بهترین نوع روانکار در بلبرینگ با تحمل دمای بالا

خرابی بلبرینگ می تواند بسیار گران تر از هزینه خرید بلبرینگ جدید باشد. هزینه های نگهداری و تلفات تولید به دلیل خرابی دستگاه می تواند به سرعت افزایش یابد. روانکاری نامناسب یا ناکافی یک علت اصلی خرابی بلبرینگ است که می تواند منجر به آلودگی یا افزایش گرمای اضافی شود.

در حین کار ، ساچمه ها و غلتک های بلبرینگ به دلیل لغزش بین اجزای غلتنده و حلقه بلبرینگ اصطکاک ایجاد می کنند. ناحیه تماس حرکت غلطک خالص در مقایسه با ناحیه تماس کشویی نسبتا کوچک است. روانکاری اعمال شده بین این سطوح باعث افزایش عمر بلبرینگ و به حداقل رساندن گرمای ناشی از این اصطکاک کشویی می شود. گرمای اضافی می تواند باعث تخریب سطح یا شکستن قفسه به دلیل تنش های شدید شود.

انتخاب روانکار مناسب برای بلبرینگ‌هایی که در دماهای بالا کار می‌کنند، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. این نوع بلبرینگ‌ها در محیط‌های صنعتی پرتنش مانند خطوط تولید، موتورها، توربین‌ها و ماشین‌آلات سنگین به کار می‌روند. اگر روانکار مناسبی برای این شرایط انتخاب نشود، احتمال خرابی بلبرینگ و در نتیجه توقف کار دستگاه بسیار بالا خواهد بود. در این مقاله به بررسی بهترین نوع روانکارها برای بلبرینگ‌های با تحمل دمای بالا پرداخته‌ایم و اهمیت انتخاب صحیح روانکار را توضیح می‌دهیم.

خصوصیات بلبرینگ دما بالا

بلبرینگ دما بالا نسل جدیدی از بلبرینگ‌های نسوز هستند که با توجه به نیاز مشتری تولید و عرضه می‌شوند. این محصولات در صنایعی که نیاز به تحمل دمای بالایی هست، استفاده می‌شوند.‌ در تولید آنها از آلیاژهای ترکیبی با پرسلین بهره می‌گیرند تا هم از خرابی آنها جلوگیری شود و هم از زنگ زدگی در امان باشند؛ همچنین در شکل و اندازه آنها تغییری ایجاد نشود؛ در نتیجه این محصولات دوام و عمر طولانی دارند.

چون این بلبرینگ‌ها اصطکاک کمی دارند نیازی ندارند که گریس‌کاری شوند و به راحتی نصب می‌شوند. این محصول چون کیفیت بالایی دارد هزینه‌های دستگاه را کاهش می‌دهد. بلبرینگ‌های شیار عمیق در مدل‌های متفاوت همراه با واشر فلزی یا همراه با واشر پلاستیکی تولید می‌شوند. این بلبرینگ‌ها می‌توانند در بیشتر از ۱۰۰۰ دور در دقیقه عمل کنند. از خصوصیات بارز دیگر آن می‌توان به قابلیت استفاده از این محصول در فضاهای گرم و خشک با دوره‌های کم اشاره کرد.

انواع بلبرینگ دما بالا

انواع بلبرینگ نسوز می‌توانند در صنایع متنوعی استفاده شوند. اغلب این بلبرینگ‌ها در سه دسته خلاصه می‌شوند که عبارتند از:

• بلبرینگ نسوز دمای ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد
• بلبرینگ نسوز دمای ۲۸۰ درجه سانتی‌گراد
• بلبرینگ نسوز دمای ۳۵۰ درجه سانتی‌گراد

هر کدام از بلبرینگ‌ها و رولبرینگ‌های ذکر شده تحمل دماهای مختلفی را دارند و محدوده دمای مجاز هر کدام از آنها به قفسه بلبرینگ و رولبرینگ مربوط می‌شوند که انواع آنها به قرار زیر هستند:

قفسه فولادی

نوعی از بلبرینگ‌ها که قفسه فولادی دارند تا دمای بالای ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد هم کاربرد دارند. گرچه در دماهای بالای ۱۸۰ درجه ظرفیت تحمل بار آنها کاهش پیدا می‌کند. محدوده دمای بلبرینگ دارای کاسه نمد به جنس کاسه نمد وابسته است.

