زاویه‌ای دو ردیفه در پیکربندی‌های باز (بدون محافظ)، محافظ (سپرهای فلزی، نامگذاری 2Z) و مهر و موم شده (مهربندی لاستیکی، تعیین 2RS) موجود هستند. بلبرینگ‌های مهر و موم شده برای تمام عمر از قبل با گریس پر می‌شوند و نیازی به روغن‌کاری مجدد ندارند - آنها انتخاب استانداردی برای توپی چرخ خودرو و برای کاربردهای صنعتی در محیط‌های آلوده هستند که در آن تعویض بلبرینگ عملی‌تر از روغن‌کاری دوره‌ای است. یاتاقان‌های باز در دوک‌های ماشین ابزار و سایر کاربردهای دقیق استفاده می‌شوند که در آن سیستم روغن‌کاری بخشی از طراحی دستگاه است و آلودگی با روش‌های دیگر (مهربندی لابیرنت، فشار هوا مثبت) کنترل می‌شود.