مبانی یاتاقان های غلتشی

مبانی یاتاقان های غلتشی

اسلاید 1: مبانی یاتاقان های غلتشی

اسلاید 2: یاتاقان های غلتشی: در این نوع یاتاقان نیرواز طریق عضو غلتان (ساچمه های کروی، استوانه ای، بشکه ای و ...) منتقل می گردد. یاتاقان های لغزشی: نیرو از طریق یک لایه از روغن منتقل می گردد

اسلاید 3:

اسلاید 4: Ball and roller bearings due to low rolling friction these bearings are aptly called “antifriction” bearing. Frictional resistance considerably less than in plain bearingsRotating – non-rotating pairs separated by balls or rollersBall or rollers has rolling contact and sliding friction is eliminated and replaced by much lower rolling friction.In plain bearing the starting resistance is much larger than the running resistance due to absence of oil film. In ball and rolling bearings the initial resistance to motion is only slightly more than their resistance to continuous running.Hence ball and rolling bearing are more suitable to drives subject to frequent starting and stopping as they save power.Owing to the low starting torque, a low power motor can be used for a line shaft running in ball bearing.

اسلاید 5: The disadvantage of the ball and roller bearings are high cost, they cannot be used in half, and greater noise.

اسلاید 6: طراحی اجزاء نشان داده شده در شکل درانواع یاتاقان های غلتشی بسته به نوع کاربرد متفاوت هستند اجزاء اصلیچگونه یک یاتاقان انتخاب کنیمرینگ خارجیرینگ داخلیعضو غلتشیقفسه

اسلاید 7: کروی ساچمه ساچمه استوانه ای ساچمه مخروطیغلتک بشکه ایغلتک بشکه ای مخروطیغلتک سوزنیچه نوع یاتاقان غلتشی انتخاب کنیم ؟

اسلاید 8:

اسلاید 9:

اسلاید 10:

اسلاید 11:

اسلاید 12:

اسلاید 13:

اسلاید 14:

اسلاید 15:

اسلاید 16:

اسلاید 17:

اسلاید 18:

اسلاید 19:

اسلاید 20:

اسلاید 21:

اسلاید 22:

اسلاید 23:

اسلاید 24: Types of bearing

اسلاید 25: فاکتورهای اصلی تعیین کننده در انتخاب یاتاقان غلتشی برای کاربرد های مختلفچه نوع یاتاقان غلتشی انتخاب کنیم ؟نیروی شعاعینیروی محوریسرعتنامیزانیدما

اسلاید 26: نیروی شعاعی

اسلاید 27: نیروی شعاعی a a a a a abbba: raceway b: lipظرفیت تحمل بار شعاعی در یاتاقان به طول خط تماس بین عضو غلتان و رینگ بستگی دارد

اسلاید 28: نیروی محوری

اسلاید 29: ظرفیت بار محوری یاتاقان به زاویه تماس عضو غلتان در محل تماس با رینگ بستگی داردنیروی محوری

اسلاید 30: نیروی تحت زاویهیک نیروی تحت زاویه را می توان به دو مولفه شعاعی FR و محوری FA تجزیه کرد

اسلاید 31: سرعتبا افزایش اندازه عضو غلتان و افزایش سرعت عملکرد یاتاقان ، نیروی گریز از مرکز عامل فشارنده عضو غلتان به رینگ افزایش می یابد.این عامل موجب اعمال نیروی بیشتر به فیلم روغن و رینگ می گردد.

اسلاید 32: نامیزانی استاتیک ممکن است در اثراستقرار نامناسب یاتاقان ها و یا عدم تراش محل یاتاقانها در یک مرحله بوجود آید.نامیزانی استاتیک

اسلاید 33: نامیزانی دینامیک در اثر ایجاد خیز در شافت در اثر نیروهای وارد برآن بوجود می آید.نامیزانی دینامیک

