ตลับลูกปืนลูกกลิ้งทรงกระบอกสามารถจัดการกับโหลดตามแนวแกนได้หรือไม่?

ตลับลูกปืนลูกกลิ้งทรงกระบอก มีบทบาทสำคัญในระบบเครื่องจักรกลที่หลากหลายในอุตสาหกรรมเช่นยานยนต์การผลิตและเครื่องจักรกลหนัก เป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องความสามารถในการโหลดรัศมีสูงและการออกแบบที่แข็งแกร่งแบริ่งเหล่านี้ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมเพื่อรองรับเพลาหมุนด้วยแรงเสียดทานน้อยที่สุด อย่างไรก็ตามคำถามทั่วไปในหมู่วิศวกรและผู้ปฏิบัติงานเครื่องจักรคือ: ตลับลูกปืนลูกกลิ้งทรงกระบอกสามารถจัดการกับโหลดตามแนวแกนได้หรือไม่? บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อให้การสำรวจเชิงลึกเกี่ยวกับความสามารถในการจัดการโหลดตามแนวแกนของตลับลูกปืนลูกกลิ้งทรงกระบอกพร้อมข้อมูลเชิงลึกทางเทคนิคการพิจารณาในทางปฏิบัติและตัวอย่างที่ชัดเจน

การทำความเข้าใจตลับลูกปืนลูกกลิ้งทรงกระบอก: โครงสร้างและฟังก์ชั่น

ตลับลูกปืนลูกกลิ้งทรงกระบอกถูกกำหนดโดยการก่อสร้างที่เป็นเอกลักษณ์ของพวกเขา - ชุดของลูกกลิ้งทรงกระบอกที่จัดเรียงขนานกับแกนแบริ่ง การออกแบบนี้แยกความแตกต่างจากตลับลูกปืนซึ่งใช้องค์ประกอบการกลิ้งทรงกลม การสัมผัสเชิงเส้นระหว่างลูกกลิ้งและสนามแข่งช่วยให้พื้นที่สัมผัสที่ใหญ่ขึ้นเพิ่มการกระจายโหลดและทำให้แบริ่งสามารถจัดการโหลดรัศมีที่สูงขึ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ซึ่งแตกต่างจากตลับลูกปืนลูกกลิ้งแบบเรียวหรือทรงกลม, ตลับลูกปืนลูกกลิ้งทรงกระบอกไม่ได้รับการออกแบบมาโดยเนื้อแท้สำหรับโหลดตามแนวแกน ฟังก์ชั่นหลักของพวกเขาอยู่ในการสนับสนุนโหลดรัศมีโดยเฉพาะอย่างยิ่งในแอปพลิเคชันที่เกี่ยวข้องกับการหมุนความเร็วสูงและแรงเรเดียลสูง โดยทั่วไปแล้วตลับลูกปืนเหล่านี้จะแบ่งออกเป็นหลายประเภทเช่นประเภท Nu, N, NJ และ NUP - แต่ละประเภทแตกต่างกันในความสามารถในการรองรับการกระจัดตามแนวแกนหรือการโหลดตามแนวแกน

ตัวอย่างเช่น:

แบริ่งประเภท	การโหลดความสามารถใน	การโหลดตามแนวแกน	การเคลื่อนที่ตามแนวแกนของแบริ่ง
นู	สูงมาก	ไม่มี	ใช่
นิวเจอร์ซีย์	สูง	จำกัด (ในทิศทางเดียว)	บางส่วน
หุ่นยนต์	สูง	ปานกลาง (ทั้งสองทิศทาง)	ถูก จำกัด

ตารางนี้แสดงให้เห็นว่ามีเพียงการกำหนดค่าบางอย่างเช่น NJ และ NUP เท่านั้นที่สามารถจัดการกับการโหลดตามแนวแกนได้บ้าง แต่ในระดับไหน? มาเจาะลึกลงไป

ตลับลูกปืนลูกกลิ้งทรงกระบอกสามารถจัดการกับโหลดตามแนวแกนได้หรือไม่?

