قفسه بلبرینگ

در ابتدا به یک تعریف خیلی عامیانه از قفسه بلبرینگ توجه نمایید : به مجموعه شبکه های نگهدارنده ساچمه ها در بلبرینگ قفسه میگوییم . وقتی بیان میکنیم بلبرینگ قفسه برنجی منظورمان این است که شبکه ای که ساچمه ها را درون بلبرینگ نگه داشته از جنس برنج (brass ) است . عبارت بلبرینگ قفسه برنجی دقیقا هم معنی عبارت بلبرینگ شبکه برنجی است . به همین ترتیب وقتی میگوییم بلبرینگ قفسه اهنی منظورمان این است شبکه ای که ساچمه ها را درون بلبرینگ نگه داشته از جنس اهن است ( البته الیاژی از فلز است ولی در اصطلاح اهنی نامیده میشود ) باز هم عبارت بلبرینگ شبکه اهنی دقیقا برابر است با بلبرینگ قفسه اهنی .

یک نوع بسیار کاربردی از قفسه نگه دارنده ساچمه ها در بلبرینگ هم داریم که به بلبرینگ فیبری یا بلبرینگ فیبر استخوان معروف هستن . بازهم عبارت های بلبرینگ شبکه فیبری یا  بلبرینگ شبکه فیبر استخوان اشاره به همین موضوع دارد . بعضا به این جنس از قفسها بلبرینگ قفسه کائوچویی هم میگویند. البته میدونید که بلبرینگ ها میتونن اصلا قفسه هم نداشته باشند که در این صورت ساچمه های بیشتری درون بلبرینگ جا میگیره (بلبرینگ بدونه قفسه )در ادامه این نوشته به جنس انواع شبکه یا همان قفسه و کاربرد هایشان در بلبرینگ ها میپردازیم و بعد از اون در مطلبی جداگانه به انواع قفسه های بلبرینگ که از این متریال ساخته میشن براتون توضیح مفصلی میدهم.

قفسه بلبرینگ از ورق فولادی (Sheet Steel)
اکثر قفسه‌های بلبرینگ ساخته‌شده از ورق فولادی پرس‌کاری شده از جنس ورق فولادی کم‌کربن، نورد گرم شده می‌باشند که مطابق استاندارد EN 10111:1998 تولید می‌شود.  قفسه‌ این بلبرینگ ها وزن کمی داشته و مقاومت نسبتاً بالایی دارند. همچنین با عملیات سطحی (Surface Treated) می‌توان اصطکاک و سایش را در آن‌ها را  کاهش داد.
قفسه‌های پرس‌کاری شده که در بلبرینگ‌های ضدزنگ استفاده می‌شوند از جنس فولاد ضدزنگ – X5CrNi18 10 مطابق استاندارد EN 10088-1:1995 می‌باشند.

قفسه‌های فولادی ماشین‌کاری شده (Machined Steel)
قفسه‌های فولادی ماشین‌کاری شده از جنس فولاد ساختمانی بدون آلیاژ نوع s355GT (St 52) مطابق استاندارد EN 10 025:1990+A ساخته می‌شوند. به‌منظور افزایش مقاومت سایشی و لغزشی، بعضی از قفسه‌های فولادی ماشین‌کاری عملیات سطحی می‌شوند.
قفسه‌های فولادی ماشین‌کاری شده در بلبرینگ‌های بزرگ و یا در کاربردهای که در آن‌ها خطر ایجاد ترک (Cracking Season) ناشی از واکنش شیمیایی در صورت استفاده از قفسه برنجی وجود دارد، استفاده می‌شوند. قفسه‌های فولادی به روغن‌های معدنی و مصنوعی که در روان کاری بلبرینگ‌ها بکار می‌روند و یا حلال‌های ارگانیک (Orgainc solvents) که برای تمیز کردن بلبرینگ‌ها بکار می‌روند، حساس نمی‌باشند.

قفسه بلبرینگ از ورق برنجی (Sheet Brass)
قفسه برنجی از ورق پرس‌کاری شده در بعضی بلبرینگ‌های کوچک و متوسط بکار می‌رود. برنج استفاده‌شده برای این قفسه مطابق استاندارد EN 1652:1997 است. در کاربردهایی نظیر کمپرسورها  در سیستم‌های تبرید که از آمونیم استفاده می‌شود احتمال ترک برداشتن قفسه‌ها از جنس ورق برنجی وجود دارد، لذا باید از قفسه برنجی ماشین‌کاری شده یا قفسه‌های فولادی استفاده کرد.

بلبرینگ قفسه برنجی ماشین‌کاری شده
بیشتر قفسه‌های برنجی از برنج ریخته شده CW612N یا برنج‌کار شده (Wrought Brass) مطابق استاندارد EN 1652:1997، ماشین‌کاری می‌شوند. اکثر روانکارهای بلبرینگ نظیر روغن‌های مصنوعی و گریس‌ها تأثیری بر این قفسه‌ها نداشته و می‌توان آن‌ها را با حلال‌های ارگانیک معمولی نیز تمیز کرد. قفسه‌های برنجی نباید در دمای بالاتر از +250C استفاده شوند.