اسلاید 34: Thrust ball bearingبلبرینگ کف گردThrust angular contact ball bearingبلبرینگ تماس زاویه ای کف گردThrust cylindrical roller bearingرولبرینگ استوانه ای کف گردThrust spherical roller bearingرولبرینگ بشکه ای کف گردیاتاقان های شعاعیبلبرینگ های شعاعیرولر برینگ های شعاعیDeep groove ball bearingبلبرینگ شیار عمیقAncular contact ball bearingSingle row douple rowبلبرینگ تماس زاویه ایFour point ball bearingبلبرینگ با تماس چهارنقطه ایSelf aligning ball bearingبلبرینگ خود میزانCylindrical roller bearingرولبرینگ استوانه ایTapered roller bearingرولبرینگ مخروطیBarrel roller bearingرولبرینگ بشکه ایSpherical roller bearingرولبرینگ بشکه ای خود میزانانواع یاتاقانرولر برینگ های محوری

اسلاید 35: نامیزانی استاتیک - دینامیک

اسلاید 36: مناسب بودن یاتاقان برای کارکرد در دمای بالا علاوه بر طراحی یاتاقان ، به جنس ساچمه ها ، رینگ و قفسه نیز وابسته است.دما

اسلاید 37:

اسلاید 38: دما محدوده دمای عملکرد مجاز جهت اجزاء یاتاقان150°Cبدنه فولادی یاتاقان 300°Cقفسه برنز / فولاد 120°Cقفسه – پلی آمید 110°Cقفسه – فنلیک 110°C NBRآب بند – لاستیک 300°Cگرد گیر

اسلاید 39: از برخورد ساچمه ها با یکدیگر جلوگیری می کندموجب توزیع منظم ساچمه ها با فواصل مساوی می گرددساچمه ها در نواحی خارج از محدوده بارهدایت می کنداز بیرون افتادن ساچمه ها از مسیر و رینگ جلوگیری نموده و لذا مونتاژ و دمونتاژ را تسهیل میکندطراحی قفسه

اسلاید 40:

اسلاید 41:

اسلاید 42:

اسلاید 43:

اسلاید 44:

اسلاید 45:

اسلاید 46:

اسلاید 47:

اسلاید 48:

اسلاید 49:

اسلاید 50:

اسلاید 51:

اسلاید 52:

اسلاید 53:

اسلاید 54:

اسلاید 55:

اسلاید 56:

اسلاید 57:

اسلاید 58:

اسلاید 59:

اسلاید 60:

اسلاید 61:

اسلاید 62:

اسلاید 63: قفسه های پرسی : معمولاً از ورق های فوادی ساخته می شوند ولی در برخی موارد ازورق های برنزی نیز استفاده می شود. این قفسه ها مزایایی از قبیل وزن کم،قیمت ارزان را دارا هستند.در صورت تولید انبوه کاملاً اقتصادی هستند.قفسه های صلب: این قفسه ها از برنز،فولاد،فلزات سبک ،رزین های فنولیک با پوشش الیاف مصنوعی،پلاستیک های تزریق شده و یا مواد زینتر شده ساخته می شوند.طراحی قفسه

اسلاید 64: قفسه پرسیJقفسه پرسیJNقفسه ماشینکاری شدهMقفسه ماشینکاری شدهMPقفسه ماشینکاری شدهMقفسه پرسیJPAقفسه ماشینکاری شدهM1قفسه ماشینکاری شدهTVقفسه ماشینکاری شدهTVPقفسه ماشینکاری شدهTVPطراحی قفسه

اسلاید 65: طراحی قفسه

اسلاید 66: دمای کاری قفسه های پلی آمید حد پایین °C 40- حد بالا °C 120+ چند ساعت (حدود 5 ساعت) °C 150+ تحمل دمای بالا برای چند دقیقه °C 180+ نقطه دوب °C 255+دمای کار مداومطراحی قفسه

اسلاید 67: Cage design

اسلاید 68: لقی بین ساچمه ورینگ بیانگر مسیری است که رینگ یاتاقان می تواند در جهات شعاع یا محور در برابر رینگ دیگر حرکت کند.Rolling Bearing ClearanceGrGa

اسلاید 69: لقی داخلی در یاتاقانهای مستقر با یاتاقانهای غیر مستقر کاملاً متفاوت است. مقدار لقی در یاتاقانهای مستقر (ثابت) باید حداقل باشد تا صلبیت استقرار محور تامین گردد. البته مقدار لقی در یاتاقانهای غیر مستقر در اثرجازدن با تلرانس تداخلی و همچنین به علت گرم شدن حین عملکرد کاهش می یابد. لذا مقدار لقی اولیه در یاتاقان غیر مستقر باید مورد نظر قرار گیرد.لقی در یاتاقان های غلتشی

