آموزش طراحی اجزا 2 : یاتاقانهای غلتشی

M. H. Rajani

عضو جدید
کاربر ممتاز
این عنوان سرفصلی از سرفصلهای درس طراحی اجزا 2 است. که در این تاپیک سعی میشه به اون پرداخته بشه.

منابعی که از روی اون تدریس می کنیم:

1 - طراحی اجزای ماشین (َشیگلی) ترجمه ایرج شادروان دانلود پسورد: www.babolnit.com
2 - طراحی اجزای ماشین(اسپاتز) ترجمه هدایت موتابی
3 - تئوری و مسائل طراحی ماشین (هال) ترجمه دکتر محمد حسن حجتی دانلود
4 - Machine Design Fundamental A practical approach , Hindeleh
5 - Mechanical Design - Peter Childs دانلود

البته نسخه هایی که برای دانلود گذاشته شده نسخه های زبان اصلیه. برای دریافت نسخه های پی دی اف فارسی پیام خصوصی بدید (اینجا خواهشا درخواست نذارید و فقط پیام خصوصی بدید تا بحث منحرف نشه






-------------------
 
آخرین ویرایش:

M. H. Rajani

عضو جدید
کاربر ممتاز
برای شروع

برای شروع

ما در این تاپیک فقط به یاتاقانهای غلطشی می پردازیم . یا همون یاتاقانهای ضد اصطکاکی.
Rolling Bearing or Anti Friction Bearing​
انواع مختلف این یاتاقانها:
Ball bearing or Role bearing یا همون بالبرینگ که یاتاقانهایی است که اکثر ذور و بر خودتون می بینید. ضمیمه 1 رو نگاه کنید متوجه می شید.

Taper Bearing یا یاتاقانهای مخروطی که در کتاب اسپاتز به اون اشاره نشده. ولی در کتاب شیگلی بهتر می تونید ببینید.


در این شکل یک مقطع از ballbearing رو می بینید. اینها جهت اشناییه. توصیه می کنم برای اشنایی با شکلهای مختلف یاتاقانها آشنا بشید قبل از شروع درس. برای اینکه یه دید کلی داشته باشید. بعدا با ریز همه یاتاقانها آشنا می شوید. از نظر محاسباتی میگم. ولی فعلا تو گوگل سرچ کنید شکلهای مختلف یاتاقاتها رو ببینید.

بد نیست بدونید یاتاقانهای اصطکاکی(Friction Bearing) هم وجود دارند که به اونا لغزشی(Sliding Bearing) هم می گن. در این درس ما به اونا نمی پردازیم. اما حیفه که واقعا یه سری چیزا رو نگیم. البته موکول به اینده می کنیم.

خوب یاتاقانها رو چجوری انتخاب کنیم؟
یا تاقانها برای تحمل باری معلوم طراحی و انتخاب می شوند.

خوب این بار معلوم یعنی چی؟ یکم فکر کنید بعدا ادامه رو بخونید:

یک یاتاقان باید باری رو تحمل کند. و این بار شرایطی دارد که ما باید بدانیم. پس ابتدا برای حل مساله به این سوال با توجه به معیارهای زیر جواب بدین
1 - میزان بار(کم - زیاد - متوسط)
2 - نوع بار (ساده، متناوب، شوک دار)
3 - امتداد بار (شعاعی، محوری ، ترکیبی)
4 - شرایط کاری: (نا میزانی، خروج از محور)

معمولا مسائل به این صورت است که با داشتن بار (معلوم بودن بار):
1- یک یاتاقان با عمر مشخص انتخاب می کنیم
2 - یا اینکه عمر یک یاتاقان معلوم را تعیین می کنیم.

در مورد یاتاقان لغزشی کمی در کتاب اسپاتز بحث شده. فقط در این حد بدونید که در این نوع یاتاقانها یک شفت درون یک استوانه قرار می گیرد که قطر داخلی استوانه کمی بزرگتر از قطر خارجی شفت است. این فاصله (اختلاف قطر ) معمولا با روغن یا گریس پر میشود.
مطابق شکل:


که قسمت نارنجی رنگ بین دو لوله روغن یا گریس است. همونجوری که می بینید به خاطر وزن شفت، ضخامت فیلم روغن در قسمت پایین خیلی کم است.
یه توضیح کلی راجه به یاتاقان لغزشی بود که بدونید چیه فقط. گفتم فعلا وارد هیچ جزئیاتی نمیشیم.
 

pinion

کاربر حرفه ای
کاربر ممتاز
با تشکر از شما دوست گرامی .

