اصطکاک در بلبرینگ‌های غلتشی به علت تأثیر آن در گرمای ایجادشده و درنتیجه دمای کارکرد، عامل تعیین‌کننده‌ای است.اصطکاک در بلبرینگ‌های غلتشی به بار و عوامل دیگری بستگی دارد که مهم‌ترین آن‌ها نوع و ابعاد بلبرینگ، سرعت کارکرد، خواص روان کار و مقدار روان کار می‌باشند.مقاومت کل در برابر دوران در یک بلبرینگ از اصطکاک غلتشی و لغزشی در محل‌های تماس غلتشی (Rolling Contact)، نواحی تماس بین اجزای غلتندِ و قفسه، به همراه تماس در سطوح راهنمای (Guiding Surface) اجزای غلتندِ و قفسه، اصطکاک درروان کار و اصطکاک لغزشی آب‌بندهای تماسی (در بلبرینگ‌ها با آب‌بند تماسی) تشکیل‌شده است.

محاسبه تقریبی ممان اصطکاکی بلبرینگ  Estimation of the frictional moment

در شرایط خاص زیر:
• بار بلبرینگ P=0.1C
• روان کاری مناسب و
• شرایط کارکرد طبیعی

• روش نظام مند و قابل اطمینان انتخاب بلبرینگ

ممان اصطکاکی بلبرینگ را می‌توان با استفاده از ضریب اصطکاک ثابت µ از معادله زیر با دقت کافی محاسبه نمود.
M=0.5µpd
که در آن:
M= ممان اصطکاک، Nmm
µ=  ضریب اصطکاک بلبرینگ (جدول 1)

P= بار معادل دینامیکی بلبرینگ، N
d= قطر داخلی بیرینگ، mm

برای دیدن جدول در سایز اصلی اینجا کلیک کنید.

محاسبه دقیق‌تر ممان اصطکاکی بلبرینگ    More accurate calculation of the frictional moment

یک روش برای محاسبه ممان اصطکاکی در بلبرینگ‌های غلتشی، محاسبه مجموع دو جزء ممان اصطکاکی، مستقل از بار  M0 وابسته به بار M1 است. به‌عبارت‌دیگر،
 M=M0+M1
روش فوق در سال‌های اخیر کاربرد داشته است. ولی یک روش دقیق‌تر، محاسبه بر اساس منابع ایجاد اصطکاک و نه وابستگی یا عدم وابستگی آن‌ها به بار، است. در حقیقت M0  دربرگیرنده اصطکاک ناشی از منابع خارجی به همراه جزء هیدرودینامیک (Hydrodynamic) اصطکاک غلتشی (که دارای جزء وابسته بار نیز است) است.
به‌منظور محاسبه دقیق ممان اصطکاکی در بلبرینگ‌های غلتشی، چهار منبع مختلف باید ر نظر گرفته شوند.

 M=Mrr+Msl+Mseal+Mdrag

که در آن:
M= ممان اصطکاکی کل، Nmm
Mrr= ممان اصطکاکی غلتشی، Nmm
Mseal= ممان اصطکاکی لغزشی، Nmm
Mdrag=ممان اصطکاکی آب‌بندها، Nmm

محاسبه بارهای دینامیکی وارد بر بلبرینگ

ممان اصطکاکی بلبرینگ ناشی از تلفات مقاومت، تلاطم (Churning)، پاشیدن (Splashing) روان کار و . . .

در این روش منابع اصطکاک در هر تماس ایجادشده در بلبرینگ‌ها تعیین و درنهایت باهم جمع می‌شوند. علاوه بر تأثیر آب‌بندها، منابع اضافی خارجی تولید اصطکاک را می‌توان اضافه کرد تاممان اصطکاکی کل را محاسبه نمود. ازآنجایی‌که در این مدل هر تماس (سطوح غلتشی و لبه‌ها) به‌دقت بررسی می‌شود، تغییرات در طراحی و بهبود طراحی بلبرینگ‌های در محاسبات نشان داده‌شده و به‌سادگی قابل توسعه است.

