โหลดแบริ่ง: แนวเรเดียลกับแกน

ในพื้นที่ที่ซับซ้อนของเครื่องจักรและตลับลูกปืนการทำความเข้าใจความสามารถในการโหลดของตลับลูกปืนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทำงานที่มีประสิทธิภาพและความทนทานในระยะยาวของเครื่องจักร โหลดแบริ่งที่ไม่ถูกต้องอาจนำไปสู่ความล้มเหลวอย่างรุนแรงอันตรายความปลอดภัยการหยุดทำงานที่มีราคาแพง ฯลฯ ภาระการแบกน้อยเกินไปสามารถนำไปสู่ความล้มเหลวในช่วงต้นการหยุดทำงานการซ่อมแซมและความเสี่ยงด้านความปลอดภัยในขณะที่ภาระมากเกินไปอาจนำไปสู่ความร้อนสูงเกินไปการสึกหรอและการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้น 

ดังนั้นเมื่อผู้คนเลือกตลับลูกปืนจึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องพิจารณาผลกระทบของขนาดโหลดแบริ่งต่ออายุการใช้งานและประสิทธิภาพตามสภาพการทำงานเฉพาะของอุปกรณ์เครื่องจักรกลและตรวจสอบให้แน่ใจว่าแบริ่งสามารถทนต่อโหลดรัศมีและแกนตามแนวแกนที่สอดคล้องกัน

จากนั้น บริษัท แบริ่ง LNB จะเจาะลึกและแนะนำความรู้พื้นฐานของการรับภาระในรายละเอียดเพื่อช่วยให้ลูกค้าเลือกแบริ่งที่เหมาะสมได้ดีขึ้น

ภาระแบริ่งคืออะไร?

1. นิยามโหลดแบริ่ง

โหลดแบริ่งคือแรงหรือแรงดันที่ทำอยู่บนแบริ่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งมันเป็นแรงที่ผ่านองค์ประกอบกลิ้งบางส่วนหรือทั้งหมดส่งจากวงแหวนแบริ่งหนึ่งไปยังวงแหวนแบริ่งอื่นโดยทั่วไปโหลดจะทำหน้าที่เป็นครั้งแรกบนเพลาจากนั้นจะถูกส่งไปยังวงแหวนด้านในของแบริ่งและในที่สุดก็มาถึงวงแหวนด้านนอก

ตลับลูกปืนสามารถทนต่อการโหลดต่าง ๆ รวมถึงโหลดรัศมีโหลดตามแนวแกนโหลดคอมโพสิตโหลดแบบแรงเหวี่ยง ฯลฯ ทั้งสองประเภทที่พบมากที่สุดคือโหลดรัศมีและโหลดตามแนวแกนซึ่งเป็นจุดสนใจของบทความนี้

มีหลายปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อขนาดและทิศทางของภาระเช่นความเร็วของอุปกรณ์น้ำหนักของอุปกรณ์การเร่งความเร็วและการชะลอตัวของอุปกรณ์การกระแทกและการสั่นสะเทือนของอุปกรณ์ ฯลฯ นอกจากนี้อุณหภูมิและการหล่อลื่นการจัดตำแหน่งที่ไม่เหมาะสมการติดตั้งหรือการบำรุงรักษา

2. แบริ่งโหลดประเภท

(1) โหลดรัศมี 

โหลดรัศมีเป็นโหลดที่ตั้งฉากกับแกนแบริ่งมันทำหน้าที่บนวงแหวนรอบนอกของแบริ่ง แบริ่งโหลดรัศมีได้รับการออกแบบมาเพื่อจัดการกับแรงภายนอกที่ทำหน้าที่อุปกรณ์ขณะหมุน กองกำลังเหล่านี้มาจากน้ำหนักของอุปกรณ์เองหรือแรงกดดันจากภายนอกที่ผลักเข้าไปจากด้านข้าง