قفسه برنجی

این قفسه به گریس‌کاری نیاز ندارد. محدوده دمایی آن بین منفی ۵۰ درجه تا بالای ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد است و تحت بارهای استاتیکی تا دمای مثبت ۲۸۰ درجه هم مجاز است؛ به شرط اینکه کاهش ظرفیت تحمل بار آن در بلبرینگ و رولبرینگ خللی ایجاد نکند.

قفسه فیبری

محدوده دمای مجاز برای این بلبرینگ که به روانکاری هم نیاز ندارد منفی ۵۰ تا مثبت ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد است. به جز بلبرینگ، کاسه نمدی هم محدوده دمای مجاز آن بین منفی ۳۰ درجه تا مثبت ۱۳۰ درجه سانتی‌گراد است.

معمولا بلبرینگ‌های با قفسه برنجی تحمل بیشتری نسبت به بلبرینگ‌های فولادی دارند. در واقع اگر از بلبرینگ‌های معمولی در دمای بالای ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد استفاده شود چون تحمل دمای بالا را ندارند بلبرینگ‌ها خراب می‌شوند؛ به همین دلیل باید از بلبرینگ‌های دما بالا استفاده شود.

نوع روانکار در بلبرینگ با تحمل دمای بالا

گریس از مخلوط کردن و پراکندگی یک جامد با میل ترکیبی بالا (به نام غلیظ کننده) با روغن روان کننده (به عنوان پایه) و تبدیل آن به حالت نیمه جامد ساخته می شود.
همچنین، انواع افزودنی ها را می توان برای بهبود عملکرد خاص اضافه کرد. در ادامه این مقاله به بررسی نوع روانکار در بلبرینگ با تحمل دمای بالا  می پردازیم.

(۱) روغن پایه

روغن معدنی معمولاً به عنوان روغن پایه برای گریس استفاده می شود. هنگامی که سیالیت در دمای پایین، پایداری در دمای بالا یا سایر عملکردهای خاص مورد نیاز است، اغلب از روغن دی استر، روغن سیلیکون، روغن پلی گلیکولیک، روغن فلوئوردار یا سایر روغن های مصنوعی استفاده می شود.
به طور کلی، گریس با روغن پایه با ویسکوزیته کم برای کاربردهایی در دمای پایین یا سرعت چرخش بالا مناسب است. گریس با روغن های پایه با ویسکوزیته بالا برای کاربرد در دمای بالا یا تحت بار سنگین مناسب است.

(۲) ضخیم کننده

بیشتر گریس ها از پایه صابون فلزی مانند لیتیوم، سدیم یا کلسیم به عنوان غلیظ کننده استفاده می کنند. با این حال، برای برخی از کاربردها، غلیظ کننده های پایه غیر صابونی (مواد غیر آلی مانند بنتون، سیلیکاژل و مواد آلی مانند ترکیبات اوره، ترکیبات فلوئور) نیز استفاده می شود.
به طور کلی، پایداری مکانیکی، محدوده دمای عملیات بلبرینگ، مقاومت در برابر آب و سایر ویژگی‌های گریس توسط غلیظ کننده تعیین می‌شود.

بررسی ویژگی های گریس مناسب برای بلبرینگ

(گریس پایه صابون لیتیوم)

در مقاومت حرارتی، مقاومت در برابر آب و پایداری مکانیکی برتر است.

(گریس پایه صابون کلسیم)

برتر در مقاومت در برابر آب؛ از نظر مقاومت حرارتی پایین تر

(گریس پایه صابون سدیم)

برتر در مقاومت حرارتی؛ از نظر مقاومت در برابر آب پایین تر است.

(گریس پایه غیر صابونی)

در مقاومت حرارتی برتر

(۳) مواد افزودنی

افزودنی های مختلف به طور انتخابی برای خدمت به اهداف مربوطه از کاربردهای گریس استفاده می شود.

عوامل فشار شدید

زمانی که یاتاقان ها باید بارهای سنگین یا ضربه ای را تحمل کنند.
مهار کننده های اکسیداسیون
زمانی که گریس برای مدت طولانی دوباره پر نمی شود. تثبیت کننده های ساختار، ضد زنگ و بازدارنده های خوردگی نیز استفاده می شود.

