วิธีการเลือกตลับลูกปืน

ปัจจุบันมีตลับลูกปืนหลายประเภทที่มีข้อมูลน้อยมากเกี่ยวกับความแตกต่างระหว่างกันคุณอาจเคยถามตัวเองว่า “ตลับลูกปืนแบบใดที่เหมาะกับการใช้งานของคุณมากที่สุด”หรือ “ฉันจะเลือกตลับลูกปืนได้อย่างไร”บทความนี้จะช่วยคุณตอบคำถามเหล่านั้น
ก่อนอื่น คุณต้องรู้ว่าตลับลูกปืนส่วนใหญ่ที่มีส่วนประกอบของลูกกลิ้งแบ่งออกเป็นสองกลุ่มกว้างๆ:

ลูกปืน
ตลับลูกปืนเม็ดกลม
ภายในกลุ่มเหล่านี้ มีประเภทย่อยของตลับลูกปืนที่มีคุณสมบัติเฉพาะหรือการออกแบบที่ปรับให้เหมาะสมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ
ในบทความนี้ เราจะพูดถึงสี่สิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับการใช้งานของคุณเพื่อเลือกประเภทของตลับลูกปืนที่เหมาะสม

ค้นหาโหลดแบริ่ง & ความจุโหลด
ภาระของตลับลูกปืนโดยทั่วไปหมายถึงแรงปฏิกิริยาที่ส่วนประกอบวางบนตลับลูกปืนเมื่อใช้งาน
เมื่อเลือกตลับลูกปืนที่เหมาะกับการใช้งานของคุณ ก่อนอื่นคุณควรหาความสามารถในการรับน้ำหนักของตลับลูกปืนความสามารถในการรับน้ำหนักคือปริมาณของภาระที่ตลับลูกปืนสามารถรองรับได้ และเป็นหนึ่งในปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการเลือกตลับลูกปืน
โหลดของตลับลูกปืนสามารถเป็นได้ทั้งแนวแกน (แรงขับ) แนวรัศมี หรือรวมกัน
โหลดแบริ่งตามแนวแกน (หรือแรงขับ) คือเมื่อแรงขนานกับแกนของเพลา
ภาระแบริ่งในแนวรัศมีคือเมื่อแรงตั้งฉากกับเพลาจากนั้นภาระแบริ่งแบบผสมคือเมื่อแรงขนานและแรงตั้งฉากสร้างแรงเชิงมุมที่สัมพันธ์กับเพลา

ตลับลูกปืนกระจายโหลดอย่างไร
ตลับลูกปืนได้รับการออกแบบให้มีลูกกลมและสามารถกระจายน้ำหนักได้ในพื้นที่ผิวขนาดกลางมีแนวโน้มที่จะทำงานได้ดีขึ้นสำหรับการโหลดขนาดเล็กถึงขนาดกลาง โดยกระจายโหลดผ่านจุดสัมผัสจุดเดียว
ด้านล่างนี้เป็นข้อมูลอ้างอิงโดยย่อสำหรับประเภทของการรับน้ำหนักของตลับลูกปืนและตลับลูกปืนเม็ดกลมที่ดีที่สุดสำหรับงาน:
แนวรัศมี (ตั้งฉากกับเพลา) และโหลดเบา: เลือกตลับลูกปืนเม็ดกลมแนวรัศมี (หรือที่เรียกว่าตลับลูกปืนเม็ดกลมร่องลึก)ตลับลูกปืนเรเดียลเป็นตลับลูกปืนประเภทหนึ่งที่พบมากที่สุดในตลาด
โหลดตามแนวแกน (แรงขับ) (ขนานกับเพลา): เลือกตลับลูกปืนกันรุน
โหลดรวมกันทั้งแนวรัศมีและแนวแกน: เลือกตลับลูกปืนเม็ดกลมสัมผัสเชิงมุมลูกบอลสัมผัสกับร่องน้ำในมุมที่รองรับน้ำหนักรวมกันได้ดีกว่า
แบริ่งลูกกลิ้งและโหลดแบริ่ง
ตลับลูกปืนแบบลูกกลิ้งได้รับการออกแบบให้มีลูกกลิ้งทรงกระบอกที่สามารถกระจายน้ำหนักบนพื้นผิวที่กว้างกว่าตลับลูกปืนเม็ดกลมมีแนวโน้มที่จะทำงานได้ดีขึ้นสำหรับการใช้งานที่มีน้ำหนักมาก

