نگهدارنده / قفس

(الف) قفس فولادی فشرده

انتخاب و کاربردها:

· بلبرینگ های صنعتی عمومی (بلبرینگ های شیار عمیق، یاتاقان های غلتکی استوانه ای) – هزینه پایین، حجم بالا.

· دامنه دمایی متوسط (-۴۰ درجه سانتی گراد تا +۱۵۰ درجه سانتی گراد) که نسبت به بیشتر روان کننده ها حساس نیست.

· مناسب برای سرعت های پایین تا متوسط و بارهای متوسط – نه برای سرعت های خیلی بالا چون ساختار پرس شده تعادل ضعیفی دارد.

نکات احتیاطی:

· روکش سطحی روی یا فسفات – مقاومت محدود در برابر زنگ زدگی.

· فاصله نسبتا زیاد بین عناصر غلتشی و جیب ها می تواند باعث صدا و اصطکاک شود.

· در سرعت بالا، نیروی گریز از مرکز ممکن است باعث تغییر شکل یا شکستگی شود.

· بار: نیروهای گریز از مرکز و اینرسی را می توان با استفاده از دینامیک یاتاقان محاسبه کرد، اما پراکندگی سختی قطعات فشرده باعث نامشخص بودن نتایج می شود.

· سرعت: محدودیت سرعت از کاتالوگ های یاتاقان می تواند استفاده شود، اما عمر خستگی قفس به طور دقیق قابل محاسبه نیست.

· زندگی: مدل استاندارد عمر قفس وجود ندارد – معمولا همان عمر باربری محاسبه شده فرض می شود (در واقع اغلب کوتاه تر).

تجربه اهمیت دارد:

· در کاربردهای پرسرعت، اگر افزایش دمای اندازه گیری شده بیش از ۷۰ درجه سانتی گراد باشد، به قفس ماشین کاری شده تغییر دهید.

· دما: ویژگی های ماده در مقابل منحنی های دما به طور آزاد در دسترس هستند.

· صدای چرخش دستی: صدای «کلیک» نشان دهنده فرسودگی جیب است – فاصله های بازآرایی را کوتاه تر می کند.

· بازرسی: بقایای سایش قرمز روی سطح قفس نشان دهنده روان کاری یا تغییر شکل ناکافی است.

(B) نیلون PA66-GF25، تقویت شده با فیبر شیشه

انتخاب و کاربردها:

· بلبرینگ های کوچک تا متوسط، لوازم خانگی، قطعات خودرو (نویز کم، هزینه پایین).

· امکان تماس جزئی بین عناصر غلتان و قفس را بدون ایجاد ذرات سایش فلزی فراهم می کند.

· کمی کشسانی، حساسیت زیادی به آلودگی ندارد.

نکات احتیاطی:

· محدودیت دمایی سختگیرانه: -30°C تا +110°C (کوتاه مدت 120°C).

· تغییرات ابعادی رطوبت سنجی (افزایش اندازه ۰.۲ تا ۰.۵٪ در هر ۱٪ جذب رطوبت) ممکن است باعث تداخل شود.

· نه برای خلأ (گازهای خارجی) یا اسیدها/قلیایی های قوی.

· هیچ مدل زندگی خستگی پذیرفته شده ای وجود ندارد؛ جذب رطوبت و پیری باعث می شود محاسبات غیرقابل اعتماد باشند.

· تغییر شکل گریز از مرکز قابل برآورد است، اما خزش قابل اندازه گیری نیست.

· سرعت/دما فقط با استفاده از محدودیت های مواد قابل ارزیابی است - پیش بینی دقیق عمر ممکن نیست.

· عمر: قفس اغلب «ضعیف ترین حلقه» است – اولین بازرسی را با ۳۰ تا ۵۰ درصد عمر محاسبه شده بلبرینگ برنامه ریزی می کند.

· قضاوت میدانی: اگر قفس فرو ریخت یا بوی ذوب شدن ظاهر شد، فورا متوقف کنید.