(2) โหลดตามแนวแกน 

การโหลดตามแนวแกนหรือที่เรียกว่าโหลดแรงขับเป็นโหลดที่ทำหน้าที่ตามแกนแบริ่ง แบริ่งโหลดตามแนวแกนส่วนใหญ่จะใช้เพื่อพกพาแรงขับที่เกิดจากแรงตามแนวแกน

(3) โหลดคอมโพสิต 

การโหลดแบบผสมคือการรวมกันของโหลดรัศมีและโหลดตามแนวแกน ในสภาพการทำงานจริงตลับลูกปืนจำนวนมากจำเป็นต้องรับภาระในหลายทิศทาง

(4) โหลดแบบไดนามิก 

โหลดแบบไดนามิกหมายถึงโหลดที่เปลี่ยนแปลงด้วยความถี่ของการหมุนหรือการสั่นสะเทือน โดยทั่วไปภาระของแบริ่งจะเปลี่ยนไปเสมอเมื่อเวลาผ่านไประหว่างการเคลื่อนไหว

(5) โหลดคงที่

โหลดแบบคงที่ส่วนใหญ่มาจากน้ำหนักของอุปกรณ์เองหรือความดันคงที่ โหลดแบบคงที่เป็นภาระของแบริ่งเมื่ออยู่กับที่และไม่เคลื่อนไหว

(6) แรงกระแทก 

แรงกระแทกโหลดหมายถึงโหลดขนาดใหญ่ที่ใช้ในช่วงเวลาสั้น ๆ แบริ่งโหลดแรงกระแทกมักจะมีความต้องการสูงสำหรับวัสดุแบริ่งและโครงสร้างเพื่อรับมือกับแรงกระแทกที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว

(7) โหลดแบบแรงเหวี่ยง 

โหลดแบบแรงเหวี่ยงหมายถึงแรงขับภายนอกที่เกิดจากการหมุน เมื่อวงแหวนด้านในหมุนองค์ประกอบการกลิ้งพวกมันจะเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางตรง แต่วงแหวนด้านนอกจะต้องบังคับให้พวกเขาทำตามส่วนโค้งของแบริ่ง ปฏิสัมพันธ์นี้ก่อให้เกิดโหลดรัศมีแบบแรงเหวี่ยง ความเร็วสูงสุดของแอปพลิเคชันบางครั้งก็ถูก จำกัด ด้วยแรงเหวี่ยงที่แข็งแกร่งที่สร้างขึ้น

3. การคำนวณแบริ่งโหลด

โดยปกติแล้วผู้คนสามารถคำนวณความสามารถในการโหลดแบริ่งผ่านวิธีการรวมถึงแคตตาล็อกผู้ผลิตแบริ่งเครื่องคิดเลขออนไลน์การวิเคราะห์องค์ประกอบไฟไนต์ (FEA) ฯลฯ สำหรับกระบวนการเลือกแบริ่งการคำนวณโหลดแบริ่งเป็นส่วนสำคัญ การคำนวณโหลดที่ถูกต้องสามารถมั่นใจได้ว่าแบริ่งมีอายุการใช้งานและความน่าเชื่อถือที่เพียงพอ

โหลดรัศมีคืออะไร?

1. คำจำกัดความโหลดรัศมี

โหลดรัศมีเป็นหนึ่งในประเภทโหลดแบริ่งทั่วไป โดยทั่วไปแล้วมันเป็นแรงตั้งฉากไปยังแกนหมุนของตลับลูกปืนซึ่งมักจะทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางของวงแหวนทั้งด้านในและด้านนอกของแบริ่ง ภายใต้โหลดรัศมีวงแหวนภายในและภายนอกของแบริ่งเคลื่อนที่เมื่อเทียบกับกันและกันซึ่งนำไปสู่การเกิดแรงเสียดทานหรือการเลื่อนแรงเสียดทานภายในตลับลูกปืน 