ด้านล่างนี้เป็นข้อมูลอ้างอิงโดยย่อสำหรับประเภทของการรับน้ำหนักของตลับลูกปืนและตลับลูกปืนลูกกลิ้งที่ดีที่สุดสำหรับงาน:
โหลดในแนวรัศมี (ตั้งฉากกับเพลา): เลือกแบริ่งลูกกลิ้งทรงกระบอกมาตรฐาน
โหลดตามแนวแกน (แรงขับ) (ขนานกับเพลา): เลือกตลับลูกปืนกันรุนทรงกระบอก
โหลดรวมกันทั้งแนวรัศมีและแนวแกน: เลือกตลับลูกปืนเม็ดเรียว
ความเร็วในการหมุน
ความเร็วในการหมุนของการใช้งานเป็นปัจจัยต่อไปที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือกตลับลูกปืน
หากการใช้งานของคุณจะทำงานด้วยความเร็วรอบสูง ตลับลูกปืนเม็ดกลมมักจะเป็นตัวเลือกที่ต้องการทำงานได้ดีขึ้นที่ความเร็วสูงและมีช่วงความเร็วที่สูงกว่าตลับลูกปืนแบบลูกกลิ้ง
เหตุผลประการหนึ่งคือการสัมผัสระหว่างชิ้นส่วนลูกกลิ้งและร่องน้ำในตลับลูกปืนเม็ดกลมเป็นจุดแทนที่จะเป็นเส้นสัมผัสเหมือนในตลับลูกปืนเม็ดกลมเนื่องจากองค์ประกอบที่กลิ้งกดเข้าไปในร่องน้ำขณะที่มันกลิ้งไปบนพื้นผิว จึงเกิดการเสียรูปของพื้นผิวน้อยกว่ามากในจุดรับน้ำหนักจากตลับลูกปืน

แรงเหวี่ยงและแบริ่ง
อีกเหตุผลหนึ่งที่ตลับลูกปืนดีกว่าสำหรับการใช้งานความเร็วสูงก็เพราะแรงเหวี่ยงแรงหนีศูนย์กลางถูกกำหนดให้เป็นแรงที่ผลักวัตถุออกไปด้านนอกซึ่งเคลื่อนที่รอบจุดศูนย์กลางและเกิดขึ้นจากความเฉื่อยของร่างกาย
แรงหนีศูนย์กลางเป็นปัจจัยจำกัดความเร็วของตลับลูกปืนเนื่องจากแรงเหวี่ยงจะเปลี่ยนเป็นแรงในแนวรัศมีและแนวแกนบนตลับลูกปืนเนื่องจากตลับลูกปืนแบบลูกกลิ้งมีมวลมากกว่าตลับลูกปืนเม็ดกลม ตลับลูกปืนแบบลูกกลิ้งจะสร้างแรงเหวี่ยงที่สูงกว่าตลับลูกปืนเม็ดกลมที่มีขนาดเท่ากัน

ลดแรงเหวี่ยงด้วยวัสดุลูกบอลเซรามิก
บางครั้งความเร็วของแอปพลิเคชันจะสูงกว่าอัตราความเร็วของตลับลูกปืน
หากสิ่งนี้เกิดขึ้น วิธีแก้ปัญหาที่ง่ายและพบได้บ่อยคือการเปลี่ยนวัสดุตลับลูกปืนจากเหล็กเป็นเซรามิกสิ่งนี้ทำให้ขนาดตลับลูกปืนเท่าเดิมแต่มีอัตราความเร็วที่สูงขึ้นประมาณ 25%เนื่องจากวัสดุเซรามิกมีน้ำหนักเบากว่าเหล็กกล้า ลูกบอลเซรามิกจึงมีแรงเหวี่ยงน้อยกว่าสำหรับความเร็วใดก็ตาม

การใช้งานความเร็วสูงทำงานได้ดีที่สุดกับตลับลูกปืนหน้าสัมผัสเชิงมุม
ตลับลูกปืนแบบสัมผัสเชิงมุมเป็นตัวเลือกตลับลูกปืนที่ดีที่สุดสำหรับการใช้งานความเร็วสูงเหตุผลประการหนึ่งคือลูกบอลมีขนาดเล็กลงและลูกบอลขนาดเล็กมีน้ำหนักน้อยกว่า และสร้างแรงเหวี่ยงน้อยลงเมื่อหมุนตลับลูกปืนแบบสัมผัสเชิงมุมยังมีพรีโหลดในตัวตลับลูกปืนซึ่งทำงานร่วมกับแรงเหวี่ยงเพื่อหมุนลูกปืนในตลับลูกปืนอย่างเหมาะสม
หากคุณกำลังออกแบบการใช้งานความเร็วสูง คุณจะต้องการตลับลูกปืนที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งมักจะอยู่ในระดับความแม่นยำ ABEC 7
ตลับลูกปืนที่มีความแม่นยำต่ำจะมี "ห้องเลื้อย" ที่มีมิติมากกว่าเมื่อผลิตขึ้นมากกว่าตลับลูกปืนที่มีความแม่นยำสูงดังนั้น เมื่อใช้ตลับลูกปืนด้วยความเร็วสูง ลูกบอลจะกลิ้งไปบนรางตลับลูกปืนอย่างรวดเร็วโดยมีความน่าเชื่อถือน้อยกว่า ซึ่งอาจนำไปสู่ความล้มเหลวของตลับลูกปืนได้
ตลับลูกปืนความเที่ยงตรงสูงผลิตขึ้นด้วยมาตรฐานที่เข้มงวดและมีความคลาดเคลื่อนจากข้อมูลจำเพาะน้อยมากเมื่อผลิตตลับลูกปืนความเที่ยงตรงสูงมีความน่าเชื่อถือสำหรับการใช้งานที่ดำเนินไปอย่างรวดเร็ว เนื่องจากช่วยให้ลูกปืนและร่องน้ำมีปฏิสัมพันธ์ที่ดี

แบริ่งวิ่งออกและความแข็งแกร่ง
การเบี่ยงเบนของตลับลูกปืนคือจำนวนที่เพลาโคจรจากศูนย์กลางทางเรขาคณิตในขณะที่หมุนการใช้งานบางอย่าง เช่น สปินเดิลของเครื่องมือตัด จะยอมให้เกิดการเบี่ยงเบนเล็กน้อยบนส่วนประกอบที่หมุนเท่านั้น
หากคุณกำลังออกแบบแอพพลิเคชั่นในลักษณะนี้ ให้เลือกตลับลูกปืนที่มีความแม่นยำสูง เนื่องจากจะทำให้ระบบมีการรันเอาท์น้อยลงเนื่องจากค่าความคลาดเคลื่อนต่ำที่ตลับลูกปืนผลิตขึ้น
ความแข็งแกร่งของตลับลูกปืนคือความต้านทานต่อแรงที่ทำให้เพลาเบี่ยงเบนไปจากแกน และมีบทบาทสำคัญในการลดการหมุนหนีศูนย์ของเพลาความแข็งแกร่งของตลับลูกปืนมาจากการทำงานร่วมกันของชิ้นส่วนลูกกลิ้งกับร่องน้ำยิ่งชิ้นส่วนลูกกลิ้งถูกกดลงในร่องน้ำมากเท่าใด ทำให้เกิดการเสียรูปแบบยืดหยุ่น ความแข็งแกร่งก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

ความแข็งแกร่งของตลับลูกปืนมักแบ่งตาม:
ความแข็งแกร่งตามแนวแกน
ความแข็งแกร่งในแนวรัศมี
ยิ่งความแข็งแกร่งของตลับลูกปืนสูงเท่าใด ก็ยิ่งต้องใช้แรงมากขึ้นในการเคลื่อนเพลาเมื่อใช้งาน
มาดูกันว่าสิ่งนี้ทำงานอย่างไรกับตลับลูกปืนเม็ดกลมสัมผัสเชิงมุมที่มีความแม่นยำตลับลูกปืนเหล่านี้มักมาพร้อมกับออฟเซ็ตที่ผลิตขึ้นระหว่างร่องน้ำด้านในและด้านนอกเมื่อติดตั้งตลับลูกปืนสัมผัสเชิงมุมแล้ว ค่าชดเชยจะถูกลบออกซึ่งทำให้ลูกบอลกดเข้าไปในร่องน้ำโดยไม่มีแรงจากภายนอกสิ่งนี้เรียกว่าการโหลดล่วงหน้า และกระบวนการจะเพิ่มความแข็งแกร่งของตลับลูกปืนก่อนที่ตลับลูกปืนจะมองเห็นแรงใช้งานใดๆ

การหล่อลื่นตลับลูกปืน
การทราบความต้องการการหล่อลื่นตลับลูกปืนเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเลือกตลับลูกปืนที่เหมาะสม และจำเป็นต้องพิจารณาตั้งแต่เนิ่นๆ ในการออกแบบการใช้งานการหล่อลื่นที่ไม่เหมาะสมเป็นสาเหตุหนึ่งที่พบบ่อยที่สุดสำหรับความล้มเหลวของตลับลูกปืน
การหล่อลื่นจะสร้างฟิล์มน้ำมันระหว่างชิ้นส่วนลูกกลิ้งและร่องน้ำของตลับลูกปืน ซึ่งช่วยป้องกันการเสียดสีและความร้อนสูงเกินไป
ประเภทของการหล่อลื่นที่พบมากที่สุดคือจาระบี ซึ่งประกอบด้วยน้ำมันที่มีสารเพิ่มความข้นหนืดสารเพิ่มความข้นช่วยให้น้ำมันอยู่กับที่ จึงไม่หลุดออกจากตลับลูกปืนเมื่อลูกบอล (ตลับลูกปืนเม็ดกลม) หรือลูกกลิ้ง (ตลับลูกปืนเม็ดกลม) กลิ้งไปบนจาระบี สารเพิ่มความข้นจะแยกออกจากกัน เหลือเพียงฟิล์มน้ำมันที่อยู่ระหว่างชิ้นส่วนลูกกลิ้งและร่องน้ำตลับลูกปืนหลังจากองค์ประกอบที่กลิ้งผ่านไป น้ำมันและสารเพิ่มความข้นจะรวมกลับเข้าด้วยกัน
สำหรับการใช้งานที่ความเร็วสูง การรู้ความเร็วที่น้ำมันและสารเพิ่มความข้นหนืดสามารถแยกและรวมเข้าด้วยกันใหม่เป็นสิ่งสำคัญสิ่งนี้เรียกว่าแอ็พพลิเคชันหรือแบกค่า n*dm
ก่อนที่คุณจะเลือกจาระบี คุณต้องค้นหาค่า ndm ของแอปพลิเคชันของคุณในการทำเช่นนี้ให้คูณ RPM ของแอปพลิเคชันของคุณด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางของศูนย์กลางของลูกบอลในตลับลูกปืน (dm)เปรียบเทียบค่า ndm ของคุณกับค่าความเร็วสูงสุดของจาระบีซึ่งอยู่ในแผ่นข้อมูล
หากค่า n*dm ของคุณสูงกว่าค่าความเร็วสูงสุดของจาระบีในเอกสารข้อมูล จาระบีจะไม่สามารถให้การหล่อลื่นที่เพียงพอและจะเกิดการขัดข้องก่อนเวลาอันควร
ตัวเลือกการหล่อลื่นอีกแบบหนึ่งสำหรับการใช้งานที่ความเร็วสูงคือระบบละอองน้ำมันที่ผสมน้ำมันกับอากาศอัดแล้วฉีดเข้าไปในร่องน้ำของตลับลูกปืนตามช่วงเวลาที่กำหนดตัวเลือกนี้มีค่าใช้จ่ายสูงกว่าการหล่อลื่นด้วยจาระบี เนื่องจากต้องใช้ระบบผสมและสูบจ่ายภายนอกและอากาศอัดที่ผ่านการกรองอย่างไรก็ตาม ระบบละอองน้ำมันช่วยให้ตลับลูกปืนทำงานด้วยความเร็วที่สูงกว่าในขณะที่สร้างความร้อนในปริมาณที่น้อยกว่าตลับลูกปืนแบบจาระบี
สำหรับการใช้งานที่ความเร็วต่ำ อ่างน้ำมันเครื่องเป็นเรื่องปกติอ่างน้ำมันเครื่องคือเมื่อส่วนหนึ่งของตลับลูกปืนจมอยู่ในน้ำมันสำหรับตลับลูกปืนที่จะใช้งานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง สามารถใช้สารหล่อลื่นแบบแห้งแทนน้ำมันหล่อลื่นที่มีส่วนผสมของปิโตรเลียม แต่โดยทั่วไปแล้วอายุการใช้งานของตลับลูกปืนจะสั้นลงเนื่องจากธรรมชาติของฟิล์มของน้ำมันหล่อลื่นจะสลายไปตามกาลเวลามีปัจจัยอื่นๆ อีก 2-3 ปัจจัยที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือกสารหล่อลื่นสำหรับการใช้งานของคุณ โปรดดูบทความเชิงลึกของเรา “ทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับการหล่อลื่นตลับลูกปืน

สรุป: วิธีเลือกตลับลูกปืน
วิธีเลือกตลับลูกปืนให้เหมาะกับการใช้งานของคุณ:

ค้นหาโหลดแบริ่ง & ความจุโหลด
ขั้นแรก ให้ทราบประเภทและปริมาณของตลับลูกปืนที่แอปพลิเคชันของคุณจะวางบนตลับลูกปืนโหลดขนาดเล็กถึงขนาดกลางมักจะทำงานได้ดีที่สุดกับตลับลูกปืนการใช้งานหนักมักจะทำงานได้ดีที่สุดกับตลับลูกปืนเม็ดกลม

ทราบความเร็วในการหมุนของแอปพลิเคชันของคุณ
กำหนดความเร็วในการหมุนของแอปพลิเคชันของคุณความเร็วสูง (RPM) มักจะทำงานได้ดีที่สุดกับตลับลูกปืนเม็ดกลม และความเร็วต่ำมักจะทำงานได้ดีที่สุดกับตลับลูกปืนเม็ดกลม

ปัจจัยในการหนีออกจากตลับลูกปืนและความแข็งแกร่ง
คุณต้องกำหนดว่าแอปพลิเคชันของคุณจะอนุญาตการรันเอาท์ประเภทใดหากการใช้งานยอมให้เกิดการเบี่ยงเบนเพียงเล็กน้อย ตลับลูกปืนน่าจะเป็นทางเลือกที่ดีที่สุดของคุณ

ค้นหาสารหล่อลื่นที่เหมาะกับความต้องการตลับลูกปืนของคุณ
สำหรับการใช้งานที่ความเร็วสูง ให้คำนวณค่า n*dm ของคุณ และหากมีค่าสูงกว่าความเร็วสูงสุดของจาระบี จาระบีจะไม่สามารถให้การหล่อลื่นที่เพียงพอมีตัวเลือกอื่น เช่น ละอองน้ำมันสำหรับการใช้งานความเร็วต่ำ อ่างน้ำมันเครื่องเป็นทางเลือกที่ดี
คำถาม?วิศวกรนอกสถานที่ของเรายินดีที่จะพูดคุยกับคุณและช่วยคุณเลือกตลับลูกปืนที่ดีที่สุดสำหรับใบสมัครของคุณ