قفسه‌های پلیمری پلی‌امید 6.6
جنس اکثر قفسه‌های تولیدشده به روش تزریق پلاستیک (Injection Moulded) پلی‌امید 6.6 هست. این ماده با یا بدون الیاف شیشه تقویت‌کننده، ترکیب خوبی از خواص مقاومت و الاستیسیته را به دست می‌دهد. خواص مکانیکی مواد پلیمری نظیر مقاومت والاستیستیه به دما بستگی داشته و در شرایط کارکرد به‌طور پیوسته تغییر می‌کند (که به آن پیر شدن (Ageing) می‌گویند). مهم‌ترین عوامل در پیر شدن پلیمرها دما، زمان و محیط (روان کار) می‌باشند. رابطه بین این عوامل در نمودار زیر برای پلی‌امید 6.6 تقویت‌شده با الیاف شیشه نشان داده‌شده است. واضح است که عمر قفسه با افزایش دما و میزان مهاجم بودن روان کار کاهش می‌یابد.

 

بنابراین مناسب بودن قفسه‌های پلی‌امید در یک کاربرد بستگی به شرایط کارکرد و عمر موردنیاز دارد. در (جدول زیر) طبقه‌بندی روان کارها به دو گروه مهاجم و ملایم بر اساس دمای کارکرد مجاز برای پلی امید 6.6 تقویت‌شده با الیاف شیشه آورده شده است. دمای کارکرد مجاز در جدول فوق، دمایی است که حداقل عمر پیر شدن 10000 ساعت کارکرد را برای قفسه به دست می‌دهد.
 بعضی محیط‌ها حتی از موارد (جدول زیر) نیز مهاجم‌تر می‌باشند. مانند آمونیم که به‌عنوان مبرد در کمپرسورها بکار می‌رود. در این موارد قفسه‌های پلی‌امید 6.6 تقویت‌شده با الیاف شیشه نباید در دمای کارکرد بالاتر از 70C + استفاده شوند.

 برای دماهای پایین نیز حدی وجود دارد که در آن پلی امید خواص الاستیسیته خود را ازدست‌داده و شکسته می‌شود.
 به دلیل فوق قفسه‌های ساخته‌شده از پلی‌امید و تقویت‌شده با الیاف شیشه نباید به‌طور پیوسته نباید به‌طور پیوسته در دمای کم‌تر از -40C قرار گیرند.
 درجایی که نیاز به چقرمگی (Toughness) بالا هست، نظیر جعبه محور وسایل نقلیه ریلی، از پلی‌امید 6.6 اصلاح‌شده و فوق چقر (Super – tough) استفاده می‌شود.

پلی‌امید 4.6
 پلی‌امید 4.6 تقویت‌شده با الیاف شیشه برای بعضی از اندازه‌ها کوچک و متوسط رولربیرینگ توریدال CARB به‌عنوان قفسه استاندارد به کار می‌رود. دمای مجاز کارکرد این قفسه‌ها 15C بالاتر از قفسه‌های پلی‌امید 6.6 تقویت‌شده با الیاف شیشه است.

پلی اتر اترکتون PEEK (Polyetheretherketone)
 قفسه‌های PEEK تقویت‌شده با الیاف شیشه در شرایطی نظیر سرعت‌بالا، وجود مواد شیمیایی واکنش‌دهنده (مهاجم) و دمای بالا کاربرد دارند. خواص منحصربه‌فرد PEEK شامل، ترکیب عالی از مقاومت و انعطاف‌پذیری، محدوده دمای کارکرد بالا، مقاومت زیاد به سایش و مواد شیمیایی و قابلیت فرآیند پذیری (Processability) خوب می‌باشند. به علت این خواص عالی قفسه‌های PEEK به‌عنوان استاندارد در بعضی بلبرینگ‌ها و رولربرینگ‌های استوانه‌ای نظیر بلبرینگ‌های مختلط و یا بلبرینگ‌های دقیق بکار می‌روند. این ماده تا دمای 200C در حضور مواد افزودنی روغن علائم پیری را نشان نمی‌دهد، ولی حداکثر دمای مجاز در کاربردها با سرعت‌بالا به 150C محدود هست که دمای نرم شدن پلیمرها است. شاید مایل باشید توضیح مفصل تری راجع به این جنس از قفسه بلبرینگ بخونید به مقاله ای که در همین زمینه در لینکدین نوشتم مراجعه کنید

قفسه‌ها از جنس رزین فنولی (Phenolic Resin)
 قفسه‌ها از جنس رزین فنولی تقویت‌شده با الیاف به علت سبکی نیروهای گریز از مرکز و نیروهای ناشی از شتاب را به‌خوبی تحمل کرده ولی تحمل دمای کارکرد بالا را ندارند. در بیشتر موارد این قفسه‌ها به‌عنوان قفسه‌های استاندارد برای بلبرینگ‌های تماس زاویه بکار می‌روند.


دیگر موارد
 علاوه بر مواد ذکرشده در بالا دیگر پلیمرهای مهندسی، آلیاژهای سبک یا چدن‌های خاص ممکن است در ساخت قفسه‌های بلبرینگ برای کاربردهای خاص بکار روند.