(۴) سازگاری

قوام، که نشان دهنده سختی گریس است، به صورت رقمی مطابق با ASTM (JIS) با ضرب در 10 عمق (بر حسب میلی متر) که پیستون فلزی مخروطی شکل به گریس در دمای 25 درجه سانتیگراد توسط وزن مرده در 5 ثانیه نفوذ می کند، بیان می شود. . هر چه گریس نرم تر باشد، رقم بالاتر است. جدول 12-4 روابط بین مقیاس های NLGI و شاخص های نفوذ ASTM (JIS)، شرایط سرویس گریس را نشان می دهد. (NLGI: موسسه ملی گریس روان کننده)

(۵) مخلوط کردن گریس های مختلف

از آنجایی که مخلوط کردن گریس های مختلف باعث تغییر خواص آنها می شود، گریس های مارک های مختلف را نباید مخلوط کرد.
اگر نمی توان از اختلاط اجتناب کرد، باید از گریس های حاوی همان غلیظ کننده استفاده کرد. حتی اگر گریس های مخلوط حاوی غلیظ کننده مشابه باشند، با این حال، اختلاط ممکن است به دلیل تفاوت در مواد افزودنی یا عوامل دیگر، اثرات نامطلوبی داشته باشد.
بنابراین لازم است اثرات یک مخلوط از قبل، از طریق آزمایش یا روش های دیگر بررسی شود.

چرا روانکار مناسب در دمای بالا اهمیت دارد؟

روانکارها نقش حیاتی در کاهش اصطکاک، خنک‌کاری و محافظت از قطعات مکانیکی دارند. در دماهای بالا، خصوصیات شیمیایی روانکارها می‌تواند تغییر کند و اگر روانکار مناسب استفاده نشود، ممکن است توانایی آن در روانکاری از بین برود. این موضوع می‌تواند باعث افزایش اصطکاک، سایش بلبرینگ، و در نهایت خرابی قطعات شود. بنابراین، انتخاب روانکاری که بتواند دماهای بالا را تحمل کند، برای بلبرینگ‌ها ضروری است.

روغن کاری

برای روان‌کاری، یاتاقان‌ها معمولاً از روغن‌های معدنی بسیار تصفیه شده استفاده می‌کنند که پایداری اکسیداسیون عالی، اثر ضد زنگ زدگی و استحکام بالای فیلم دارند. با این حال، با تنوع بلبرینگ، روغن های مصنوعی مختلفی مورد استفاده قرار گرفته اند. این روغن‌های مصنوعی حاوی افزودنی‌های مختلف (بازدارنده‌های اکسیداسیون، ضد زنگ، عوامل ضد کف و غیره) برای بهبود خواص خاص هستند.
روغن های روان کننده معدنی بر اساس کاربرد در JIS و MIL طبقه بندی می شوند.

انتخاب بهترین نوع روانکار در بلبرینگ

روغن روش ایده آل برای روانکاری است. با این حال ، برای بسیاری از برنامه ها عملی نیست. چندین نوع سیستم روغنکاری روغن وجود دارد.