در بخش‌های بعدی این روش جدید برای محاسبه ممان اصطکاکی بلبرینگ شرح داده می‌شود. در ابتدا محاسبات ساده ممان اصطکاک غلتشی، لغزشی و ممان اصطکاک آب‌بندها در بلبرینگ آورده شده است و در بخش‌های بعدی اثر ارتفاع روغن در بلبرینگ، کمبود روان کاردر بلبرینگ در سرعت‌های زیاد، گرمای ناشی از برش روان کاری در ورودی به سطح تماس و روان کاری ترکیبی بلبرینگ توضیح داده می‌شوند.

روش جدید SKF برای محاسبه ممان اصطکاکی بلبرینگ  

درروش جدید SKF، ممان اصطکاکی در بلبرینگ‌ها با دقت بیشتری از معادله زیر محاسبه می‌شود.
 M=Mrr+Msl+Mseal+Mdrag
روش جدید SKF بر اساس مدل‌های محاسباتی پیشرفته توسعه داده‌شده و در شرایط کاربردی زیر از دقت کافی برخوردار است.

• روان کاری با گریسدر بلبرینگ و روش‌های معمول روان کاری با روغن نظیر حمام روغن، مخلوط هوا و روغن (Oil-spot) و جت روغن (Oil-Jet).
• برای بلبرینگ‌های جفت شده ممان اصطکاکی باید برای هر بلبرینگ جداگانه محاسبه‌شده و درنهایت با یکدیگر جمع شوند. بار شعاعی به‌طور مساوی بین دو بلبرینگ تقسیم می‌شود و بارمحوری با توجه به نوع چیدمان بین بلبرینگ‌ها تقسیم می‌شود.
• بار بلبرینگ مساوی یا بیشتر از مقدار بار حداقل توصیه‌شده است.
• بار ازنظر مقدار و جهت ثابت است.
• لقی طبیعی بلبرینگ در حین کارکرد.
فرمول‌های ارائه‌شده در بخش‌های بعدی منجر به محاسبات پیچیده می‌شوند.

• بارمعادل استاتیکی وارد بر بلبرینگ

ممان اصطکاکی غلتشی بلبرینگ     Rolling frictional moment

 ممان اصطکاک غلتشی در بلبرینگ از معادله زیر محاسبه می‌شود.
 Mrr=Grr(vn)0.6
که در آن:
 Mrr= ممان اصطکاکی غلتشی، Nmm
 Grr= متغیر وابسته به:
- نوع بلبرینگ
- قطر متوسط بلبرینگ،dm=0.5(d+D) ، mm
- بار شعاعی Fr، N
-بارمحوری FaN
-n=سرعت دورانی، r/min
 v= لزجت سینماتیکی روان کار در دمای کارکرد، mm2/s  (در روان کاری با گریس لزجت روغن‌پایه)
مقادیر   از فرمول‌های  و ثابت هندسی R که در صفحه R آمده است، محاسبه می‌شوند. هر دونیروی Fr  و Fa   همیشه مثبت در نظر گرفته می‌شوند.

ممان اصطکاکی لغزشی بلبرینگ   Sliding frictional moment

ممان اصطکاکی لغزشی بلبرینگ از معادله زیر محاسبه می‌شود.
 Msl=Gslµsl
که در آن:
 Msl=ممان اصطکاکی لغزشی، Nmm
 Gsl= متغیر وابسته به
- نوع بلبرینگ
- قطر متوسط بلبرینگ، dm=0.5(d+D)، mm
- بار شعاعی Fr، N
- بارمحوری Fa ، N
µsl= ضریب اصطکاک لغزشیبلبرینگ، که در شرایط فیلم کامل روان کاری  k>2، محاسبه می‌شود.
0.05 برای روان کاری با روغن‌های معدنی (Mineral Oil)
0.04 برای روان کاری با روغن‌های مصنوعی (Synthetic Oil)
0.1 برای روان کاری با روغن‌های جعبه‌دنده یا روغن‌های مورداستفاده در سیستم‌های انتقال قدرت
برای رولربلبرینگ‌های استوانه‌ای و مخروطی از مقادیر زیر استفاده کنید:
0.02 برای رولربلبرینگ‌های استوانه‌ای
0.002 برای رولربلبرینگ‌های مخروطی
مقادیر  Gsl  از معادلات و ثابت هندسی s که  آمده است، محاسبه می‌شوند.