اسلاید 70:

اسلاید 71: مقدار لقی بر اندازه ناحیه اعمال نیرو در یاتاقان تاثیر مستقیم داردکاهش لقی داخلی موجب افزایش محدوده اعمال نیرو و توزیع بهتر نیرو می گرددلقی در یاتاقان های غلتشی

اسلاید 72: افزایش لقی داخلی باعت اعمال نیرو در محدوده کوچکی از یاتاقان می شودلقی در یاتاقان های غلتشی

اسلاید 73:

اسلاید 74:

اسلاید 75:

اسلاید 76:

اسلاید 77:

اسلاید 78:

اسلاید 79: تعیین نحوه استقرار یاتاقانهای غلتشی

اسلاید 80: استقرار یاتاقانهای غلتشیبه منظور یاتاقان بندی و هدایت مناسب محور چرخان به حداقل دو یاتاقان مستقر در فاصله مناسب نیاز است. بسته به کاربرد، یاتاقانها بصورت مسقر یا غیر مستقر و تنظیم شده یا شناوردر محل قرار می گیرند.

اسلاید 81: یاتاقانهای مستقر و غیر مستقردر محورهایی که توسط یاتاقانهای غلتشی یاتاقان بندی شده اند، با توجه به دقت های ساخت و ماشینکاری ، فاصله بین مراکز محور و نشیمنگاه محوردر پوسته تا خط مرکزی دقیقاً مساوی نیست.گرم شدن محور حین کارکرد نیز موجب تغییر فاصله می گردد. این اختلاف فاصله معمولاً در یاتاقان شناور(غیر مستقر) floating bearing. جبران می گردد. یاتاقان مستقر locating bearing محور را بلحاظ محوری مقید نموده و نیروی محوری را منتقل می نماید.

اسلاید 82: یاتاقانهای مستقر و غیر مستقر

اسلاید 83: یاتاقانهای مستقر و غیر مستقر

اسلاید 84: یاتاقانهای مستقر و غیر مستقر

اسلاید 85: یاتاقانهای مستقر و غیر مستقر

اسلاید 86: تنظیم نحوه استقرار یاتاقانهابعنوان یک قاعده می توان گفت که دریک استقرار تنظیم شده از یک جفت بلبرینگ تماس زاویه ای یا رولبرینگ مخروطی با آرایش متقارن استفاده می شود که هنگام نصب مقدار لقی آن و مقدار پیش بار تنظیم شده است.این استقرار در مواردی که هدایت دقیق محور مورد نیاز است بکارگرفته می شود.

اسلاید 87: مطابق شکل شعاعهای مخروطی تشکیل شده از خطوط تماس عضو غلتشی با رینگ به سمت بیرون می باشد (استقرار پشت به پشت).استقرار تنظیم شده

اسلاید 88: مطابق شکل با استقرار جفت یاتاقان بصورت رو برو مخروط خطوط تماس در داخل فاصله بین دو یاتاقان قرار می گیرد.استقرار تنظیم شده

اسلاید 89: هنگام تنظیم لقی محوری باید به انبساط حرارتی یاتاقان توجه نموداستقرار تنظیم شده

اسلاید 90: استقرار تنظیم شده

اسلاید 91: استقرار تنظیم شده

اسلاید 92: استقرار تنظیم نشدهاستقرار شناور(تنظیم نشده) یک راه حل مناسب و اقتصادی است برای کاربردهایی که مقید کردن دقیق شافت در راستای محوری ضروری نباشد.در این استقرار محور می تواند کمی در راستای طولی نسبت به پوسته لقی داشته باشد.مقدار لقی بسته به دقت مورد نیاز تعیین می گردد و همواره در حدی است که از اعمال نیروی محوری اضافی روی یاتاقان ها حتی در شرایط نامناسب حرارتی نیز جلوگیری شود.