• روش روانکاری حمام روغن یک روش ساده برای تامین روانکاری بیرینگ با قرار دادن بلبرینگ در محفظه ای مهر و موم شده است که تا وسط پایین ترین اجزای غلتنده پر شده است. این به حداقل تعمیر و نگهداری غیر از بررسی سطح روغن و همچنین بررسی های معمول برای آلودگی نیاز دارد. انتخاب روانکاری حمام روغنی برای کاربردهای با سرعت پایین مناسب است. سیستم های روانکاری سطح ثابت سطح مشخصی از روان کننده را در نشیمنگاه حفظ می کنند.
• روانکاری به روش پاشیدن روغن در گیربکس ها و دیگر کاربردهای کم سرعت استفاده می شود که در آن یک چرخ دنده یا قطعه مکانیکی دوار روغن را روی بیرینگ می پاشند. این روش برای کاربردهای با سرعت بالا توصیه نمی شود.
• سیستم روانکاری با چرخش روغن ، سیستم های روانکاری حلقه بسته هستند که روغن را از یک پمپ از طریق بیرینگ از طریق سیستم لوله کشی به گردش در می آورند. روغن از بیرینگ خارج شده و به مخزن ذخیره برمی گردد و در آنجا سرد می شود. سیستم های گردش روغن برای کاربردهای با سرعت بالا مناسب هستند.
• روانکاری روغن-هوا یک روش در انتخاب روانکاری روغن است که در آن قطرات کوچک روغن در فواصل زمانی مشخص در یک جریان ثابت هوا که به سمت بلبرینگ هدایت می شود ، اندازه گیری می شوند. این امر به طور مداوم روغن را برای بیرینگ در کاربردهای با سرعت بالا مانند دوک های نخ ریسی ماشین ابزار فراهم می کند. سیستم های روغن-هوا برای کاربردهای با سرعت بالا مناسب هستند. روانکاری مستقیم روغن-هوا نوعی روغن-هوا برای سرعتهای بالا است که در آن روانکاری از طریق دهانه حلقه بیرینگ بیرونی مستقیما به سطح مسیر غلتس بلبرینگ هدایت می شود.
• سیستم روانکاری بخار روغن روغن معلق شده را در حجم هوای تحت فشار معلق می کند تا حفره ای از غبار روغن پر شود. از آنجا که این روش کمتر از یک سیستم روغن-هوا هدایت می شود ، یک خط تغذیه می تواند بیرینگ های متعدد را روغن کاری کند.
• روانکاری جت روغن ( که در انتخاب روانکار به آن تزریق روغن نیز گفته می شود ) برای کاربردهای با سرعت بالا مانند بلبرینگ موتور جت است. یک یا چند نازل یک جریان ثابت روغن روانکاری تحت فشار را مستقیما به بیرینگ ارائه می دهد. سرعت روغن باید به حدی بالا باشد که تلاطم اطراف بیرینگ دوار را بشکند.
• روغن کاری قطره روغن قطرات اندازه گیری شده روغن را مستقیما در فواصل معین به بیرینگ می دهد. ممکن است از قطره روغن در برنامه های با سرعت بالا استفاده شود ، اما آزمایش باید انجام شود تا اطمینان حاصل شود که روغن در واقع می تواند به سطح بیرینگ برسد. روغن-هوا برای کاربردهای با سرعت بالا نسبت به قطره-روغن ترجیح داده می شود.

ویژگی‌های بهترین روانکار برای بلبرینگ با تحمل دمای بالا

1. مقاومت حرارتی بالا: مهم‌ترین ویژگی روانکارهایی که برای بلبرینگ‌های دما بالا طراحی شده‌اند، مقاومت حرارتی آن‌هاست. این روانکارها باید توانایی حفظ خصوصیات خود در دماهای بالا را داشته باشند و از اکسیداسیون یا تخریب حرارتی جلوگیری کنند.
2. پایداری شیمیایی: روانکارهایی که برای دماهای بالا به کار می‌روند، باید از نظر شیمیایی پایدار باشند و با اجزای بلبرینگ واکنش نشان ندهند. این موضوع به جلوگیری از ایجاد خوردگی و سایش کمک می‌کند.
3. ویسکوزیته مناسب: انتخاب ویسکوزیته مناسب نیز یکی از عوامل کلیدی در انتخاب روانکار برای دماهای بالا است. روانکار باید ویسکوزیته‌ای داشته باشد که در دمای بالا، همچنان قابلیت روانکاری و حفظ لایه محافظتی خود را حفظ کند.

انتخاب روانکار گریس برای روغنکاری بیرینگ ها

گریس یک محصول نیمه مایع نسبتا جامد از یک عامل ضخیم کننده است که با یک روان کننده ترکیب می شود. روان کننده ممکن است یک روغن معدنی ، استر ، استر آلی ، گلیکول یا سیلیکون باشد. عامل ضخیم کننده ممکن است صابون (لیتیوم ، سدیم ، باریم ، کلسیم یا استرانسیوم ) ، غیر صابون غیر آلی ( میکروژل ، کربن سیاه یا سیلیس ژل) یا صابون آلی ( ترکیب اوره ، ترفتالات یا رنگ آلی ) باشد.

بیشتر گریس های بلبرینگ از یک ماده غلیظ کننده صابون با یک روغن نفتی تشکیل شده است. گریس های دارای لیتیوم به دلیل مقاومت در برابر آب و عملکرد در دماهای بالا و پایین بسیار محبوب به عنوان گریس بلبرینگ هستند. گریس های متشکل از مایعات روان کننده مصنوعی در محدوده دمای بسیار پایین و بالا به خوبی عمل می کنند.

