วิธีการเลือกตลับลูกปืน

ปัจจุบันมีตลับลูกปืนหลายประเภทซึ่งมีข้อมูลความแตกต่างระหว่างตลับลูกปืนเหล่านี้น้อยมากบางทีคุณอาจเคยถามตัวเองว่า “ตลับลูกปืนแบบใดที่เหมาะกับการใช้งานของคุณมากที่สุด”หรือ “จะเลือกตลับลูกปืนอย่างไร?”บทความนี้จะช่วยคุณตอบคำถามเหล่านั้น
ก่อนอื่น คุณต้องรู้ว่าตลับลูกปืนที่มีส่วนประกอบแบบกลิ้งส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสองกลุ่มกว้างๆ:

ตลับลูกปืน
แบริ่งลูกกลิ้ง
ภายในกลุ่มเหล่านี้ มีตลับลูกปืนประเภทย่อยที่มีคุณสมบัติเฉพาะตัวหรือการออกแบบที่ได้รับการปรับปรุงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ
ในบทความนี้ เราจะกล่าวถึงสี่สิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับการใช้งานของคุณ เพื่อเลือกประเภทตลับลูกปืนที่เหมาะสม

ค้นหาโหลดแบริ่งและความสามารถในการรับน้ำหนัก
โดยทั่วไปภาระของแบริ่งถูกกำหนดให้เป็นแรงปฏิกิริยาที่ส่วนประกอบวางบนตลับลูกปืนเมื่อใช้งาน
เมื่อเลือกตลับลูกปืนที่เหมาะกับการใช้งาน อันดับแรกคุณควรค้นหาความสามารถในการรับน้ำหนักของตลับลูกปืนก่อนความสามารถในการรับน้ำหนักคือปริมาณการรับน้ำหนักที่ตลับลูกปืนสามารถรองรับได้ และเป็นหนึ่งในปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการเลือกตลับลูกปืน
โหลดของแบริ่งอาจเป็นได้ทั้งแนวแกน (แรงขับ) แนวรัศมีหรือรวมกัน
โหลดแบริ่งตามแนวแกน (หรือแรงขับ) คือเมื่อมีแรงขนานกับแกนของเพลา
ภาระของแบริ่งแนวรัศมีคือเมื่อมีแรงตั้งฉากกับเพลาจากนั้นภาระของแบริ่งแบบรวมจะเกิดขึ้นเมื่อแรงขนานและตั้งฉากก่อให้เกิดแรงเชิงมุมสัมพันธ์กับเพลา

ตลับลูกปืนเม็ดกลมกระจายน้ำหนักอย่างไร
ตลับลูกปืนได้รับการออกแบบให้มีลูกบอลทรงกลมและสามารถกระจายน้ำหนักได้ในพื้นที่ผิวขนาดกลางมีแนวโน้มที่จะทำงานได้ดีกว่าสำหรับการบรรทุกขนาดเล็กถึงขนาดกลาง โดยกระจายโหลดผ่านจุดสัมผัสเพียงจุดเดียว
ด้านล่างนี้เป็นข้อมูลอ้างอิงโดยย่อสำหรับประเภทภาระของตลับลูกปืนและตลับลูกปืนที่ดีที่สุดสำหรับงาน:
การรับน้ำหนักในแนวรัศมี (ตั้งฉากกับเพลา) และน้ำหนักเบา: เลือกตลับลูกปืนเม็ดกลมร่องลึก (หรือที่เรียกว่าตลับลูกปืนเม็ดกลมร่องลึก)ตลับลูกปืนเรเดียลเป็นตลับลูกปืนประเภทหนึ่งที่พบมากที่สุดในตลาด
โหลดตามแนวแกน (แรงขับ) (ขนานกับเพลา): เลือกตลับลูกปืนกันรุน
โหลดทั้งแนวรัศมีและแนวแกนรวมกัน: เลือกตลับลูกปืนหน้าสัมผัสเชิงมุมลูกบอลสัมผัสกับสนามแข่งในมุมที่รองรับน้ำหนักรวมได้ดีกว่า
แบริ่งลูกกลิ้งและโหลดแบริ่ง
แบริ่งลูกกลิ้งได้รับการออกแบบให้มีลูกกลิ้งทรงกระบอกที่สามารถกระจายโหลดในพื้นที่ผิวที่ใหญ่กว่าตลับลูกปืนเม็ดกลมมีแนวโน้มที่จะทำงานได้ดีขึ้นสำหรับการใช้งานที่มีภาระหนัก