ในระหว่างกระบวนการรับภาระรัศมีองค์ประกอบการกลิ้งจะนำแรงจากด้านข้าง ในกรณีนั้นมันอาจนำไปสู่การดัดแบรนด์การเปลี่ยนรูปหรือแทนที่ เมื่อโหลดรัศมีเพิ่มขึ้นความเครียดในจุดนั้นก็เช่นกัน หากแรงมีขนาดใหญ่เกินไปมันจะเร่งการสึกหรอและความเหนื่อยล้าของแบริ่งเพิ่มความล้มเหลวหรือความเสียหายต่อแบริ่ง 

ดังนั้นในการออกแบบและทำงานกับตลับลูกปืนจะต้องให้ความสนใจอย่างมากกับขนาดและการกระจายของโหลดรัศมี การเลือกประเภทแบริ่งที่ถูกต้องเพื่อให้เหมาะกับภาระใด ๆ ที่ได้รับสามารถช่วยให้มั่นใจได้ว่าเครื่องจักรและอุปกรณ์ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือและราบรื่น

2. แอปพลิเคชันโหลดรัศมี

โหลดรัศมีมักจะใช้ในการออกแบบและการทำงานของชิ้นส่วนที่หมุนซึ่งมีการใช้งานที่สำคัญในอุปกรณ์เครื่องจักรกลหลายตัว

ตัวอย่างเช่นล้อรถยนต์, เพลาเครื่อง, มอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า, กล่องเกียร์, ระบบสายพานลำเลียง, ระบบกันสะเทือนของยานพาหนะ ฯลฯ การควบคุมโหลดรัศมีในระบบเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์และยืดอายุการใช้งาน

3. การคำนวณโหลดรัศมี

พวกเขาอนุญาตให้ชิ้นส่วนหมุนหรือเคลื่อนไหวทำงานได้อย่างราบรื่นและควบคุม เพื่อให้แน่ใจว่าตลับลูกปืนคงอยู่และดำเนินการได้อย่างน่าเชื่อถือเป็นสิ่งสำคัญในการคำนวณโหลดที่พวกเขาจะจัดการได้อย่างแม่นยำ การได้รับสิทธินี้ช่วยป้องกันการสึกหรอก่อนวัยอันควรหรือความล้มเหลวทำให้เครื่องจักรทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ต่อไปนี้เป็นสูตรพื้นฐานสำหรับการคำนวณโหลดรัศมีบนตลับลูกปืน:

f_r = p_r + f_a

บันทึก:

F_R คือโหลดรัศมี (N หรือ LBF)

P_R คือโหลดรัศมีบริสุทธิ์ (N หรือ LBF)

F_A คือการโหลดตามแนวแกน (N หรือ LBF)

โปรดทราบว่าในบางกรณีปัจจัยอื่น ๆ อาจต้องพิจารณาเมื่อคำนวณโหลดรัศมีเช่นโหลดแบบไดนามิกโหลดคงที่และโหลดโมเมนต์

4. แบริ่งที่เหมาะสมสำหรับโหลดรัศมี

ตลับลูกปืนร่องลึก 

แบริ่งลูกบอลสัมผัสเชิงมุม 

ตลับลูกปืนลูก 

ตลับลูกปืนลูกกลิ้งทรงกระบอก 

ตลับลูกปืนลูกกลิ้งเข็ม 

ตลับลูกปืนลูกกลิ้งทรงกลม 

ตลับลูกปืนบาง ๆ

Axial Load คืออะไร?

1. คำจำกัดความการโหลดตามแนวแกน

โหลดตามแนวแกนหรือที่เรียกว่าโหลดแรงขับหรือโหลดขนานคือแรงที่ทำหน้าที่ขนานกับแกน มันทำหน้าที่บนวงแหวนด้านในและด้านนอกของแบริ่ง การโหลดตามแนวแกนมักเกิดจากแรงขับหรือความตึงเครียด แรงนี้สามารถเป็นทิศทางเดียวหรือแบบสองทิศทาง ในคำง่ายๆการโหลดตามแนวแกนเป็นแรงที่ใช้ตามกึ่งกลางหรือแกนของบางสิ่งบางอย่าง