· عمر تجربی: تحت شرایط تخمیزی، معمولا حداکثر ۱۵۰۰۰ ساعت - جایگزینی اجباری.

تجربه اهمیت دارد:

· قبل از خیساندن قفس در رطوبت و دمای هدف به مدت ۲۴ ساعت، تغییر ابعاد جیبی را اندازه گیری کنید.

· جنس قفس باید با روان کننده سازگار باشد.

(ج) رزین فنولی - لمینت شده، مثلا «میکارتا»

انتخاب و کاربردها:

· بلبرینگ های بسیار پرسرعت (اسپیندل های دقیق ابزار ماشینی، بلبرینگ های زاویه دار).

· چگالی پایین، نیروهای گریز از مرکز پایین، انعطاف پذیر.

· نمرات معمول: M208، M209 (FAG)، BX (SKF).

نکات احتیاطی:

· نه مقاوم در برابر آب و نه در برابر دمای بالا (در بلندمدت <۱۱۰ درجه سانتی گراد).

· شکننده - ممکن است تحت بار شوک بشکند.

· روان کننده باید با رزین فنولی سازگار باشد (از برخی روغن های سنتتیک حاوی استر پرهیز شود).

· تولیدکنندگان منحنی های محدودیت سرعت (نمودارهای مقدار dn) را ارائه می دهند - که می توانند برای محاسبه استفاده شوند.

· مدل عمر استاندارد وجود ندارد - معمولاعمر یاتاقان طراحی شده را نصف می کند.

تجربه اهمیت دارد:

· زمان ورود: ۴ ساعت با سرعت مجاز ۲۰٪، بررسی آزادسازی پودر.

· افزایش ناگهانی لرزش (شتاب >۱۰ گرم) نشان دهنده سایش ناپایدار قفس است.

· تصحیح: سرعت محاسبه شده را در ۰.۹ (روانکاری روغن) یا ۰.۸ (روانکاری گریس) ضرب کنید.

(د) PEEK (پلی اترترکتون، اغلب تقویت شده با کربن/فیبر شیشه)

انتخاب و کاربردها:

· محیط های شدید: دمای بالا (~۲۵۰ درجه سانتی گراد)، مواد شیمیایی تهاجمی، روانکاری بدون روغن.

· تجهیزات پزشکی، تولید نیمه هادی، یاتاقان های هوافضا.

· اصطکاک پایین، نویز کم، مقاوم در برابر تشعشع.

نکات احتیاطی:

· هزینه بسیار بالایی دارد (۱۰ تا ۲۰ × نسبت به نایلون).

· استحکام در دمای بالا به طور قابل توجهی کاهش می یابد – نیاز به تقویت الیاف است.

· مدول پایین تر از فلز – ممکن است باعث تغییر شکل الاستیک بیش از حد شود.

تجربه اهمیت دارد:

· آزمایش با سرعت ۱۲۰٪ به مدت ۳۰ دقیقه در محیط شبیه سازی شده، بررسی تغییر شکل.

· قاعده تجربی: دمای عملیاتی بلندمدت باید <۸۰٪ دمای گذار شیشه ای (~۱۴۳ درجه سانتی گراد) باشد.

· سفید کردن سطح قفس نشان دهنده ناسازگاری روان کننده است – به روغن PFPE تغییر دهید.

· عمر قفس را می توان با استفاده از مدل های مکانیک شکست (انتشار ترک ها) تخمین زد.

· محدودیت سرعت را می توان از مقادیر چگالی و استحکام با استفاده از دینامیک FEA + چندجسمی محاسبه کرد.

(ه) قفس برنجی ماشین کاری شده

انتخاب و کاربردها

· سرعت بالا، بارهای متوسط تا سنگین (اسپیندل ها، گیربکس های پرسرعت، توربوشارژرها).

· به طور طبیعی اصطکاک کمی در برابر عناصر غلتان دارد.

· رسانایی حرارتی خوب، به حذف گرمای اصطکاکی کمک می کند.

نکات احتیاطی:

· هزینه بالا (ریخته گری یا ماشین کاری شده از جامد).

