بلبرینگ آستین مس: مواد، طراحی شیار روغن و راهنمای انتخاب

یاتاقان‌های کشویی برای قرن‌ها ابزار مدیریت اصطکاک در سیستم‌های مکانیکی بوده‌اند، اما یاتاقان‌های آستین مسی به شکل مدرن خود - که از نوار برنزی با دقت کشیده شده، ماشین‌کاری شده با جیب‌های روغن مهندسی شده، و اندازه‌های تحمل‌های میکرونی دارند - یک محصول اساسی متفاوت از بوش‌های برنزی ریخته‌گری شده است. درک این تفاوت نقطه شروع برای هر کسی است که یاتاقان های آستین مسی را برای ماشین آلات کشاورزی، تجهیزات ساختمانی یا پیشرانه های صنعتی ارزیابی می کند.

بلبرینگ آستین مسی چیست؟

بلبرینگ آستین مسی یک یاتاقان ساده است - به این معنی که یک سطح تماس لغزشی بین یک محور چرخان یا نوسانی و محفظه آن ایجاد می کند - که از آلیاژ مس، معمولاً برنز قلع (CuSn8 یا CuSn6) یا برنج ساخته شده است. بر خلاف یاتاقان‌های غلتشی که از توپ یا غلتک استفاده می‌کنند، یاتاقان‌های آستینی بار را در یک ناحیه تماس استوانه‌ای انتقال می‌دهند که تنش را به طور گسترده توزیع می‌کند و آنها را به‌ویژه برای بارهای شعاعی سنگین در سرعت‌های کم تا متوسط ​​مناسب می‌کند.

یاتاقان نام خود را از هندسه خود گرفته است: یک استوانه توخالی یا آستین که محکم در سوراخ محفظه قرار می گیرد و سطح داخلی روغن کاری شده را به شفت ارائه می دهد. روغن یا گریس ذخیره شده در جیب های ماشینکاری شده در قطر داخلی، یک فیلم جداکننده بین شفت و یاتاقان را در حین کار حفظ می کند و از تماس مستقیم فلز با فلز جلوگیری می کند و سایش را کنترل می کند.

سری آستین مسی تک فلزی HZ090 نشان‌دهنده نسل فعلی بلبرینگ‌های آستین مسی نورد است - که از نوارهای آلیاژ مس با چگالی بالا به جای بیلت‌های ریخته‌گری ساخته می‌شوند، که حفره‌های انقباض و تغییرات چگالی ذاتی در ریخته‌گری را حذف می‌کند و منجر به ساختار یکنواخت‌تر و مقاوم‌تر در برابر خستگی می‌شود.

Rolled vs Cast: Why the Manufacturing Method مهم است

دو مسیر تولید مجزا، یاتاقان‌های آستین مسی را تولید می‌کنند، و انتخاب بین آن‌ها به روش‌هایی بر عملکرد تأثیر می‌گذارد که همیشه از یک طراحی محصول به تنهایی مشخص نیست.

بلبرینگ های آستین مسی ریخته گری از آلیاژ مذاب در قالب ریخته می شوند - یا ریخته گری ماسه ای، ریخته گری گریز از مرکز، یا به طور مداوم در بیلت ها ریخته می شوند که سپس تا ابعاد نهایی ماشین کاری می شوند. ریخته گری به خوبی تثبیت شده است و می تواند اشکال پیچیده و دیواره ضخیم ایجاد کند. محدودیت در ریزساختار است: انجماد باعث ایجاد تخلخل (حفره های انقباض) و جداسازی عناصر آلیاژی می شود که هر دو نقاط ضعف موضعی را در ماده ای ایجاد می کنند که در معرض تنش های تماس چرخه ای قرار می گیرد.

بلبرینگ های آستین مسی رول شده (پیچیده شده). به صورت نوار مسطح - نورد گرم و همگن در آسیاب - شروع کنید که سپس به صورت سرد روی یک سنبه دقیق به یک آستین استوانه ای تبدیل می شود. فرآیند بسته بندی سطح را کمی سفت می کند و ساختار دانه ای یکنواخت و متراکم نوار را حفظ می کند. هیچ حفره انقباضی وجود ندارد زیرا هیچ فلزی در طول ساخت بلبرینگ مایع نیست. نتیجه یک یاتاقان با چگالی بالاتر، مقاومت در برابر خستگی بیشتر تحت بارگذاری ضربه، و تحمل ابعادی سازگارتر نسبت به یک قطعه ریختگی معادل است.