คำตอบสั้น ๆ คือ ใช่ แต่มีข้อ จำกัด ในขณะที่มาตรฐาน ตลับลูกปืนลูกกลิ้งทรงกระบอก ไม่ได้รับการออกแบบมาเป็นหลักเพื่อจัดการกับโหลดตามแนวแกนบางประเภท - เช่น NJ และ NUP - สามารถรองรับแรงตามแนวแกนได้ในระดับที่ จำกัด

การจัดการโหลดตามแนวแกนในแบริ่งประเภท NJ

ตลับลูกปืนประเภท NJ มีไหล่อยู่ด้านหนึ่งของวงแหวนด้านในและปลอกคอแรงขับแยกต่างหาก การกำหนดค่านี้ช่วยให้แบริ่งรองรับการโหลดตามแนวแกนในทิศทางเดียว อย่างไรก็ตามปริมาณของโหลดตามแนวแกนที่พวกเขาสามารถทนได้นั้นต่ำกว่าแบริ่งที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับกองกำลังตามแนวแกนเช่นตลับลูกปืนแรงขับหรือแบริ่งลูกกลิ้งเรียว

ตลับลูกปืนเหล่านี้มักใช้ในแอปพลิเคชันเช่นกระปุกเกียร์และคอมเพรสเซอร์ซึ่งแรงตามแนวแกนปานกลางเกิดขึ้นเป็นผลรองของแรงรัศมีหรือการขยายตัวทางความร้อน อย่างไรก็ตามเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าการโหลดตามแนวแกนไม่เกินข้อกำหนดของผู้ผลิตเนื่องจากอาจทำให้เกิดการสึกหรอก่อนวัยอันควรหรือความล้มเหลวของแบริ่ง

การจัดการโหลดตามแนวแกนในตลับลูกปืนประเภท NUP

ตลับลูกปืนลูกกลิ้งทรงกระบอกประเภท NUP ให้ประสิทธิภาพการจัดการโหลดตามแนวแกนที่ดีขึ้นเล็กน้อย พวกเขารวมถึงสองไหล่คงที่บนวงแหวนด้านในและอีกหนึ่งหน้าแปลนที่หลวมหนึ่งบนวงแหวนด้านนอกทำให้สามารถรองรับการโหลดตามแนวแกนใน ทั้งสอง ทิศทาง สิ่งนี้ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีโหลดตามแนวแกนสองทิศทางเช่นมอเตอร์ไฟฟ้าและกล่องเพลารถไฟ

อย่างไรก็ตามแม้ในตลับลูกปืนประเภท NUP ความสามารถในการโหลดตามแนวแกนโดยทั่วไปเป็นเพียง ส่วนหนึ่ง ของความจุรัศมี ตัวอย่างเช่นแบริ่ง NUP ที่ได้รับการจัดอันดับสำหรับการโหลดรัศมี 100 kN อาจจัดการกับโหลดตามแนวแกน 10–15 kN เท่านั้น ดังนั้นนักออกแบบจะต้องคำนวณโหลดที่คาดหวังอย่างระมัดระวังและเลือกประเภทแบริ่งที่ถูกต้องตามลำดับ

ข้อควรพิจารณาทางวิศวกรรมเมื่อใช้ตลับลูกปืนลูกกลิ้งทรงกระบอกสำหรับโหลดตามแนวแกน

เมื่อตัดสินใจว่าจะใช้ ตลับลูกปืนลูกกลิ้งทรงกระบอก ในการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับการโหลดตามแนวแกนต้องคำนึงถึงปัจจัยทางวิศวกรรมหลายประการ:

• การวิเคราะห์อัตราส่วนโหลด : วิศวกรต้องประเมินอัตราส่วนระหว่างโหลดรัศมีและการโหลดตามแนวแกน หากโหลดตามแนวแกนเกิน 20–25% ของโหลดรัศมีประเภทแบริ่งที่แตกต่างกันอาจเหมาะสมกว่า

• การจัดตำแหน่งที่อยู่อาศัยและเพลา : การเยื้องศูนย์สามารถทำให้ความเครียดรุนแรงขึ้นบนลูกกลิ้งโดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้กองกำลังตามแนวแกน การจัดตำแหน่งที่เหมาะสมทำให้มั่นใจได้ถึงการกระจายโหลด