• عدم همراستایی در بلبرینگ

ممان اصطکاکی آب‌بندهای بلبرینگ   Frictional moment of seals

وقتی بلبرینگ دارای آب‌بند تماسی است تلفات اصطکاک ناشی از آب‌بند ممکن است از تلفات اصطکاک در داخل بلبرینگ بیشتر باشد. ممان اصطکاکی آب‌بندها برای بلبرینگی که از هر دو طرف آب‌بندی‌شده است از معادله تجربی زیر محاسبه می‌شود.
 Mseal=KS1dsβ+Ks2
که در آن:

 Mseal= ممان اصطکاکی آب‌بندها، Nmm
 KS1= ضریب وابسته به نوع بلبرینگ
 KS2= ضریب وابسته به نوع بلبرینگ و آب‌بند
 β= قطر سطح مقابل لبه آب‌بند
توان وابسته به نوع آب‌بند و بلبرینگ
مقادیر ثابت‌های KS1، KS2  و توان β درآورده شده‌اند.

 Mseal ممان اصطکاک ناشی از دو آب‌بند است. درصورتی‌که فقط یک آب‌بنددر بلبرینگ وجود داشته باشد ممان ایجادشده 0.5Mseal  است.
برای آب‌بند نوع RSL در بلبرینگ‌های شیار عمیق با قطر خارجی بزرگ‌تر 25 mm باید بدون توجه به وجود یک یا دو آب‌بند از Mseal  در محاسبات استفاده کرد.

بارهای ترکیبی در بلبرینگ

دیگر عوامل مؤثر بر ممان اصطکاکی بلبرینگ‌ها   Additional effects on frictional moments in bearings

به‌منظور بررسی دقیق رفتار واقعی بلبرینگ و یا درصورتی‌که محاسبات دقیق‌تر لازم باشد، روش جدید SKF می‌تواند عامل مؤثر دیگر را در معادلات وارد کند. این عوامل مؤثر عبارت‌اند از:
• گرمای ناشی از برش روان کار در ورودی به سطح تماس
• اثرات ناشی از جایگزینی روان کار در روان کاری به روش مخلوط هوا و روغن، جت روغن، گریس و حمام روغن با سطح روغن کم در بلبرینگ
• تلفات مقاومت روان کار در روان کاری به روش حمام روغن
• روان کاری ترکیبی در سرعت‌ها و یا لزجت‌های کم

با در نظر گرفتن این عوامل اضافی، معادله نهایی برای محاسبه ممان اصطکاکی در یک بلبرینگ به‌صورت زیر است.
 M=ØishØrsMrr+Msl+Mseal+Mdrag
که در آن:
 M= ممان اصطکاکی کل، Nmm
Mrr=Grr(vn)0.6
Msl=Gslµsl
Mseal=KS1dsβ+Ks2

 
اصطلاحات بلبرینگ ها

Mdrag= ممان اصطکاک ناشی از تلفات مقاومت، تلاطم، پاشیدن و ... روان کار، Nmm
Øish= ضریب کاهش ناشی از برش روان کار در ورودی به سطح تماس
Ørs= ضریب کاهشی ناشی از جایگزینی روان کاربلبرینگ
ضرایب کاهش Øish  و  Ørs درروش جدید SKF به‌منظور در نظر گرفتن اثرات ناشی از برش روان کار و جایگزینی روان کار در سرعت‌های بالا، برممان اصطکاکی غلتشی در نظر گرفته شده اند. ضریب اصطکاک لغزشی  µsl
در سرعت‌ها و یا لزجت‌های کم افزایش می‌یابد تا اثرات رژیم روان کاری ترکیبی را در برگیرد.