• روغن‌های حرارتی: روغن حرارتی یکی از بهترین گزینه‌ها برای روانکاری بلبرینگ‌ها در دماهای بالا است. این روغن‌ها به‌طور خاص برای تحمل دماهای بالا طراحی شده‌اند و در صنایع مختلف مانند فولاد، شیشه‌سازی و پتروشیمی استفاده می‌شوند. روغن‌های حرارتی معمولاً دارای پایداری حرارتی بالا، مقاومت در برابر اکسیداسیون، و توانایی حفظ ویسکوزیته در دماهای بالا هستند. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که روغن‌های حرارتی به عنوان یکی از بهترین روانکارها برای بلبرینگ‌های با تحمل دمای بالا مطرح شوند.
• گریس‌های صنعتی: گریس‌های صنعتی که برای دماهای بالا طراحی شده‌اند، ترکیبی از روغن پایه و مواد غلیظ‌کننده خاص هستند که مقاومت خوبی در برابر حرارت دارند. این گریس‌ها می‌توانند در دماهای بسیار بالا عمل کرده و در عین حال از ورود آلودگی‌ها به بلبرینگ جلوگیری کنند. گریس‌های صنعتی معمولاً برای بلبرینگ‌هایی که در محیط‌های پرتنش و با ارتعاش بالا کار می‌کنند، گزینه مناسبی هستند، زیرا می‌توانند علاوه بر تحمل دما، از بلبرینگ‌ها در برابر فشارها و شوک‌های مکانیکی نیز محافظت کنند.
• روغن‌های مصنوعی (Synthetic Oils): روغن‌های مصنوعی نیز یکی از گزینه‌های محبوب برای بلبرینگ‌های دما بالا هستند. این روغن‌ها دارای ترکیبات شیمیایی خاصی هستند که می‌توانند در دماهای بالا پایداری خود را حفظ کنند. روغن‌های مصنوعی معمولاً مقاومت بیشتری نسبت به روغن‌های معدنی دارند و در شرایط سخت و دماهای بالا کارایی بهتری از خود نشان می‌دهند.

روانکاری خشک

روان کننده های خشک در محیط هایی استفاده می شوند که گریس یا روغن گزینه مناسبی نیستند. آنها اصطکاک بین سطوح بیرینگ را کاهش می دهند و قابل شستشو نیستند. در حین کار نیازی به روغن یا منبع روانکاری دیگر ندارند. بلبرینگ ها را می توان با یک روان کننده خشک خریداری کرد یا می توان پس از خرید آن را روی یک ساچمه یا غلتک استاندارد استفاده کرد. برخلاف روغن و گریس ، اکثر کاربران نهایی توانایی اعمال روان کننده های خشک را ندارند ، بنابراین این معمولا فرآیندی است که برون سپاری می شود.

غشای یکپارچه

غشای یکپارچه ، یک روان کننده خشک ، یک پوشش غیر سیال است که روی سطوح بیرینگ اعمال می شود. این برای موارد شدید که استفاده از روغن یا گریس امکان پذیر نیست در نظر گرفته شده است. دو نوع رایج از روان کننده های غشاهای یکپارچه گرافیت و دی سولفید مولیبدن (MoS2) هستند. نیترید بور و پلی تترافلورو اتیلن (PTFE) نیز از جمله روان کننده های خشک محسوب می شوند.

روغن یکپارچه

روان کننده روغن یکپارچه ، شکل نسبتا جدیدی از روانکاری خشک ، یک ماده پلیمری متخلخل است که به شکل بلبرینگ قالب گیری شده و با روغن پر می شود تا تمام فضاهای آزاد بیرینگ را به طور کامل پر کند. بیرینگ هایی با روغن یکپارچه مادام العمر روانکاری می شوند و نیازی به روانکاری ندارند. همچنین برای کاربردهای شدید مناسب هستند که در آنها استفاده از گریس یا روغن امکان پذیر نیست.

نتیجه‌گیری

انتخاب روانکار مناسب برای بلبرینگ‌هایی که در دماهای بالا کار می‌کنند، از اهمیت حیاتی برخوردار است. روغن‌های حرارتی و گریس‌های صنعتی از جمله بهترین روانکارها برای این شرایط هستند. این روانکارها به دلیل مقاومت بالا در برابر حرارت و پایداری شیمیایی، می‌توانند عمر مفید بلبرینگ‌ها را افزایش داده و از خرابی‌های ناشی از دماهای بالا جلوگیری کنند.

بنابراین، با انتخاب صحیح روانکار، می‌توانید از عملکرد بهینه دستگاه‌ها و کاهش هزینه‌های نگهداری و تعمیرات اطمینان حاصل کنید.