5 دانستنی درباره بلبرینگ خودرو
چگونگی کارکرد بلبرینگ خودرو و وظایف آن
بلبرینگ خودرو یا در واقع بال برینگ (ball bearing)، به معنای توپ های حامل است. این قطعه نوعی یاتاق یا چرخ دنده چرخشی یا توپی محسوب می‌شود و در هر وسیله‌ای که می‌چرخد به کار می‌رود تا مانع از ایجاد اصطکاک و سایش سطح در حال چرخش روی هم شود.
برای مثال، چرخش اجسام سنگین و حرکت آن‌ها مانند چرخ های اتومبیل به واسطه بلبرینگ ها امکان پذیر می‌شود. البته بلبرینگ ها در قسمت های مختلف خودرو که امکان ایجاد اصطکاک وجود دارد، به کار می‌روند. به این ترتیب:
- بلبرینگ دینام
- بلبرینگ پلوس
- بلبرینگ گیربکس
- بلبرینگ فرمان
- بلبرینگ دنده هرزگرد
- بلبرینگ چرخ
- بلبرینگ اکسل
سه وظیفه اصلی بلبرینگ خودرو
1. کمک به انتقال قدرت بین قطعات
به این ترتیب که بلبرینگ خودرو شرایط چرخش برخی قطعات را روی هم فراهم آورده و در عین ممانعت از ایجاد اصطکاک در انتقال نیرو بین این قطعات موثر است.
2. جلوگیری از ایجاد اصطکاک
بلبرینگ خودرو علاوه بر اینکه با این کار، از استهلاک قطعات جلوگیری می‌کند مانع از هدر رفت انرژی تحت تاثیر گرما و اصطکاک ایجاد شده می‌شود.
3. پیشگیری از سایش قطعات و سطوح
به کمک بلبرینگ از تماس های تحلیلی و ایجاد خوردگی بین سطوح پیشگیری می‌شود. بنابراین قطعات دچار آسیب های ناشی از ساییدگی نمی‌شوند.
اجزای تشکیل دهنده بلبرینگ
با وجود اینکه بلبرینگ ها خود قطعات کوچکی هستند اما از اجزای متعددی تشکیل می‌شوند که به ظرافت کنار هم چیده شده و نقشی مهم و بزرگ را در خودرو و دیگر ماشین آلات صنعتی ایفا می‌کنند. این اجزا در چهار بخش اصلی خلاصه می‌شوند که عبارتند از:
کنس یا رینگ (Ring)
هر بلبرینگ دو رینگ داخلی و خارجی دارد که اجزای دیگر این قطعه را از دو سمت در بر می‌گیرد. رینگ ها معمولا از آلیاژ های مقاوم فولاد ساخته می‌شوند.
ساچمه یا رول (Rolling Elements)
اجزای غلتکی بلبرینگ هستند که در واقع با چرخش خود حرکت بلبرینگ را ممکن می‌سازند. ساچمه ها نیز عموما از جنس فولاد هستند.
قفسه یا کیج (Cage)
بخشی که ساچمه ها را در بر گرفته و از تماس آن‌ها با یکدیگر جلوگیری می‌کند، ضمن اینکه مانع از حرکت افقی و جانبی رول‌ها می‌شود. قفسه‌ها را از جنس فیبر، فولاد یا برنج می‌سازند.
کاسه نمد
بین رینگ ها و کیج قرار می‌گیرد. ممکن است در هر دو سمت کیج و بین رینگ داخلی و خارجی باشد و یا تنها بین رینگ داخلی و کیج استفاده شود. وظیفه کاسه نمد بلبرینگ ممانعت از خروج روغن هیدرولیک درون کیج‌ها و بین رول‌ها، به بیرون است. این قطعه نوعی عایق در برابر نفوذ آب به درون بلبرینگ نیز محسوب می‌شود.
رولبرینگ یا بلبرینگ
ساچمه ها اجزای اصلی تشکیل دهنده بلبرینگ ها هستند که بلبرینگ را تبدیل به نوعی یاتاقان غلتکی می‌کنند. در واقع نوع ساچمه بلبرینگ تعیین کننده نوع بلبرینگ نیز است و بلبرینگ ها با انواع مختلف ساچمه تولید می‌شوند.