برای کاربردها در ماشین‌آلات کشاورزی - که در آن بارهای ضربه‌ای از زمین ناهموار، آلاینده‌های ساینده و فواصل روانکاری طولانی شرایط عملیاتی عادی هستند - مزایای ساختاری رویکرد نورد مستقیماً به طول عمر طولانی‌تر تبدیل می‌شود.

طراحی شیار روغن و جیب روغن: معماری روانکاری

هندسه سطح داخلی بلبرینگ آستین مسی صرفاً یک سوراخ صاف نیست. سطح اصطکاک دارای الگوی مهندسی شده ای از سوراخ های روغن، چاله های روغن یا شیارهای روغن است که طراحی آنها تعیین می کند که یاتاقان چقدر روان کننده را در حین کار ذخیره و آزاد می کند.

سه پیکربندی بیشتر در بلبرینگ های تولیدی ظاهر می شود:

• شیار روغن حلزونی: یک شیار مارپیچی پیوسته که در سوراخ داخلی ماشین کاری شده است، گریس یا روغن را در طول چرخش به طور مساوی در طول یاتاقان پخش می کند. این پیکربندی استاندارد برای یاتاقان هایی است که به طور منظم از طریق یک فیتینگ گریس روغن کاری می شوند، زیرا شیار گریس تازه را از درگاه اتصال به سطح کامل یاتاقان هدایت می کند.
• جیب های روغنی الماسی شکل (تورفتگی): فرورفتگی های کم عمق الماس یا لوزی شکل که در سطح داخلی فشرده یا ماشینکاری شده اند، الگویی از مخازن روان کننده مجزا در کل ناحیه تماس ایجاد می کنند. تورفتگی ها هنگام مونتاژ با گریس پر می شوند. در حین کار، روان کننده را به تدریج آزاد می کنند، زیرا شفت از روی هر پاکت عبور می کند و یک فیلم تقریباً پیوسته ایجاد می کند. این پیکربندی برای کاربردهای مهر و موم شده یا دسترسی به آنها مشکل است که فواصل روانکاری مجدد باید افزایش یابد.
• سوراخ های روغن استوانه ای: سوراخ‌هایی که به‌صورت شعاعی از طریق دیواره یاتاقان حفر شده‌اند، اجازه می‌دهند روانکار مستقیماً از یک اتصالات گریس خارجی در محفظه به سطح شفت تزریق شود. این در ماشین آلات ساختمانی سنگین که تزریق گریس با فشار بالا استاندارد نگهداری است، رایج است.

مزیت عملی الگوی تورفتگی، به ویژه، قابل توجه است. در مقایسه با یک یاتاقان معمولی که فقط به گریس اعمال شده در هنگام مونتاژ متکی است، یک یاتاقان با جیب های روغن الماسی می تواند فاصله روغن کاری را چندین برابر افزایش دهد - یک مزیت قابل اندازه گیری در تجهیزات کشاورزی که به صورت فصلی کار می کنند و ممکن است هفته ها بدون توجه به تعمیر و نگهداری بگذرد. بوش های مسی شیار روغن برنز قلع HZ090 شیارهای روغن ماشینکاری شده دقیق را با ماتریس نوار نورد شده با چگالی بالا ترکیب کنید و به هر مخزن حداکثر عمق را بدون به خطر انداختن استحکام دیوار بدهد.

انتخاب مواد: قلع برنز، برنج، و آلیاژ معاملات آف

بلبرینگ های آستین مس از چندین خانواده آلیاژی مجزا تولید می شوند که هر کدام برای ترکیب متفاوتی از بار، سرعت، محیط و هزینه بهینه شده اند:

قلع برنز (CuSn8، CuSn6): آلیاژ غالب برای یاتاقان های آستین صنعتی و کشاورزی. محتوای قلع 8 درصد ترکیبی از استحکام تسلیم بالا، خواص ضد اصطکاک خوب در برابر شفت های فولادی و مقاومت در برابر خوردگی طبیعی را فراهم می کند. CuSn8 تحت DIN 1494 / ISO 3547 برای بوش های پیچیده دقیقاً به این دلیل مشخص شده است که شکل نواری همگن آن ویژگی های مکانیکی ثابتی را دسته به دسته ارائه می دهد. محدوده دمای عملیاتی معمولاً 40- تا 150 درجه سانتی گراد است و ظرفیت بار دینامیکی حدود 40 نیوتن بر میلی متر مربع است.

برنج (CuZn): هزینه کمتر نسبت به برنز قلع، با استحکام کافی برای بارهای سبک تر و سرعت متوسط. بلبرینگ های آستین برنجی در داخل ظاهر می شوند بوش مسی شیار روغن برنجی HZ092 تنظیماتی که در آن حساسیت هزینه اولیه و بارهای عملیاتی متوسط است. ماشین‌های برنجی آزادانه، که هندسه شیار روغن را تسهیل می‌کند، اما استحکام خستگی آن تحت بارگذاری ضربه‌ای کمتر از برنز قلع است.

برنز سرب (CuSn Pb): افزودنی‌های سرب ویژگی‌های خود روان‌کنندگی آلیاژ را بهبود می‌بخشد و آن را در سطوح ناهموار یا خارج از محور شفت بهتر می‌کند. از لحاظ تاریخی در کاربردهایی استفاده می‌شود که کنترل پایان شفت دشوار است، اگرچه جایگزین‌های بدون سرب به طور فزاینده‌ای در پاسخ به مقررات زیست‌محیطی در بازارهای صادراتی کلیدی مشخص می‌شوند.

برای اکثر طرح‌های جدید در ماشین‌آلات کشاورزی و ساختمانی، نوار نورد CuSn8 نقطه شروع صحیح است: تعادل مقاومت، روان‌کاری، ماشین‌کاری و ثبات عرضه آن به سختی با سایر خانواده‌های آلیاژی مطابقت دارد.

محیط های کاربردی: جایی که بلبرینگ های آستین مسی بهترین عملکرد را دارند

بلبرینگ‌های آستین مسی عملکرد خاصی را اشغال می‌کنند که ارزش تعریف دقیق را دارد، زیرا در برخی شرایط عملکرد بهتری از سایر انواع بلبرینگ دارند و در برخی دیگر انتخاب اشتباهی هستند.

شرایط بهینه برای یاتاقان های آستین مسی:

• بارهای شعاعی سنگین در سرعت های شفت کم تا متوسط (نوسانی، رفت و برگشتی یا حرکت چرخشی آهسته)
• کاربردهایی با ضربه یا بارگذاری ضربه - پین های محوری ماشین آلات ساختمانی، اتصالات اتصال بیل مکانیکی، پین های اتصال تراکتور - که در آن یاتاقان های غلتشی به دلیل آسیب برینل به مسیرهای مسابقه خراب می شوند.
• محیط های کثیف یا آلوده که در آن محافظت از یاتاقان های غلتکی مهر و موم شده دشوار است و هندسه ساده یاتاقان های آستینی راحت تر آب بندی می شوند.
• تاسیسات محدود شده در جایی که ساختار دیواره نازک یاتاقان آستین نورد فضای شعاعی کمتری را نسبت به یک بلبرینگ یا غلتک معادل اشغال می کند.
• کاربردهای حساس به هزینه در حجم بالا در ماشین‌آلات کشاورزی - کوپلینگ‌های مته بذری، شفت‌های حصیری دروگر، راهنماهای پیستون بیلر - که در آن هزینه هر واحد آستین برنزی کسری از یاتاقان‌های نورد معادل است.

شرایطی که بلبرینگ های غلتشی ترجیح داده می شوند: سرعت های چرخشی بالا، الزامات موقعیت یابی دقیق، تلفات اصطکاک بسیار کم تحت بار سبک، یا کاربردهایی که در آن تعمیر و نگهداری پیش بینی شده بر اساس امضای ارتعاش مورد نیاز است.

بخش ماشین‌آلات کشاورزی واضح‌ترین نمونه از استحکام تحمل آستین مسی است: تراکتورها، دروگرها و تجهیزات خاک‌ورزی با سرعت‌های محوری پایین کار می‌کنند، با آلودگی خاک دائمی مواجه می‌شوند و به قطعاتی نیاز دارند که می‌توانند در یک فصل بدون تعمیر و نگهداری تخصصی دوام بیاورند. بلبرینگ های آستین مسی سری HZ090 به طور خاص برای این شرایط طراحی شده‌اند، هندسه محفظه روغن برای فواصل طولانی‌تر گریس و ضخامت دیواره برای بارهای ویژه بالا معمولی اتصالات اتصال و اتصال ابزار کالیبره شده است.

