این مقاله به مهندسان مکانیک کمک میکند تا انتخاب بلبرینگها را بسته به کاربرد و شرایط بار درک کنند. در درجه اول این مقاله به شما کمک می کند حداقل و حداکثر ظرفیت تحمل بار و مهمتر از همه … عمر بلبرینگ را به عنوان یک فرد محاسبه کنید. در اینجا شماره تعیین بلبرینگ به شما کمک می کند تا از طراحی، ماهیت کار و ویژگی فیزیکی بلبرینگ ها مطلع شوید.
در این نسخه جدید، من به دقت، دمای عملیاتی، ویژگیهای روغنکاری مجدد به همراه برنامههای کاربردی، ابزار و سیستم عملیات توصیه شده توسط انجمن مهندسین مکانیک آمریکا (ASME) رسیدهام. همچنین میتوانید بازتابهایی از قوانینی را مشاهده کنید که از استانداردهای ANSI/API پیروی میکنند که ارتباط قابلتوجهی با عملیات بلبرینگ از نظر تعمیر و نگهداری دارد.
معرفی
برای پمپ های مورد استفاده در صنایع نفت و گاز، برخی از عبارات استاندارد داریم که باید رعایت شوند:
هر شفت باید توسط دو یاتاقان شعاعی و یک یاتاقان رانش دوگانه پشتیبانی شود که ممکن است با یکی از یاتاقانهای شعاعی ترکیب شود یا نباشد. این به این معنی است که یاتاقان رانش ممکن است در همان محور با بقیه دو یاتاقان شعاعی باشد یا نباشد. به عبارت دیگر، می توان گفت که یاتاقان رانش را می توان به گونه ای مرتب کرد که ممکن است بخشی از محاسبات بلبرینگ سیستم باشد یا نباشد، اگرچه شفت را پشتیبانی می کند.
در اینجا، فقط سه سیستم ممکن از ترتیبات وجود دارد،
- عنصر نورد شعاعی و رانش.
- رانش المان شعاعی و غلتشی هیدرودینامیکی.
- شعاعی و رانش هیدرودینامیکی.
بلبرینگ شیار عمیق
کاربرد: یاتاقان های شیار عمیق برای قطرهای کوچک با بارهای شعاعی و محوری استفاده می شوند.
شناسه بلبرینگ: برای هر شماره تعیین شده در هر شرکت بلبرینگ، شناسه بلبرینگ برابر با 5 برابر دو رقم آخر است.
مثلا،
6208 = ID 40mm
2313 = ID 65mm
اما وقتی پسوندهایی فراتر از نام شماره اضافه می شود، همه چیز تغییر می کند. از یاتاقان ها
مثال: – 626z – در اینجا، 6 میلی متر شناسه و 6 میلی متر ضخامت است، با یک سپر.
627-2z – در اینجا، 7 میلی متر شناسه و 7 میلی متر ضخامت است، با سپر دوگانه.
توجه: برای انتخاب بلبرینگ، ‘C’ مهم است. اگر بر حسب نیوتن معادل C/P x Fr باشد، باربری مطابق با ظرفیت باربری مناسب خواهد بود.
توجه: برای انتخاب بلبرینگ، ‘C’ مهم است. اگر بر حسب نیوتن معادل C/P x Fr باشد، باربری مطابق با ظرفیت باربری مناسب خواهد بود.
نامگذاری های تکمیلی:
- K – مجموعه غلتک و قفس یک غلتک استوانه ای رانش. مثال: – KNU07.
- L – حلقه داخلی و خارجی قابل جابجایی یک حلقه جداگانه. مثال – LNU207.
- R – یاتاقان را بدون حلقه داخلی و خارجی جدا کنید.
پسوندها:
A، B، C، D، E – طراحی داخلی متفاوت یا اصلاح شده.
طراحی خارجی:
مرجع | شرح |
ایکس | ابعاد مرزی برای مطابقت با استانداردهای ISO تغییر یافته است. |
RS و LS | مالش مهر و موم در یک طرف بلبرینگ |
2RS و 2LS | مالش مهر و موم در دو طرف بلبرینگ |
ز | سپر (درزگیرهای غیر سایشی) در یک انتهای بلبرینگ |
2Z | سپر (مهر بند بدون مالش) در دو طرف بلبرینگ |
ک | حفره مخروطی، قطر 1:12 |
K30 | سوراخ مخروطی، قطر 1:30 |
ن | شیار حلقه را در حلقه بیرونی محکم کنید |
NR | شیار حلقه محکم در حلقه بیرونی، با حلقه محکم |
ZN | محافظ در یک طرف یاتاقان و شیار حلقه محکم در حلقه بیرونی در طرف دیگر |
ZNR | به عنوان ZN، با حلقه ضربه محکم و ناگهانی |
N2 | دو شیار مکان یابی در حلقه بیرونی |
جی | بلبرینگ تماسی زاویه ای تک ردیف برای نصب جفتی، پشت به پشت یا رو به رو |
قفس:
مرجع | شرح |
جی | قفس فولادی فشرده |
Y | قفس برنجی فشرده |
م | قفس برنجی ماشینکاری شده |
اف | قفس چدنی از فولاد ماشینکاری شده یا گرافیت کروی |
L | قفس آلیاژی سبک ماشینکاری شده |
پ | قفس تزریقی از پلاستیک تقویت شده با الیاف شیشه |
TH | نوع اسنپ از پلاستیک فنلی تقویت شده با پارچه |
آی اچ | قفس تزریقی پلاستیک |
V | بلبرینگ کامل اجزا |
VH | بلبرینگ کامل با اجزای غلتکی غیر قابل جداسازی |
سایر ویژگی های بلبرینگ:
دقت:
آ. P6 – کلاس ترخیص ISO 6.