اسلاید 93: در رولبرینگ های استوانه ای نوع NJ لقی مورد نیازS حتی درصورت جازدن پرسی یاتاقان در پوسته نیز قابل تامین خواهد بوداستقرار تنظیم نشده

اسلاید 94: در یاتاقانهایی که قابلیت جداشدن ندارند ، یکی از یاتاقان ها با کمی فاصله نسبت به قید محوری قرار می گیرد.استقرار تنظیم نشده

اسلاید 95: استقرار انعطاف پذیر یک جفت بلبرینگ شیار عمیقاستقرار تنظیم نشده

اسلاید 96: aa = effective bearing spreadMeasure of the rigidity of the bearing mountingIndirect mountingDirect mounting

اسلاید 97:

اسلاید 98:

اسلاید 99: Roller BearingsSpherical bearingsBearing design uses barrel shaped rollers. Spherical roller bearings combine very high radial load capacity with modest thrust load capacity and excellent tolerance to misalignment.

اسلاید 100: Thrust BearingsBall thrust bearingRoller thrust bearing

اسلاید 101: Ken YoussefiRoller Thrust BearingsSpherical Thrust BearingsCylindrical Thrust BearingsTapered Thrust Bearings

اسلاید 102: Linear Bearings

اسلاید 103: BearingsLoad runners (idler-rollers)Roller bearing cam followerFlangedV-GroovedSpherical rod end

اسلاید 104: Comparison of Ball Bearings

اسلاید 105:

اسلاید 106:

اسلاید 107: Bearing LifeIf a bearing is clean, properly lubricated and mounted and is operating at reasonable temp., failure is due to fatigue caused by repeated contact stresses (Hertzian stress) Fatigue failure consists of a spalling or pitting of the curved surfacesFailure criterion – spalling or pitting of an area of 0.01 in2, – crack initiates below the curved surface at the location of maximum shear stress, propagates to the surface causing surface damage.Spalling

اسلاید 108: Bearing LifeLife – number of revolution or hours of operation, at constant speed, required for the failure criterion to develop.L10 = 500 (hours) x 33.33 (rpm) x 60 = 106 = 1 million revolutionsFor ball bearings and spherical bearings:For tapered bearings manufactured by Timken:L10 = 3000 (hours) x 500 (rpm) x 60 = 90 x 106 = 90 million revolutions – defines the number of revolution or hours of operation, at constant speed, in such a way that of the bearings tested (from the same group) will complete or exceed before the first evidence of failure develops. This is known as life.Rating Life L1090% – constant radial load that a group of bearings can carry for L10 life.Basic Dynamic Load Rating, C

اسلاید 109: Bearing LifeL10 = (C / F)a , a = 3 for ball bearings and a = 10/3 for roller bearings F = applied radial load

اسلاید 110: Select a deep groove ball bearing for a desired life of 5000 hours at 1725 rpm with 90% reliability. The bearing radial load is 400 lb.

اسلاید 111: Ken YoussefiBearing ReliabilityIf a machine is assembled with 4 bearings, each having a reliability of 90%, then the reliability of the system is (.9)4 = .65 = 65%. This points out the need to select bearings with higher than 90% reliability.The distribution of bearing failure can be best approximated by two and three parameter Weibull distribution. Two parameter Weibull distribution for tapered bearingsC10C10 is the catalog basic dynamic load rating corresponding to LR hours of life at the speed of nR rpm.C10

اسلاید 112: Ken YoussefiMechanical Engineering Dept.ExampleSelect a deep groove ball bearing for a desired life of 5000 hours at 1725 rpm with 99% reliability. The bearing radial load is 400 lb.C10 = 14.3 kN30 mm Bore deep groove bearingFor 90% reliabilityUse 99% reliability, R = .99= 23.7 kNSelect a 35 mm bearing instead of 30 mm for 90% reliabilityLnew D = LD / .22 = 5000 / .22 = 22,770hours

اسلاید 113: Design Life Suggestions and Load FactorMultiply design load by load factor.

اسلاید 114: Equivalent Radial LoadP = XVFr + YFaP = equivalent loadFr = applied radial load (constant)Fa = applied thrust load (constant)X = radial factorY = thrust factorV = rotational factorSpecified by bearing manufacturer

اسلاید 115: Mechanical Engineering Dept.