ด้านล่างนี้เป็นข้อมูลอ้างอิงโดยย่อสำหรับประเภทภาระของตลับลูกปืนและตลับลูกปืนลูกกลิ้งที่ดีที่สุดสำหรับงาน:
โหลดในแนวรัศมี (ตั้งฉากกับเพลา): เลือกแบริ่งลูกกลิ้งทรงกระบอกมาตรฐาน
โหลดตามแนวแกน (แรงขับ) (ขนานกับเพลา): เลือกแบริ่งแรงขับทรงกระบอก
โหลดแบบรวมทั้งแนวรัศมีและแนวแกน: เลือกแบริ่งลูกกลิ้งทรงเรียว
ความเร็วในการหมุน
ความเร็วในการหมุนของการใช้งานของคุณเป็นปัจจัยต่อไปที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือกตลับลูกปืน
หากการใช้งานของคุณทำงานที่ความเร็วในการหมุนสูง ตลับลูกปืนมักจะเป็นตัวเลือกที่ต้องการทำงานได้ดีกว่าที่ความเร็วสูงกว่าและมีช่วงความเร็วที่สูงกว่าแบริ่งลูกกลิ้ง
เหตุผลหนึ่งก็คือการสัมผัสระหว่างองค์ประกอบกลิ้งและร่องน้ำในตลับลูกปืนเป็นจุดแทนที่จะเป็นเส้นสัมผัส เช่นเดียวกับในตลับลูกปืนลูกกลิ้งเนื่องจากองค์ประกอบที่กลิ้งกดเข้าสู่สนามแข่งขณะที่พวกมันกลิ้งไปบนพื้นผิว จึงเกิดการเสียรูปของพื้นผิวน้อยลงมากในการรับน้ำหนักแบบจุดจากตลับลูกปืน

แรงเหวี่ยงและตลับลูกปืน
อีกเหตุผลหนึ่งที่ตลับลูกปืนเม็ดกลมดีกว่าสำหรับการใช้งานที่ความเร็วสูงก็เนื่องมาจากแรงเหวี่ยงหนีศูนย์แรงเหวี่ยงหนีศูนย์หมายถึงแรงที่ผลักออกไปด้านนอกวัตถุที่เคลื่อนที่ไปรอบจุดศูนย์กลางและเกิดขึ้นจากความเฉื่อยของร่างกาย
แรงเหวี่ยงเป็นปัจจัยหลักที่จำกัดความเร็วของตลับลูกปืน เนื่องจากแรงเหวี่ยงจะเปลี่ยนเป็นแรงในแนวรัศมีและแนวแกนบนตลับลูกปืนเนื่องจากแบริ่งลูกกลิ้งมีมวลมากกว่าตลับลูกปืนเม็ดกลม ตลับลูกปืนลูกกลิ้งจึงสร้างแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางที่สูงกว่าตลับลูกปืนเม็ดกลมที่มีขนาดเท่ากัน

ลดแรงเหวี่ยงด้วยวัสดุลูกเซรามิก
บางครั้งความเร็วของแอปพลิเคชันอาจสูงกว่าอัตราความเร็วของลูกปืน
หากเกิดเหตุการณ์นี้ วิธีแก้ปัญหาที่ง่ายและทั่วไปคือเปลี่ยนวัสดุตลับลูกปืนเม็ดกลมจากเหล็กเป็นเซรามิกซึ่งจะทำให้ขนาดตลับลูกปืนเท่าเดิมแต่ให้อัตราความเร็วที่สูงกว่าประมาณ 25%เนื่องจากวัสดุเซรามิกมีน้ำหนักเบากว่าเหล็ก ลูกบอลเซรามิกจึงสร้างแรงเหวี่ยงน้อยกว่าสำหรับความเร็วที่กำหนด

การใช้งานความเร็วสูงทำงานได้ดีที่สุดกับตลับลูกปืนสัมผัสเชิงมุม
ตลับลูกปืนสัมผัสเชิงมุมเป็นตัวเลือกตลับลูกปืนที่ดีที่สุดสำหรับการใช้งานที่ความเร็วสูงเหตุผลหนึ่งก็คือลูกบอลมีขนาดเล็กกว่าและลูกบอลเล็กกว่ามีน้ำหนักน้อยกว่าและสร้างแรงเหวี่ยงน้อยลงเมื่อหมุนตลับลูกปืนสัมผัสเชิงมุมยังมีพรีโหลดในตัวบนตลับลูกปืน ซึ่งทำงานด้วยแรงเหวี่ยงเพื่อหมุนลูกบอลในตลับลูกปืนอย่างเหมาะสม
หากคุณกำลังออกแบบการใช้งานที่มีความเร็วสูง คุณจะต้องการตลับลูกปืนที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งโดยปกติจะอยู่ในระดับความแม่นยำ ABEC 7
ตลับลูกปืนที่มีความแม่นยำต่ำกว่าจะมี "ห้องเลื้อย" ในมิติที่มากกว่าเมื่อผลิตมากกว่าตลับลูกปืนที่มีความแม่นยำสูงดังนั้นเมื่อใช้ตลับลูกปืนด้วยความเร็วสูง ลูกบอลจะกลิ้งไปบนรางตลับลูกปืนอย่างรวดเร็วและมีความน่าเชื่อถือน้อยลง ซึ่งอาจนำไปสู่ความล้มเหลวของตลับลูกปืนได้
ตลับลูกปืนความแม่นยำสูงผลิตขึ้นด้วยมาตรฐานที่เข้มงวดและมีการเบี่ยงเบนจากข้อกำหนดน้อยมากเมื่อผลิตตลับลูกปืนความเที่ยงตรงสูงเชื่อถือได้สำหรับการใช้งานที่เคลื่อนที่เร็ว เนื่องจากรับประกันการทำงานร่วมกันของลูกปืนและสนามแข่งที่ดี

แบริ่ง Runout และความแข็งแกร่ง
การหนีศูนย์ของแบริ่งคือจำนวนที่เพลาโคจรจากจุดศูนย์กลางทางเรขาคณิตในขณะที่หมุนการใช้งานบางอย่าง เช่น สปินเดิลของเครื่องมือตัด จะยอมให้เกิดการเบี่ยงเบนเพียงเล็กน้อยกับส่วนประกอบที่หมุนได้
หากคุณกำลังออกแบบวิศวกรรมการใช้งานในลักษณะนี้ ให้เลือกตลับลูกปืนที่มีความแม่นยำสูง เนื่องจากจะทำให้ระบบเบี่ยงเบนไปจากปกติน้อยลง เนื่องจากตลับลูกปืนที่ผลิตขึ้นมีพิกัดความเผื่อที่แคบ
ความแข็งแกร่งของตลับลูกปืนคือความต้านทานต่อแรงที่ทำให้เพลาเบี่ยงเบนไปจากแกน และมีบทบาทสำคัญในการลดการเบี่ยงเบนหนีศูนย์ของเพลาความแข็งแกร่งของตลับลูกปืนมาจากการทำงานร่วมกันขององค์ประกอบกลิ้งกับรางน้ำยิ่งองค์ประกอบกลิ้งถูกกดเข้าไปในร่องน้ำมากเท่าไร ทำให้เกิดการเสียรูปแบบยืดหยุ่น ความแข็งแกร่งก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