اما به نظر میاید در دوره ی کارشناسی 2 واحد با عنوان " طراحی یاتاقانها و روغنکاری " ارائه میگردد که بطور کامل به این مبحث پرداخته میشه .
 

M. H. Rajani

عضو جدید
کاربر ممتاز
سه نمودار جالب در کتاب Machine Design Fundamentals A practical approach - hindeleh بودش که حیفم اومد نذارم.
این رو ابتدا بگم که قراره تو این پست اینو متوجه بشیم که هیچ دیلیلی وجود نداره که یاتاقان غلطشی بر تر از یاتاقان لغزشی باشه. یعنی اینکه هر کدوم کاربرد خاص خودش رو داره و این درست نیست که بگیم یاتاقان لغزشی بهتر از باتاقان غلطشی است یا بالعکس
خوب این بحث رو به این صورت مطرح می کنیم:
مهمترین مشکل یاتاقان لغزشی یا مقاومت در مقابل شروع حرکته.
به دلیل اینکه به هنگام شروع حرکت همونطوری که در شکل پست قبلی دیدید ضخامت فیلم روغن در اطراف شفت یکسان توزیع نشده است.
اصولا یاتاقانهای لغزشی با افزایش سرعت ظرفیت بارشون (load capacity)زیاد میشه درست برعکس یاتاقانهای غلطشی که با افزایش سرعت ظرفیت بارشون کم می شه.
حالا چرا؟ چول یاتاقان غلطشی با غلطش یک گوی یا یک استوانه و یا یک مخروط روی دو سطح سر و کار داره و میشه گفت تحت بارگزاری خستگی(fatigue)قرار داره. با افزایش سرعت سیکل به تعداد بیشتری تکرار میشه و طبیعتا برای این نوع یاتاقانها سرعت زیاد باعث کاهش ظرفیت میشه.
اما در سرعتهای پایین مناسبترین گزینه است. تموم حرفایی که زدم رو تو نمودار زیر می تونین ببینین. محور عمودی ظرفیت بار و محور افقی سرعت است.
نمودار آبی رنگ رفتار یاتاقانهای غلطشی و نمودار قرمز رنگ رفتار یاتاقانهای لغزشی را نشان می دهد.



همونطوری که می بینید این دو یاتاقان مستقل از همند و هیچ معیاری نداریم که بگوییم کدان بهتر است. اما چون یاتاقانهای غلطشی معمولا به صورت آماده و پکیج وجود دارند و شما اونا رو می خری از بازار و بدون درد سر هستند در برخی مواقع ممکن است ارجح تر (بله می دونم ارجح درسته و ارجح تر حشو است!!!:razz:) خوب بگذریم. اهان داشتم میگفتم در موقعی دو منحنی در نمودار بالا با هم برخورد می کنند نقطه ای است که دو یاتاقان در یک سرعت مشخص دارای ظرفیت بار یکسانی هستند. یعنی می تونید از هردو استفاده کنید و معمولا در این شرایط یاتاقان غلطشی انتخاب مناسبتری خواهد بود.
نمودار دیگری هم هست که برای یاتاقانهای غلطشی و لغزشی مقدار ضریب اصطکاک (Coefficient of friction ) را بر حسب سرعت نشون داده. تحلیلش دیگه با خودتون حال ندارم تایپ کنم. س.ال داشتید بگید.


بحث دیگر حد عمر هر یاتاقان است که باز هم در کتاب Hindeleh نمودار جالبی وجود داره. حد عمر یاتاقنهای غلطشی بلبرینگ (گوی) رو با رولبرینگ(استوانه) می تونید مقایسه کنید.


این رو میخواد بگه این نمودار که بر اساس بار شعاعی و سرعت شفت ما می توانیم تا یک محدوده ای یاتاقان غلطشی استفاده کنیم و این یاتاقان غلطشی هم تا یک محدوده ای بلبرینگ میتونه باشه و از یک حدی به بعد باید رولبرینگ باشه.
می دونید که در بلبرینگ (گوی) فقط دو نقطه از گوی با سطوح درگیره و در رولبرینگ (استوانه) دو خط درگیره که باعث افزایش ظرفیت میشه.
 
آخرین ویرایش:

M. H. Rajani

عضو جدید
کاربر ممتاز
با تشکر از شما دوست گرامی .

اما به نظر میاید در دوره ی کارشناسی 2 واحد با عنوان " طراحی یاتاقانها و روغنکاری " ارائه میگردد که بطور کامل به این مبحث پرداخته میشه .