• ความเร็วและการหล่อลื่น : ความเร็วที่สูงขึ้นสามารถนำไปสู่การเกิดแรงเสียดทานและการสร้างความร้อนที่เพิ่มขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีแรงตามแนวแกน การหล่อลื่นที่เพียงพอเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อป้องกันการสัมผัสกับโลหะกับโลหะ

• การกำหนดค่าการติดตั้ง : การติดตั้งที่ถูกต้องของประเภท NJ และ NUP เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการจัดการโหลดตามแนวแกนที่เหมาะสม การประกอบที่ไม่เหมาะสมอาจทำให้เกิดการลื่นไถลหรือการเสียรูปของหน้าแปลน

การคำนวณตัวอย่างสำหรับความเหมาะสมของการโหลดตามแนวแกน

ลองพิจารณาแบริ่งประเภท NJ ที่มีความจุรัศมี 120 kN และขีด จำกัด ตามแนวแกน 12 kN หากแอปพลิเคชันเกี่ยวข้องกับโหลดรัศมี 90 kN และโหลดตามแนวแกน 10 kN อัตราส่วนคือ:

อัตราส่วนโหลดตามแนวแกน / เรเดียล = 10 /90 = 0.111 หรือ 11.1%

เนื่องจาก 11.1% อยู่ในขีด จำกัด ที่ปลอดภัย (โดยทั่วไปจะต่ำกว่า 15–20%) แบริ่งนี้จึงถือว่าเหมาะสม - ให้เงื่อนไขอื่น ๆ เช่นการหล่อลื่นและการจัดตำแหน่งอย่างเหมาะสม

ทางเลือกสำหรับการรองรับการโหลดตามแนวแกนที่ดีขึ้น

หากการโหลดตามแนวแกนในระบบของคุณมีความสำคัญอาจเป็นการฉลาดที่จะพิจารณาประเภทแบริ่งทางเลือกที่ให้การสนับสนุนตามแนวแกนโดยเฉพาะ นี่คือบางส่วน:

แบริ่งประเภท	การโหลดตามแนวแกนของแบริ่ง	แอปพลิเค	ชันทั่วไป
แบริ่งลูกกลิ้งเรียว	สูง	สูง	ฮับยานพาหนะกล่องเกียร์
ตลับลูกปืน	ต่ำ	สูงมาก	แอปพลิเคชันโหลดตามแนวแกนความเร็วต่ำ
แบริ่งสัมผัสเชิงมุม	ปานกลาง	ปานกลาง	ปั๊มเครื่องมือเครื่องจักร

ตารางนี้เน้นว่าทำไม ตลับลูกปืนลูกกลิ้งทรงกระบอก มักจะถูกเลือกสำหรับการใช้งานโหลดที่โดดเด่นในรัศมี สำหรับการรองรับตามแนวแกนจริงแบริ่งสัมผัสแบบเรียวหรือเชิงมุมมักจะเหมาะกว่า

บทสรุป

ตลับลูกปืนลูกกลิ้งทรงกระบอก ในขณะที่ยอดเยี่ยมสำหรับโหลดรัศมีมี ความสามารถ จำกัด เมื่อมันมาถึงแรงตามแนวแกน ประเภทเช่น NJ และ NUP ให้ความยืดหยุ่น แต่การจัดอันดับการโหลดตามแนวแกนของพวกเขาจะลดลงโดยเนื้อแท้ สำหรับวิศวกรและนักออกแบบจำเป็นต้องเข้าใจข้อ จำกัด เหล่านี้และเลือกประเภทแบริ่งที่เหมาะสมตามความต้องการของแอปพลิเคชันจริง

โดยการวิเคราะห์ข้อกำหนดการโหลดอย่างรอบคอบเอกสารทางเทคนิคและการพิจารณาข้อ จำกัด การออกแบบคุณสามารถใช้ตลับลูกปืนลูกกลิ้งทรงกระบอกอย่างปลอดภัยในแอปพลิเคชันที่เกี่ยวข้องกับแสงเพื่อปานกลาง อย่างไรก็ตามเมื่อการโหลดตามแนวแกนครองการเปลี่ยนไปใช้ประเภทแบริ่งพิเศษไม่เพียง แต่แนะนำ-เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพในระยะยาว