คู่มือการเลือกและการบำรุงรักษาตลับลูกปืนกาบผิวโค้ง

ในโลกอันกว้างใหญ่ของการออกแบบกลไก มีส่วนประกอบที่เรียบง่ายแต่สำคัญที่ทนทานต่อแรงกดดันมหาศาลอย่างเงียบๆ ขณะเดียวกันก็รับประกันการทำงานของอุปกรณ์ที่ราบรื่น นั่นก็คือตลับลูกปืนธรรมดาทรงกลม เช่นเดียวกับข้อต่อของมนุษย์ที่ช่วยให้สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างยืดหยุ่น ตลับลูกปืนเหล่านี้ทำหน้าที่เป็น "ข้อต่อ" ของเครื่องจักร ทำให้สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระภายใต้สภาวะการทำงานที่ซับซ้อน

ตลับลูกปืนธรรมดาทรงกลมเป็นส่วนประกอบตลับลูกปืนที่พร้อมติดตั้ง ซึ่งประกอบด้วยวงแหวนด้านในทรงกลมและวงแหวนรอบนอกที่สามารถเคลื่อนย้ายได้ การออกแบบที่เป็นเอกลักษณ์ช่วยให้สามารถปรับการเคลื่อนไหวเชิงพื้นที่ระหว่างเพลาและตัวเรือนได้ รวมไปถึง:

• การเคลื่อนที่แบบหมุน:อนุญาตให้ส่วนประกอบหมุนภายในช่วงมุมที่กำหนด
• การเคลื่อนไหวเอียง:อนุญาตให้ส่วนประกอบเอียงภายในมุมที่กำหนด
• การเคลื่อนไหวแบบสั่น:ช่วยให้มีการเคลื่อนไหวแบบแกว่งไปมา
• ความสามารถในการปรับแนวได้เอง:ชดเชยการเยื้องศูนย์ของเพลาที่เกิดจากข้อผิดพลาดในการผลิตหรือการติดตั้ง

ตลับลูกปืนกาบทรงกลมต่างจากตลับลูกปืนกลิ้ง (เช่น ตลับลูกปืนเม็ดกลม) ตรงที่ส่งโหลดแบบคงที่และไดนามิก (รวมถึงโหลดแบบสลับ) โดยตรงผ่านพื้นผิวเลื่อน โดยจัดเป็นตลับลูกปืนแบบเลื่อน เมื่อรวมกับตัวเสื้อตลับลูกปืน จะเกิดเป็นยูนิตที่พร้อมติดตั้งที่สมบูรณ์ซึ่งเรียกกันทั่วไปว่าปลายก้าน

ขึ้นอยู่กับวัสดุคู่เสียดสี ตลับลูกปืนธรรมดาทรงกลมแบ่งออกเป็นประเภทหลักๆ หลายประเภท:

• เหล็ก/โลหะผสมทองแดง:ต้องการการหล่อลื่นและการบำรุงรักษา เหมาะสำหรับโหลดแบบสลับ การเคลื่อนที่แบบหมุนปานกลางถึงใหญ่ และความเร็วการเลื่อนปานกลาง
• เหล็ก/เหล็ก:คล้ายกับโลหะผสมเหล็ก/ทองแดง ต้องใช้การหล่อลื่นเพื่อให้สภาพการทำงานเทียบเคียงได้
• เหล็ก/คอมโพสิต PTFE:ไม่ต้องบำรุงรักษาเนื่องจากคุณสมบัติการหล่อลื่นในตัวเองของ PTFE เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการบรรทุกในทิศทางเดียวและการรับแรงกระแทกขนาดเล็กถึงปานกลาง ต้องไม่เกินมุมเอียงสูงสุด

ผู้ผลิตนำเสนอตลับลูกปืนธรรมดาทรงกลมแบบพิเศษ รวมถึงรุ่นที่มีวงแหวนด้านนอกกว้างขึ้น (ชนิด S) และซีรีส์ขนาดต่างๆ (K, E, G, W) ตัวเลือกประกอบด้วยประเภทไม่ต้องบำรุงรักษา (มี PTFE เรียงราย) หรือต้องบำรุงรักษา (สามารถหล่อลื่นได้) มีให้เลือกทั้งแบบสแตนเลส เหล็กแบริ่ง เหล็กตัดฟรี หรือวัสดุอบคืนตัวที่มีความแข็งแรงสูง โดยจะมีหรือไม่มีซีลก็ได้

รูปแบบที่มีเอกลักษณ์เฉพาะประกอบด้วยองค์ประกอบแบบกลิ้ง ซึ่งทำงานคล้ายกับตลับลูกปืนเม็ดกลมหรือตลับลูกปืนเม็ดกลมที่ปรับแนวได้เอง สิ่งเหล่านี้เป็นไปตามมาตรฐานตลับลูกปืนทรงกลมสำหรับขนาดในขณะที่ใช้มาตรฐานตลับลูกปืนกลิ้งสำหรับพิกัดโหลด ทำให้เหมาะสำหรับการโหลดแบบสลับ การเคลื่อนที่แบบหมุนขนาดใหญ่ที่ความเร็วปานกลางถึงสูง และการหมุนแบบเต็ม

ตลับลูกปืนกาบทรงกลมเป็นไปตามมาตรฐาน DIN ISO 12240-1 ซึ่งกำหนดชุดขนาด ขนาด ความคลาดเคลื่อน และระยะห่างภายในแนวรัศมีให้เป็นมาตรฐาน แม้ว่ามาตรฐานดังกล่าวจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในคู่แรงเสียดทาน วัสดุ และการปรับสภาพพื้นผิว แต่รูปแบบการมาร์ก พิกัดน้ำหนัก และการคำนวณอายุการใช้งานยังคงเป็นข้อกำหนดเฉพาะของผู้ผลิต แม้จะมีความท้าทายในการเปลี่ยนทดแทนในช่วงแรก แต่ผู้ผลิตก็มักจะมีตัวเลือกอื่นที่เหมาะสม

ตลับลูกปืนเหล่านี้รองรับอุตสาหกรรมที่หลากหลาย รวมถึงการก่อสร้างโรงงาน เครื่องจักรอบขนม ระบบสายพานลำเลียง อุปกรณ์การเกษตร การแปรรูปอาหาร เครื่องจักรสิ่งทอ หุ่นยนต์ การก่อสร้างถนน การผลิตยานพาหนะ ยานพาหนะราง เทคโนโลยีทางการแพทย์ และการแปรรูปอาหารสัตว์ โซลูชันแบบกำหนดเองพร้อมใช้งานสำหรับการใช้งานเฉพาะทางโดยอาศัยความร่วมมือกับพันธมิตรทางเทคนิค

เนื่องจากเป็นส่วนประกอบตลับลูกปืนเลื่อนที่พร้อมติดตั้ง ตลับลูกปืนธรรมดาทรงกลมจึงมีวงแหวนด้านในและด้านนอกทรงกลมที่ช่วยให้สามารถหมุน เอียง และหมุนได้โดยไม่ต้องใช้แรงกดที่ขอบ รองรับการวางแนวที่ไม่ตรงเชิงโครงสร้างที่จำเป็นและชดเชยความเบี่ยงเบนที่เกี่ยวข้องกับการผลิต

เกณฑ์การคัดเลือกประกอบด้วยความสามารถในการรับน้ำหนักบรรทุก น้ำหนักบรรทุกในการปฏิบัติงาน และข้อกำหนดสำหรับอายุการใช้งานและความปลอดภัยในการปฏิบัติงาน ความสามารถในการรับน้ำหนักจะระบุโดยพิกัดน้ำหนักในตารางขนาด แม้ว่าค่าเหล่านี้จะแตกต่างกันไปตามผู้ผลิตแต่ละรายเนื่องจากไม่มีคำจำกัดความที่เป็นมาตรฐาน

ตลับลูกปืนกาบทรงกลมมาตรฐานทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพระหว่าง -10°C ถึง +80°C ช่วงอุณหภูมิสำหรับเวอร์ชันปิดผนึก (RS) และการออกแบบองค์ประกอบลูกกลิ้งระบุไว้ในเอกสารทางเทคนิค

• อัตราการโหลดแบบคงที่ (C0):โหลดสถิตในแนวรัศมีทำให้ไม่มีการเสียรูปถาวรเมื่ออยู่กับที่ โดยถือว่าอุณหภูมิห้องปกติและรองรับส่วนประกอบโดยรอบอย่างเพียงพอ
• อัตราการโหลดแบบไดนามิก (C):ใช้สำหรับประมาณอายุการใช้งานภายใต้โหลดแบบไดนามิก แม้ว่าความจุจริงจะขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น ประเภทโหลด มุมการหมุน/เอียง โปรไฟล์ความเร็ว ระยะห่างของตลับลูกปืน แรงเสียดทาน การหล่อลื่น และอุณหภูมิ

• อัตราการโหลดคงที่พื้นฐาน (C0):สอดคล้องกับภาระที่ทำให้เกิดเส้นผ่านศูนย์กลางของชิ้นส่วนกลิ้ง 0.0001 เท่าในการเสียรูปถาวร
• อัตราการโหลดไดนามิกพื้นฐาน (C):แสดงถึงภาระที่ 90% ของแบริ่งที่เหมือนกันถึง 1 ล้านรอบก่อนที่พื้นผิวการกลิ้งจะล้มเหลว

การเลือกขนาดตลับลูกปืนต้องพิจารณาถึงน้ำหนัก ทิศทาง (แนวรัศมี แนวแกน หรือรวมกัน) และประเภทที่ระบุ เมื่อเปรียบเทียบกับตัวเรือนปลายก้าน ตลับลูกปืนกาบทรงกลมแบบสแตนด์อโลนมีความสามารถในการรับน้ำหนักคงที่สูงกว่า การโหลดแบบไดนามิกต้องมีการตรวจสอบผ่านการคำนวณอายุการใช้งาน

• ตลับลูกปืนเลื่อนที่ต้องบำรุงรักษา
• ตลับลูกปืนเลื่อนที่ไม่ต้องบำรุงรักษา
• แบริ่งองค์ประกอบกลิ้ง

ความคลาดเคลื่อนมาตรฐานใช้กับขนาดวงแหวนรอบนอก (เส้นผ่านศูนย์กลาง ความกว้าง) และขนาดวงแหวนด้านใน โดยสังเกตว่าวงแหวนรอบนอกที่แยกออกอาจสูญเสียความเป็นวงกลมชั่วคราวจนกว่าจะติดตั้งในรูตัวเรือนที่มีความแม่นยำ

กำหนดเป็นความอิสระในการเคลื่อนที่ในแนวรัศมีและแนวแกนของวงแหวนด้านใน โดยมักจะมีระยะห่างตามแนวแกนมากกว่าระยะห่างในแนวรัศมี ช่วงระยะห่างเฉพาะจะแตกต่างกันไประหว่างการออกแบบองค์ประกอบเลื่อนและกลิ้ง

จะต้องไม่เกินมุมเอียงสูงสุดระหว่างการติดตั้งหรือการใช้งาน เพื่อป้องกันความเสียหายของตลับลูกปืนหรือความล้มเหลวของซีล/แหวนรอง การออกแบบจะต้องจำกัดการเคลื่อนไหวภายในมุมที่กำหนดโดยไม่ต้องใช้แรงที่ครอบมากเกินไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งเพื่อให้แน่ใจว่ามีช่องว่างซีลที่เพียงพอ (โดยเฉพาะสำหรับรุ่น 2RS)

เนื่องจากส่วนประกอบที่มีความแม่นยำพร้อมติดตั้ง ตลับลูกปืนทรงกลมจึงต้องมีการจัดการอย่างระมัดระวัง:

1. รักษาบรรจุภัณฑ์เดิมไว้จนกระทั่งติดตั้งเพื่อรักษาการหล่อลื่น
2. ห้ามส่งแรงในการติดตั้ง/การถอดผ่านตลับลูกปืนไปยังตัวเรือน
3. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการเลื่อนเกิดขึ้นระหว่างพื้นผิววงแหวนด้านใน/ด้านนอกเท่านั้น ไม่ใช่ระหว่างแบริ่งกับเพลา/ตัวเรือน โดยใช้การสอดแทรกที่เหมาะสม

แนะนำให้เหมาะกับความต้องการในการรบกวนสมดุลในขณะเดียวกันก็หลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงระยะห่างมากเกินไปจากการขยาย/การหดตัวของการแข่งขัน ตรวจสอบความแน่นของการเชื่อมต่อ เนื่องจากขนาดมาตรฐานอาจต้องมีการปรับเปลี่ยนสำหรับการใช้งานเฉพาะ

การติดตั้งต้องเป็นไปตามขีดจำกัดแรงสูงสุดเพื่อให้แน่ใจว่าตลับลูกปืนนั่งได้อย่างเหมาะสม

ตลับลูกปืนคู่เสียดสีโลหะจำเป็นต้องมีการหล่อลื่นเป็นระยะเพื่ออายุการใช้งานที่เหมาะสมที่สุด จาระบีเริ่มแรกเพียงพอสำหรับการบรรทุกที่เบามาก ประสิทธิภาพการหล่อลื่นขึ้นอยู่กับขนาด/ประเภทของโหลด (ค่าคงที่ การสั่นเป็นจังหวะ การสลับกัน) มุมการหมุน และความเร็วการเลื่อน การทดสอบแสดงมุมการหมุนที่น้อยและความเร็วการเลื่อนที่สูงเกินไปทำให้การสร้างชั้นฟิล์มของสารหล่อลื่นลดลง เช่นเดียวกับการโหลดในทิศทางเดียวเมื่อเทียบกับโหลดแบบสลับกัน

เพื่อการกระจายตัวที่เหมาะสมที่สุด ให้หล่อลื่นแบริ่งในสภาวะที่ไม่มีโหลด โปรดทราบว่าผู้ผลิตมักจะจัดหาตลับลูกปืนที่มีสารเคลือบป้องกันการกัดกร่อนเท่านั้น โดยต้องมีการหล่อลื่นเบื้องต้นก่อนเริ่มเดินเครื่องหรือทันทีหลังการติดตั้ง

• คู่เหล็ก/ทองแดง:ใช้จาระบีแรงดันสูงผสมลิเธียมที่ทนต่อการกัดกร่อน (-20°C ถึง +110°C) สารหล่อลื่นที่เป็นของแข็งช่วยปรับปรุงสมรรถนะที่ขีดจำกัดอุณหภูมิด้านบน
• คู่เหล็ก/เหล็กกล้า:จาระบีแรงดันสูงต้านทานการกัดกร่อนที่ใช้สบู่ลิเธียม พร้อมด้วยน้ำมันพื้นฐานที่มีความหนืดสูงและสารเติมแต่งโมลิบดีนัมไดซัลไฟด์
• คู่เหล็ก/PTFE:แรงเสียดทานต่ำตามธรรมชาติและไม่ต้องบำรุงรักษา
• แบริ่งองค์ประกอบกลิ้ง:หล่อลื่นล่วงหน้าด้วยจาระบีสบู่ลิเธียม

สำหรับระบบหล่อลื่นแบบรวมศูนย์ ให้ควบคุมปริมาณอย่างระมัดระวัง โดยเฉพาะสำหรับรุ่นที่ปิดผนึก เพื่อป้องกันการเคลื่อนตัวของซีลจากแรงดันเกิน