ب P5 – کلاس ترخیص ISO 5.
ج CLN – ترخیص ISO کلاس 6X برای یاطاقان غلتکی مخروطی.
ویژگی روغن کاری مجدد:
طبقه بندی به عنوان سوراخ های ارائه شده در یاتاقان ها برای روانکاری.
آ. W 20 – 3 سوراخ در حلقه بیرونی.
ب W 26 – 6 سوراخ در حلقه داخلی.
ج W 33 – شیار روغن کاری و 3 سوراخ در حلقه بیرونی.
د W 33X – شیار روغن کاری و 6 سوراخ در حلقه بیرونی.
ه. W 5/3 – این کلاس دارای ویژگی های کلاس W 26 و W 33 است.
f. W 5/8 – این کلاس دارای ویژگی های کلاس W 20 و W 26 است.
g Q E5 – موتور الکتریکی ویژه با کیفیت، ابعاد و دقت در حال اجرا تا P6 برای نیازهای بالای دویدن بی صدا.
ساعت Q E6 – کیفیت موتور الکتریکی معمولی، برای کاربردهای بی صدا.
من. Q 05 – اوج لرزش بسیار کم است.
j Q 06 – اوج ارتعاش کمتر از حد معمول است.
ک. Q 5 – سطح ارتعاش بسیار کم (جایگزین C6).
ل س 6 – سطح ارتعاش کمتر از حد معمول است (جایگزین C6).
متر Q 55 – این کلاس دارای ویژگی های کلاس Q 5 و Q 05 است.
n W 66 – این کلاس دارای ویژگی های کلاس Q 6 و Q 06 است.
طبقه بندی بر اساس دما
آ. MT – گریس برای دمای متوسط. (30- تا 110 درجه سانتی گراد)
ب LT – گریس برای دمای متوسط. (50- تا 80 درجه سانتی گراد)
ج HT – گریس برای دمای متوسط. (20- تا 130 درجه سانتی گراد)
ویژگی تثبیت کننده:
حلقه های بلبرینگ برای دمای عملیاتی از نظر ابعادی تثبیت می شوند.
آ. S0 – تا +150 درجه سانتیگراد
ب S1 – تا +200 درجه سانتیگراد
ج S3 – تا +250 درجه سانتیگراد
ب S4 – تا +300 درجه سانتیگراد
ج S5 – تا +350 درجه سانتیگراد
بلبرینگ های خود تراز
بلبرینگ های خود تراز دارای دو ردیف بلبرینگ و راهروی کروی مشترک در حلقه بیرونی هستند که امکان ناهماهنگی زاویه ای جزئی شفت نسبت به محفظه را فراهم می کند. بنابراین، آنها در جایی که ناهماهنگی ایجاد می شود، عالی هستند. این یاتاقان ها دارای یک سوراخ مخروطی هستند تا به طور خودکار امکان ناهماهنگی های جزئی زاویه ای را فراهم کند.
شکل 2: بلبرینگ های خود تراز شونده
بلبرینگ تماس زاویه ای
در یاتاقانهای تماس زاویهای، خط عمل بار (خط بار)، در تماس بین توپها و مسیرهای مسابقه زاویهای را با محور یاتاقان تشکیل میدهد. بنابراین یاتاقان ها به ویژه برای بارهای ترکیبی مناسب هستند.
بلبرینگ تماس زاویه ای تک ردیفه: این یاتاقان ها می توانند بارهای محوری را فقط در یک جهت حمل کنند. بار شعاعی وارد بر یاتاقان، نیروی محوری را در بلبرینگ ایجاد می کند که باید با آن مقابله کرد. در نتیجه، یاتاقان ها معمولاً در برابر یاتاقان دوم تنظیم می شوند.
شکل 3: یاتاقان های تماس زاویه ای تک ردیف
بلبرینگ تماس زاویه ای دو ردیفه:- این یاتاقان ها از نظر عملکرد با دو یاتاقان تماس تک ردیفی که پشت به پشت چیده شده اند مطابقت دارند. این بلبرینگها همچنین میتوانند بارهای محوری را در هر دو جهت و همچنین ممانهای نوسانی را تحمل کنند، اما باریکتر هستند.