فلنجد در مقابل استوانه ساده: انتخاب فرم بلبرینگ مناسب

بلبرینگ های آستین مسی به دو شکل هندسی اولیه تولید می شوند که نیازمندی های مختلف نصب را برآورده می کنند:

آستین های استوانه ای ساده شکل اصلی هستند - یک لوله مستقیم که به داخل سوراخ محفظه فشرده می شود که شفت از قطر داخلی آن عبور می کند. آنها فقط بار شعاعی را حمل می کنند و برای جلوگیری از مهاجرت محوری به ویژگی های نگهدارنده خارجی (دایره ها، کلاهک های انتهایی یا تناسب تداخل) متکی هستند. آنها سبک ترین و فشرده ترین گزینه هستند و در هر جایی که نیروهای محوری وجود نداشته باشند یا با وسایل دیگر مدیریت شوند استفاده می شوند.

بوش های فلنج دار یک یقه یکپارچه را در یک یا هر دو انتهای بخش استوانه ای اضافه کنید. فلنج سطح باربری را برای بارهای محوری (تراست) فراهم می کند و به طور همزمان یاتاقان را به صورت محوری در محفظه بدون سخت افزار نگهدارنده اضافی قرار می دهد. برای اتصالات محوری نوسانی در ماشین‌آلات - جایی که محور اتصال جهت معکوس می‌کند و نیروهای محوری کوچکی در هر معکوس ایجاد می‌شوند - یک بوش فلنجی واشر رانش جداگانه را حذف می‌کند و مونتاژ را ساده می‌کند.

را بوش برنزی فلنج دار روغنی به شکل الماس HZ090F عملکرد یاتاقان شعاعی و محوری را در یک جزء نورد واحد ترکیب می کند، با الگوی پاکت روغن که هم روی سطح سوراخ و هم روی فلنج اعمال می شود تا روغن کاری کامل در هر دو جهت بار را پوشش دهد.

دستورالعمل های نصب برای عمر طولانی

را performance advantage of a high-quality copper sleeve bearing can be negated by poor installation practice. Three rules govern reliable results:

پرس مناسب، نه چکش. یاتاقان های آستین مسی برای نصب تداخل طراحی شده اند: قطر بیرونی یاتاقان کمی بزرگتر از سوراخ محفظه است و فشار دادن بلبرینگ به داخل با پرس موازی باعث ایجاد تداخل می شود که یاتاقان را در جای خود قفل می کند و بار را به محفظه منتقل می کند. کوبیدن یک بلبرینگ آستین به داخل محفظه سوراخ را تغییر شکل می دهد، شیارهای روغن را می بندد و قطر داخلی را تغییر می دهد - اغلب باعث می شود فاصله نصب شده برای شفت کافی نباشد. از سنبه با اندازه مناسب و پرس استفاده کنید.

قبل از آب بندی، جیب های روغن را از قبل پر کنید. محفظه های روغن الماس و سوراخ های روغن تنها در صورتی مفید هستند که در هنگام راه اندازی دارای روان کننده باشند. قبل از نصب شفت، گریس را در هر جیب روی قطر داخلی قرار دهید. گریس جابجا شده توسط شفت در حین ورود به سوراخ، خود را پخش می کند، اما پیش پر کردن یاتاقان را تضمین می کند که از اولین چرخه عملیات روانکاری شده است، نه پس از فرسودگی سطح در دوره خشک کاری اولیه.

پایان و سختی محور را بررسی کنید. بلبرینگ های آستین مسی در برابر شفت های سخت شده به HRC 50-60 با سطح پوشش Ra 0.4-0.8 میکرومتر بهترین عملکرد را دارند. شفت‌های نرم‌تر ترجیحاً فرسوده می‌شوند و یاتاقان را با زباله‌های فلزی آلوده می‌کنند. سطوح زبرتر سایش یاتاقان را تسریع می کنند. اگر جایگزینی شفت امکان‌پذیر نباشد، انتخاب یک آلیاژ یاتاقان نرم‌تر و منطبق‌تر (برنز سربدار) اثر وضعیت نامناسب شفت را کاهش می‌دهد.

برای راهنمایی در مورد تطبیق نوع بلبرینگ با الزامات خاص ماشین آلات، بازبینی طیف کاملی از خطوط تولید بلبرینگ و بوشینگ ساده موجود در سیستم های آلیاژی مختلف به تشخیص اینکه آستین مسی، یاتاقان کامپوزیت دو فلزی یا یک جایگزین خود روان شونده پاسخ مهندسی مناسب برای هر کاربرد است کمک می کند.