ความแข็งแกร่งของตลับลูกปืนมักแบ่งตาม:
ความแข็งแกร่งของแกน
ความแข็งแกร่งของรัศมี
ยิ่งตลับลูกปืนมีความแข็งแกร่งมากเท่าใด ก็ยิ่งต้องใช้แรงในการเคลื่อนเพลามากขึ้นเมื่อใช้งาน
มาดูกันว่าสิ่งนี้ทำงานอย่างไรกับตลับลูกปืนสัมผัสเชิงมุมที่มีความแม่นยำตลับลูกปืนเหล่านี้มักมาพร้อมกับการชดเชยที่ผลิตขึ้นระหว่างทางวิ่งด้านในและด้านนอกเมื่อติดตั้งแบริ่งสัมผัสเชิงมุม ค่าชดเชยจะถูกลบออก ซึ่งทำให้ลูกบอลกดเข้าไปในสนามแข่งโดยไม่มีแรงกระทำจากภายนอกสิ่งนี้เรียกว่าการโหลดล่วงหน้า และกระบวนการนี้จะเพิ่มความแข็งแกร่งของตลับลูกปืนก่อนที่ตลับลูกปืนจะเห็นแรงกระทำใดๆ ก็ตาม

การหล่อลื่นแบริ่ง
การทราบความต้องการในการหล่อลื่นตลับลูกปืนเป็นสิ่งสำคัญในการเลือกตลับลูกปืนที่เหมาะสม และต้องพิจารณาตั้งแต่เนิ่นๆ ในการออกแบบการใช้งานการหล่อลื่นที่ไม่เหมาะสมเป็นสาเหตุหนึ่งที่พบบ่อยที่สุดของความล้มเหลวของตลับลูกปืน
การหล่อลื่นจะสร้างฟิล์มน้ำมันระหว่างองค์ประกอบลูกกลิ้งและรางวิ่งของตลับลูกปืน ซึ่งช่วยป้องกันการเสียดสีและความร้อนสูงเกินไป
การหล่อลื่นประเภทที่พบบ่อยที่สุดคือจาระบีซึ่งประกอบด้วยน้ำมันที่มีสารเพิ่มความหนาสารเพิ่มความหนาช่วยให้น้ำมันอยู่กับที่ จึงไม่หลุดออกจากตลับลูกปืนในขณะที่ลูกบอล (ลูกปืน) หรือลูกกลิ้ง (ลูกปืนลูกกลิ้ง) กลิ้งไปบนจาระบี สารเพิ่มความหนาจะแยกเหลือเพียงฟิล์มน้ำมันระหว่างชิ้นส่วนกลิ้งและรางน้ำลูกปืนหลังจากที่องค์ประกอบกลิ้งผ่านไป น้ำมันและสารเพิ่มความหนาจะรวมตัวกลับเข้าด้วยกัน
สำหรับการใช้งานที่ความเร็วสูง การทราบความเร็วที่น้ำมันและสารเพิ่มความข้นสามารถแยกออกและกลับเข้ากันใหม่เป็นสิ่งสำคัญสิ่งนี้เรียกว่าแอปพลิเคชันหรือแบกค่า n*dm
ก่อนที่คุณจะเลือกจาระบี คุณต้องค้นหาค่า ndm ในการใช้งานของคุณก่อนเมื่อต้องการทำเช่นนี้ ให้คูณ RPM ของแอปพลิเคชันของคุณด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางของศูนย์กลางของลูกบอลในตลับลูกปืน (dm)เปรียบเทียบค่า ndm ของคุณกับค่าความเร็วสูงสุดของจาระบีซึ่งอยู่บนแผ่นข้อมูล
หากค่า n*dm ของคุณสูงกว่าค่าความเร็วสูงสุดของจาระบีบนเอกสารข้อมูล จาระบีจะไม่สามารถให้การหล่อลื่นที่เพียงพอและจะเกิดความเสียหายก่อนเวลาอันควร
ตัวเลือกการหล่อลื่นอีกทางหนึ่งสำหรับการใช้งานที่ความเร็วสูงคือระบบละอองน้ำมันซึ่งผสมน้ำมันกับอากาศอัด แล้วฉีดเข้าไปในร่องน้ำตลับลูกปืนตามช่วงเวลาที่วัดตัวเลือกนี้มีราคาแพงกว่าการหล่อลื่นด้วยจาระบี เนื่องจากต้องใช้ระบบผสมและสูบจ่ายภายนอก และกรองอากาศอัดอย่างไรก็ตาม ระบบละอองน้ำมันช่วยให้ตลับลูกปืนทำงานที่ความเร็วสูงกว่าในขณะที่สร้างความร้อนได้น้อยกว่าตลับลูกปืนแบบจาระบี
สำหรับการใช้งานความเร็วต่ำ อ่างน้ำมันเป็นเรื่องปกติอ่างน้ำมันคือเมื่อส่วนหนึ่งของตลับลูกปืนจมอยู่ในน้ำมันสำหรับตลับลูกปืนที่จะทำงานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง สามารถใช้สารหล่อลื่นแบบแห้งแทนสารหล่อลื่นที่มีส่วนผสมของปิโตรเลียมได้ แต่โดยทั่วไปอายุการใช้งานของตลับลูกปืนจะสั้นลงเนื่องจากธรรมชาติของฟิล์มของสารหล่อลื่นจะพังทลายลงเมื่อเวลาผ่านไปมีปัจจัยอื่นๆ อีกสองสามประการที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือกน้ำมันหล่อลื่นสำหรับการใช้งานของคุณ โปรดดูบทความเชิงลึกของเรา “ทุกสิ่งที่คุณต้องรู้เกี่ยวกับการหล่อลื่นตลับลูกปืน”

สรุป : เลือกตลับลูกปืนอย่างไร
วิธีเลือกตลับลูกปืนให้เหมาะกับการใช้งานของคุณ:

ค้นหาโหลดแบริ่งและความสามารถในการรับน้ำหนัก
ขั้นแรก ให้ทราบประเภทและปริมาณการรับน้ำหนักของตลับลูกปืนที่การใช้งานของคุณจะวางบนตลับลูกปืนการบรรทุกขนาดเล็กถึงขนาดกลางมักจะทำงานได้ดีที่สุดกับตลับลูกปืนเม็ดกลมการใช้งานที่รับน้ำหนักมากมักจะทำงานได้ดีที่สุดกับแบริ่งลูกกลิ้ง

รู้ความเร็วในการหมุนของแอปพลิเคชันของคุณ
กำหนดความเร็วในการหมุนของแอปพลิเคชันของคุณความเร็วสูง (RPM) มักจะทำงานได้ดีที่สุดกับตลับลูกปืนเม็ดกลม และความเร็วที่ต่ำกว่ามักจะทำงานได้ดีที่สุดกับแบริ่งลูกกลิ้ง

ปัจจัยในการสั่นไหวของแบริ่งและความแข็งแกร่ง
คุณยังต้องพิจารณาว่าแอปพลิเคชันของคุณจะอนุญาตให้มีการหมดประเภทใดหากการใช้งานยอมให้มีการเบี่ยงเบนเพียงเล็กน้อย ตลับลูกปืนเม็ดกลมก็มีแนวโน้มว่าจะเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดของคุณ

ค้นหาการหล่อลื่นที่เหมาะกับความต้องการตลับลูกปืนของคุณ
สำหรับการใช้งานที่ความเร็วสูง ให้คำนวณค่า n*dm ของคุณ และหากสูงกว่าความเร็วสูงสุดของจาระบี จาระบีจะไม่สามารถให้การหล่อลื่นที่เพียงพอมีตัวเลือกอื่นๆ เช่น ละอองน้ำมันสำหรับการใช้งานที่ความเร็วต่ำ อ่างน้ำมันเป็นทางเลือกที่ดี
คำถาม?วิศวกรนอกสถานที่ของเรายินดีเป็นอย่างยิ่งที่จะช่วยเหลือคุณในการเลือกตลับลูกปืนที่ดีที่สุดสำหรับการใช้งานของคุณ