โหลดตามแนวแกนถูกส่งผ่านสนามแข่งและองค์ประกอบการกลิ้งของแบริ่ง การกระจายโหลดตามแนวแกนควรมีความสมดุลสำหรับประสิทธิภาพสูงสุดและอายุการใช้งานบริการจากแบริ่ง ตามหลักการแล้วการถ่ายโอนแรงจากการโหลดตามแนวแกนนั้นมีการกระจายอย่างสม่ำเสมอระหว่างองค์ประกอบการกลิ้งทั้งหมดดังนั้นจึงเป็นการกระจายการกระจายโหลดที่สมดุลซึ่งจะช่วยลดการสึกหรอและเพิ่มประสิทธิภาพของแบริ่งให้สูงสุด 

อย่างไรก็ตามสำหรับโหลดตามแนวแกนชดเชยปัจจัยต่าง ๆ รวมถึงการเยื้องศูนย์หรือการโหลดที่ไม่เท่ากันซึ่งทำให้สมดุลและเพิ่มความเครียดที่อาจทำให้เกิดการเสียรูปการโก่งงอหรือความล้มเหลวในช่วงต้นของโครงสร้างแบริ่ง

2. แอปพลิเคชันการโหลดตามแนวแกน

การโหลดตามแนวแกนนั้นเป็นที่แพร่หลายในหลาย ๆ สาขาเช่นเพลายานยนต์เครื่องยนต์เจ็ทเครื่องยนต์เครื่องบินแกนเครื่องมือเครื่องจักรกังหันลมเครื่องยนต์อากาศยานเครื่องยนต์ปั๊มคอมเพรสเซอร์ระบบไดรฟ์สกรู ฯลฯ

3. การคำนวณโหลดตามแนวแกน

ในการคำนวณความสามารถในการโหลดตามแนวแกนขนาดแบริ่งวัสดุและรูปทรงเรขาคณิตรวมถึงทิศทางการโหลดและขนาดจำเป็นต้องได้รับการพิจารณาและผู้ผลิตจำเป็นต้องให้คะแนนตลับลูกปืนตามสูตรและการทดสอบมาตรฐาน

สามารถคำนวณโหลดตามแนวแกน (F_A) โดยใช้สูตรต่อไปนี้:

f_a = p_a + f_r

บันทึก:

F_A คือการโหลดตามแนวแกน (N หรือ LBF)

P_A คือโหลดตามแนวแกนบริสุทธิ์ (N หรือ LBF)

F_R คือโหลดรัศมี (N หรือ LBF)

ในทำนองเดียวกันเช่นเดียวกับโหลดรัศมีปัจจัยอื่น ๆ อาจต้องพิจารณาเมื่อคำนวณโหลดตามแนวแกน

ข้อสังเกต:

ควรชี้ให้เห็นว่าสูตรเหล่านี้ง่ายขึ้นเพื่อให้พวกเขาสามารถประมาณการคร่าวๆสำหรับบางสถานการณ์ในขณะที่สถานการณ์ที่มีความซับซ้อนมากขึ้นโดยทั่วไป ในการใช้งานจริงการคำนวณโหลดแบริ่งมักจะซับซ้อนมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาการเยื้องศูนย์ตลับลูกปืนสัมผัสเชิงมุมหรือโหลดตัวแปร 

วิศวกรและนักออกแบบมักจะถอยกลับไปที่ซอฟต์แวร์หรือเครื่องมือเฉพาะที่พิจารณาโฮสต์ของปัจจัยต่าง ๆ รวมถึงการกระจายโหลดเรขาคณิตแบริ่งการหล่อลื่นและอายุการใช้งานที่ล้าเพื่อคำนวณโหลดแบริ่งอย่างแม่นยำและเลือกแบริ่งที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานของพวกเขา

นอกจากนี้ผู้ผลิตแบริ่งมักจะให้ข้อมูลการจัดอันดับโหลดและแนวทางการแนะนำเพื่อช่วยให้ลูกค้าเลือกแบริ่งที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะ

4. ประเภทแบริ่งเหมาะสำหรับการโหลดตามแนวแกน

ตลับลูกปืน

แบริ่งลูกกลิ้งแรงขับ

แบริ่งลูกบอลสัมผัสเชิงมุม (โดยมีเงื่อนไขว่าส่วนประกอบของแกนมีขนาดใหญ่)

บทสรุป

สุดท้ายลองทบทวนความแตกต่างหลักระหว่างโหลดรัศมีและโหลดตามแนวแกน ตารางต่อไปนี้สามารถให้การเปรียบเทียบที่ใช้งานง่ายมากขึ้นของโหลดรัศมีและแกนตามแนวแกน

รายการ	โหลดรัศมี	การโหลดตามแนวแกน
บังคับทิศทาง	ตั้งฉากกับแกน	ขนานกับแกน
บังคับ	กองกำลังรัศมีส่วนใหญ่	กองกำลังแกนส่วนใหญ่
การกระจายโหลด	กระจายแรงข้ามเส้นรอบวงของแบริ่ง	กระจายแรงตามแกนของแบริ่ง
แอปพลิเคชันทั่วไป	ล้อยานยนต์, เครื่องจักรหมุน, สายพานลำเลียง, มอเตอร์ไฟฟ้า, กระปุกเกียร์ ฯลฯ	การส่งสัญญาณเฮลิคอปเตอร์กังหันลมเกียร์เกลียว ฯลฯ
ตัวอย่างแบริ่ง	ตลับลูกปืนลูกปืนร่องลึกตลับลูกปืนลูกกลิ้งลูกปืนลูกกลิ้งทรงกระบอก ฯลฯ	ตลับลูกปืนลูกปืนแรงขับ, ตลับ
หลักการทำงาน	ทนต่อแรงในแนวตั้งและแรงเสียดทานที่ทำจากภายนอก	ทนต่อแรงอัดในทิศทางขนานกับแกน

เป็นที่น่าสังเกตว่าระบบเครื่องจักรกลหลายระบบทำงานร่วมกับโหลดรัศมีและแกนตามแนวแกนพร้อมกันในการปฏิบัติทางวิศวกรรม นอกจากนี้ยังมีตลับลูกปืนที่เหมาะสำหรับสถานการณ์เหล่านั้น ตัวอย่างเช่นตลับลูกปืนสัมผัสเชิงมุมสามารถรับทั้งโหลดรัศมีและแกนตามแนวแกนและพอดีกับสภาพแวดล้อมการหมุนความเร็วสูง แบริ่งลูกกลิ้งเรียวยังสามารถรับทั้งโหลดได้พร้อมกันและค้นหาแอปพลิเคชันที่แพร่หลายในระบบส่งกำลังยานยนต์แกนหมุนเครื่องมือเครื่องจักร ฯลฯ

โหลดรัศมีและแนวแกนหมายถึงแนวคิดที่สำคัญที่ใช้ในการทำความเข้าใจผลกระทบเชิงกลในระบบ ทั้งสองเป็นตัวแทนตามลำดับแรงแนวตั้งและแรงตามแกนที่ทำหน้าที่บนตลับลูกปืนและชิ้นส่วนเครื่องจักรกลอื่น ๆ ในการออกแบบหรือเลือกตลับลูกปืนหรือชิ้นส่วนที่หมุนได้อื่น ๆ เราต้องเลือกตามเงื่อนไขการโหลดประเภทที่เหมาะสมหากระบบคือการทำงานที่มั่นคงในระยะยาว

ที่ LNB Bearing เราสามารถช่วยลูกค้าของเราด้วยแบริ่งประเภทต่าง ๆ สำหรับความต้องการในการโหลดที่หลากหลาย ความรู้ระดับมืออาชีพและความมุ่งมั่นของแบริ่งคุณภาพสูงทำให้มั่นใจได้ว่าประสิทธิภาพที่ดีที่สุดและอายุการใช้งานของเครื่องขยาย