· مستعد خوردگی ناشی از برخی افزودنی های روان کننده (گوگرد فعال).

· چگالی بالا (≈۸.۵ گرم بر سانتی متر مکعب) – در سرعت های بسیار بالا، نیروهای گریز از مرکز قابل توجه هستند.

تجربه اهمیت دارد:

· محدودیت سرعت را می توان از نیروهای فیلم روغن بین جیب ها و عناصر غلتان تعیین کرد.

· تأثیرات دما بر قدرت به طور آشکار در دسترس است.

· لکه های تیره روی سطح برنج پس از عملیات نشان دهنده خوردگی روان کننده – تغییر نوع روغن.

· دمای کوتاه مدت تا ۱۸۰ درجه سانتی گراد مجاز بود، اما بالای ۱۵۰ درجه سانتی گراد هر ۵۰۰ ساعت سختی را بررسی می کرد.

· ضریب تصحیح: سرعت محدودکننده محاسبه شده را در ۰.۸۵ به عنوان حاشیه ایمنی عملی ضرب کنید.

(F) قفس فولادی ماشین کاری شده

انتخاب و کاربردها:

· یاتاقان های بسیار بزرگ (شفت های اصلی توربین بادی، آسیاب های نورد، حلقه های چرخشی).

· قابلیت اطمینان بالا، مقاومت در برابر ضربه و دامنه دمایی وسیع (-40°C تا +200°C).

· معمولا ساختار پرچ شده یا یک تکه است.

نکات احتیاطی:

· نیروهای گریز از مرکز سنگین و بالا، مناسب سرعت بالا نیستند.

· نیاز به درمان ضد زنگ (نقره، روکش روی یا فسفاتیون) دارد.

· دقت بالای ماشین کاری برای جلوگیری از گیر کردن عناصر غلتشی مورد نیاز است.

· بازرسی: از بورسکوپ برای بررسی لبه های جیب استفاده کنید - تغییر شکل پلاستیک به معنای افزایش سختی یا بزرگ تر کردن فیله است.

· نگهداری: هر ۲۰۰۰ ساعت یک بار پرچ ها را از نظر شل بودن بررسی کنید.

تجربه اهمیت دارد:

· تصحیح: سرعت مجاز واقعی = سرعت حدی محاسبه شده × ضریب تعادل حرارتی (معمولا ۰.۸ تا ۰.۹).

· عمر خستگی در ۱۰ چرخه بر اساس مقاومت ماده بررسی می شد.

(G) قفس آلیاژ آلومینیوم

انتخاب و کاربردها:

· شفت های اصلی موتور هواپیما، کمپرسورهای پرسرعت.

· سبک وزن (≈۲.۷ گرم بر سانتی متر مکعب)، با استحکام ویژه بالا.

· معمولا آنودایز سخت برای افزایش مقاومت در برابر فرسودگی استفاده می شود.

نکات احتیاطی:

· حساس به سایش فرت ها (وقتی لایه آنودایز شده آسیب ببیند، فلز پایه به سرعت ساییده می شود).

· انبساط حرارتی بالاتر از فولاد - فاصله راهنما نیازمند طراحی ویژه در دمای بالا است.

· نه برای روان کننده های قلیایی یا محیط های آب دریا.

· بازرسی: لایه آنودایز شده نباید پوسته شود - اگر پوسته شدن رخ داد، فورا تعویض کنید.

تجربه اهمیت دارد:

· فاصله مونتاژ تجربی: در دمای اتاق، فاصله راهنما ۰.۰۲ تا ۰.۰۴ میلی متر بزرگ تر از قفس های فولادی است.

· اگر طیف ارتعاش چرخش نیم فرکانسی نشان دهد، سرعت را ۱۰٪ کاهش دهید یا جریان روغن را افزایش دهید.

· تحلیل اجزای محدود به خوبی اثبات شده است – تنش های حرارتی و گریز از مرکز را می توان به دقت محاسبه کرد.

· مدل های روتوردینامیک می توانند پایداری چرخش قفس را پیش بینی کنند.