به این ترتیب که در برخی مواقع ساچمه‌ها به صورت استوانه طراحی می‌شوند. در این مواقع به بلبرینگ رولبرینگ گفته می‌شود. بنابراین بهتر است بگوییم اجزای چرخشی بلبرینگ ها در اشکال مختلفی تولید می‌شوند. این اشکال عبارتند از:
- گرد
- استوانه ای
- بشکه ای
- مخروطی
- سوزنی
- کف گرد مخروطی
این اشکال مختلف در پارامتر های سنجشی بلبرینگ ها مانند سرعت چرخش، میزان تحمل بار، جهت تحمل بار و اندازه آن‌ها موثر هستند و با توجه به کارایی و نقش بلبرینگ در بخش های مختلف از یکی از این انواع استفاده می‌شود. همچنین ممکن است در برخی از بلبرینگ ها از دو ردیف ساچمه برای تحمل بار بیشتر استفاده شود. گاهی نیز برای بلبرینگ ها از نوعی درپوش مخصوص استفاده می‌شود.
طرز کار بلبرینگ
بلبرینگ ها توان تحمل هر دو نوع بارهای شعاعی و محوری را دارند. این بار از لایه خارجی به رول ها منتقل شده و سپس به سمت لایه داخلی می‌رود. به این ترتیب که فشار حاصل از اصطکاک به رینگ بیرونی وارد می‌شود. این نیرو که به ساچمه‌ها منتقل می‌شود در اثر چرخش آن‌ها کاهش یافته و به صورت کنترل شده به رینگ داخلی ارسال می‌گردد.
در واقع حرکت نرم ساچمه‌ها درون قفسه‌ها که به کمک روغن هیدرولیک درون بلبرینگ نرم‌تر و راحت‌تر نیز می‌شود، موجب حرکت راحت تر رینگ ها شده و چرخش قطعات چرخشی متصل به بلبرینگ ها را نیز ساده تر می‌کند. در این قسمت سرعت و توان تحمل بار بلبرینگ تغییر می‌کند.
در بلبرینگ هایی که در آن‌ها از ساچمه غلتکی استفاده می‌شود به دلیل کوچک بودن سطح تماس و مقطع رول‌ها با رینگ‌ها، سرعت حرکت بالاتر رفته اما توان تحمل بار کاهش می‌یابد. اما در بلبرینگ هایی که در آن‌ها از رول های استوانه یا بالشتی استفاده می‌شود سرعت کاهش یافته و استقامت بلبرینگ خودرو بالا می‌رود.
رول های مخروطی نیز سرعت حرکت را در یک سمت بیشتر کرده و توان تحمل بار را در سمت دیگر بلبرینگ خودرو افزایش می‌دهند. از آن‌ها در مواردی که نیاز به سرعت و مقاومت تفاوت در دو سمت قطعات چرخی است استفاده می‌شود.
انواع بلبرینگ در خودرو
بلبرینگ ها انواع مختلفی دارند. در اصلی ترین دسته بندی آن‌ها را به دو نوع بلبرینگ و رول برینگ تقسیم می‌کنند که در واقع هر دو در دسته بیرینگ ها یا یاتاقان های چرخشی قرار می‌گیرند. اما دسته بندی های دیگری نیز برای بلبرینگ ها ارائه می‌شود. یکی براساس نوع رینگ ها و راستای اعمال بار آن‌ها است که عبارتند از:
۱. بلبرینگ‌های شعاعی
۲. بلبرینگ‌های محوری
دسته بندی دیگر زاویه حرکتی بلبرینگ ها است که براساس محور مرکزی یا شفت آن‌ها صورت می‌گیرد. این دسته بندی نیز شامل این موارد می‌شود:
۱. بلبرینگ های تماس زاویه‌ای
۲. بلبرینگ های تماس عمودی
استفاده از انواع این بلبرینگ ها در سیستم های مختلف فنی خودرو دیده می‌شود و انتخاب آن‌ها با توجه به کارایی مشخصشان در هر سیستم صورت می‌گیرد.
بلبرینگ های شعاعی
بلبرینگ های شعاعی که تحمل بار و سرعت خوبی دارند خود به چند دسته تقسیم می‌شوند. اما در بین انواع آن‌ها تنها بلبرینگ ها شیار عمیق در خودروسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این نوع بلبرینگ ساچمه های غلتکی درون شیاری هم قطر خود قرار می‌گیرند که درون رینگ ها تعبیه می‌شود.
این شیار درون رینگ سطح تماس ساچمه ها و رینگ ها را افزایش داده و توان تحمل بارهای شعاعی را در آن‌ها افزایش می‌دهد. در این بلبرینگ از قفسه های دو تکه برنجی یا پلاستیکی استفاده می‌شود. روغن هیدرولیک نیز درون شیارها و بین ساچمه‌ها و قفسه‌ها را پر می‌کند. مزایای این نوع بلبرینگ شامل:
– حفظ سرعت
– کاهش چشمگیر اصطکاک
– تحمل بار شعاعی بالا
می‌شود. اندازه و تعداد ساچمه‌ها براساس میزان تحمل بار و سرعتی که از بلبرینگ نیاز است، تنظیم می‌شود. گاهی برای بالا بردن تحمل بار بلبرینگ های شیار عمیق از دو شیار رینگی و دو ردیف ساچمه غلتکی در آن‌ها استفاده می‌شود. همچنین این نوع بلبرینگ قابلیت تعمیر و روغن‌کاری مجدد ندارد. از این نوع بلبرینگ در جعبه فرمان، دینام، هرزگرد، چرخ عقب خودروهای سواری و پلوس استفاده می‌شود.
بلبرینگ های تماس زاویه‌ای
ساختار کلی این نوع بلبرینگ شبیه به بلبرینگ های شیاری است اما با این تفاوت که رینگ داخلی و رینگ خارجی آن‌ها حرکتی با زاویه نسبت به هم دارند و به صورت نسبی با هم جابجا می‌شوند. این خصوصیت باعث می‌شود که بلبرینگ توان تحمل بار مرکب شعاعی و محوری را همزمان داشته باشد.
از بلبرینگ تماس زاویه‌ای در گیربکس خودروها استفاده می‌شود. توان تحمل بار محوری این نوع بلبرینگ با افزایش زاویه تماس رینگ داخلی بالا رفته و با کاهش این زاویه تحمل بار شعاعی آن افزایش می‌یابد. در این نوع بلبرینگ نیز ممکن است از دو ردیف ساچمه استفاده شود.
بلبرینگ های ساچمه مخروطی
استفاده از این نوع بیرینگ که در واقع نوعی رولبرینگ محسوب می‌شود در چرخ خودروها رایج است. البته در خودرو های سرعتی به دلیل سرعت پایین رولبرینگ ها معمولا توسط بلبرینگ های شیار عمیق دو ردیفه جایگزین می‌شوند.
اما به دلیل توان پایین تر آن‌ها در تحمل فشارها و بارهای مرکب، در خودرو های سنگین از این نوع رولبرینگ استفاده می‌شود. همچنین در کامیون‌ها و خودرو های باری به دلیل بار محوری زیادی که روی چرخ‌ها وارد می‌آید، از رولبرینگ های غلتکی زاویه دار استفاده می‌شود.
انواع بار وارده به بلبرینگ‌ها
گفتیم که از وظایف بلبرینگ خودرو تحمل بار وارد از قطعات در حرکت است. این بار می‌تواند به چند حالت بر بلبرینگ فشار وارد کند.
- شعاعی
- محوری
- لحظه‌ای
بلبرینگ خودرو انواع بار را متحمل می‌شود و به همین دلیل به آن بلبرینگ حامل بار مرکب می‌گویند. بار شعاعی بر شعاع رینگ ها بلبرینگ فشار و نیرو وارد می‌کند. بار محوری نیز بر مرکز یا شفت بلبرینگ نیرو وارد می‌کند. اما بار لحظه‌ای بر بدنه بلبرینگ و به صورت آنی و گذرا وارد می‌شود.
برای اطلاعات بیشتر در دانستنی های خودرو به مقاله های 5 کاربرد سگدست خودرو که باید بدانیم و آشنایی با نگهدارنده باتری خودرو می توان مراجعه کرد.