شکل 4: یاتاقان های تماس زاویه ای دو ردیفه
بلبرینگ رانش
یاتاقان های رانش به عنوان یاتاقان های محوری نیز نامیده می شوند. این یاتاقان ها در مواردی استفاده می شوند که بارهای محوری بالا تحت شرایط سخت تر عملیات از نظر دما، RPM و غیره کار می کنند.
مطابق با API 610، یاتاقانهای رانش باید برای عملیات مداوم تحت تمام شرایط مشخص شده، از جمله حداکثر فشارهای دیفرانسیل، اندازه شوند. تمام بارها باید در فاصله های داخلی طراحی و همچنین دو بار در فاصله های داخلی طراحی تعیین شوند. اگر جهت چرخش معکوس باشد، یاتاقانهای رانش باید ظرفیتهای بار کامل را فراهم کنند.
بلبرینگ تک توپ: یاتاقان ها از این نوع برای همه جابجایی بارهای محوری در یک جهت مناسب هستند و می توانند شفت را در یک جهت قرار دهند. با این حال آنها نباید تحت بارهای شعاعی قرار گیرند.
شکل 5: بلبرینگ تکی رانش
بلبرینگ دوبل: این نوع بلبرینگ ها می توانند بارهای محوری را از هر دو طرف تحمل کنند و بنابراین می توان از آنها برای قرار دادن محور در هر دو جهت استفاده کرد. آنها نباید تحت بارهای شعاعی قرار گیرند.
شکل 6: بلبرینگ رانش دوبل
محاسبات
محاسبه عمر بلبرینگ
محاسبات عمر یاتاقان به معنای عمر یک یاتاقان بر حسب دورهایی است که می تواند تحت شرایط عملیاتی پیوسته طراحی شده برای شرایط عملکرد سیستم خاص مورد استفاده قرار گیرد.
L10 = (106/60n) x (C/P) 3
جایی که،
L10 = عمر یک یاتاقان در ساعت تحت اجرای مداوم.
C = بار دینامیکی بر حسب نیوتن
n = تعداد چرخش / دقیقه.
P = بار اعمال شده (موثر).
XFr + YFآ (3 برای بلبرینگ و 10/3 برای یاطاقان غلتکی)
(X = 1 و Y = 0 همیشه).
X و Y عواملی هستند که برای محاسبه بار یاتاقان دینامیکی معادل برای بلبرینگ شیار عمیق تک ردیفه و دو ردیفه، وابسته به بار محوری (Fa) و بار شعاعی (Fr) مورد نیاز هستند.
بنابراین، اگر Po < Fr، P = Po = افr.
پo = بار محوری و برابر با P استo = 0.6Fr + 0.5Fa.
کجا، افr نیروی شعاعی و F استآ نیروی محوری است.
محاسبه حداکثر بار محوری مجاز بر حسب نیوتن:
افap = 3Bd
جایی که،
B = عرض یاتاقان.
d = قطر سوراخ یاتاقان.
افap = حداکثر بار مجاز
محاسبه حداقل بار:
محاسبه حداقل بار در یک یاتاقان در شرایط عملیاتی به معنای محاسبه بارهای وارد بر یاتاقان تحت شرایط استاتیک یا دینامیکی است.
افصبح = A (n/1000)2
جایی که،
افصبح = حداقل بار بر حسب نیوتن.
n = تعداد چرخش در دقیقه.
A = سطح مقطع حفره.
محاسبه عمر باربری سیستم:
بیایید درک کنیم، زندگی حامل سیستم به چه معناست. این را می توان به عنوان معیارهایی که برای “سیستم” بلبرینگ اعمال می شود و نه برای تک تک یاتاقان ها، که باید یک رویه عمومی در صنعت باشد، روشن و درک کرد. این بدان معناست که یک یاتاقان ممکن است 100000 چرخش داشته باشد و دیگری ممکن است 26500 دور داشته باشد. اما اگر مقدار داده شود، سیستم حامل عمر تبدیل به 25000 انقلاب می شود. این به این معنی است که اثر ترکیبی از عمر تمام یاتاقانهای به کار رفته در یک سیستم باید حداقل 25000 دور در کار مداوم انجام دهد.
طبق استانداردهای API، ارزش عمر باربر سیستم باید کمتر از عمر هر بلبرینگ فردی باشد که کمترین طول عمر را دارد. فرمول عمر باربری سیستم به صورت زیر است:
Lساعت 10 = [(1/ L10hA) + (1/ L10hB) + (1/ L10hB) + …….. + (1/ L10hN)]
جایی که،
L10 هکتار زندگی رتبه بندی اولیه است، Lساعت 10، بر اساس ISO 281 برای یاتاقان A;
L10hB زندگی رتبه بندی اولیه است، Lساعت 10بر اساس ISO 281 برای یاتاقان B;
L10 ساعت نیوتن زندگی رتبه بندی اولیه است، Lساعت 10بر اساس ISO 281 برای یاتاقان N;
N تعداد بلبرینگ ها است