بله. اون جداس. این سرفصلی است که مربوط به طراحی 2 میشه.
 

M. H. Rajani

عضو جدید
کاربر ممتاز
خوب آخرین بحث رو هم بگم که مقدمات تموم بشه و از هفته بعد بریم سراغ جزئیات.
دوستان خوهشا از سوالات خوشون رو همینجا مطرح کنند.

ویژگی های مهم یاتاقانهای ضد اصطکاکی یا غلطشی: (Anti friction role bearing)
1 - استفاده از غلطش به جای لغزش
2 - اصطکاک کم (ضریب اصطکاک کمتر از 0.0001)
3 - ظرفیت بالا
4 - کارکرد آرام و بی سر صدا
5- شروع حرکت راحت (مقاومت در مقابل استارت حرکت محور ناچیز است)
6- اصول کار ساده و قابل فهم
7- راندمان بالا
8- نقش اساسی در کارکرد تجهیزات (مثلا حرکت یک هواپیمای چند میلیون دلاری وابسته به یک بلبرینگ چند دلاری است)
9- تلورانس های ساخت کم (0.0001)
10 - تکنولوژی ساخت بالا
11 - جنس فولاد کروم دار پرکاربرد عملیات حرارتی شده 52100
12 - امکان افزایش ظرفیت با افزایش شعاع مقدور است (در 5 کلاس ساخته می شوند)
13 -امکان افزایش ظرفیت با افزایش پهنا مقدور است
14 - امکان طراحی برای قابلیت اطمینان های مختلف
15 - معمولا به سیستم روانکاری نیازی ندارد
16 - قیمت مناسب
17 - کاملا استاندارد شده است
18 - با انتخاب مناسب امکان تحمل ترکیب بار محوری و شعاعی
19 - امکان تامین کمی خروج از محور وجود دارد .
20 - امکان انتخاب برای یک عمر مشخص.
 

M. H. Rajani

عضو جدید
کاربر ممتاز
دوستان در صورتی که این بحث مورد توجهتون قرار گرفته اعلام کنید. تا اگه راضی بودید از هفته بعد ادامه اش رو هم بگم.
با ارزوی توفیق برای همتون
 

M. H. Rajani

عضو جدید
کاربر ممتاز
معرفی واژه های مهم در یاتاقان

معرفی واژه های مهم در یاتاقان

خوب تصمیم گرفتم یاتاقان و بعدش هم اگر شد چرخدنده رو به طور کامل (البته چرخدنده در تاپیکی دیگر) براتون بنویسم.

بچه ها زیاد به عدد ها فکر نکنید. فقط سعی کنید واژه های سبز رنگ را بفهمید. هنوز در مرحله آشنایی با واژه ها هستیم.

اول بدونید که به قطر داخلی یاتاقان"بور" می گن (bore)

خوب یکی از مهمترین چیزهایی که باید بدونیم اینه که مفهوم عمر رو در یاتاقانها درک کنیم.

نکته: تعریف درستی از عمر یاتاقان در دسترس نیست.
یعنی کسی نمی تونه بگه که یک یاتاقان دقیقا چقدر عمر می کنه و بعد از چه مدت خراب می شه. اما ما یک چیز رو کی دونیم. عمری که 10 درصد یاتاقان ها در اون خراب می شن رو داریم که به اون (Rating Life) (بخونید ری تینگ لایف)میگن.

به عبارت بهتر به خاطر داشته باشید که عمر یاتاقان را بر حسب تعداد دور(تعداد دوران کامل) می سنجند. (Number of Revulotion)

خوب دوستان بدونید که Rating Life رو با L10 یا L90 نشون می دن. L10 رو که می دونید. اما حالا چرا L90? خوب معلومه دیگه چون که عمری است که در اون 90 درصد یاتاقان ها سالم می مونن.

یعنی شما اگر یک یاتاقان بر اساس Rating Life انتخاب کنی، احتمال خرابی یاتاقان (Probability of Fail) که با PF نمایش داده می شود برابر 0.1 است.

و به همین معنی قابلیت اعتماد R=0.90 است.

یک واژه مهم دیگر average Life است یا همون عمر متوسط:Lave که 5 برابر ratig Life است

L ave =L50 = 5*L90

اگه متوجه نشدی چی شد اینجا رو گوش کن!
ببین عمر متوسط قابلیت اعتماد کمتری داره نسبت به عمر متوسط. قابلیت اعتماد Rating Life چند بود؟ ..... 0.9 . خوب این یعنی چی؟ یعنی این که احتمال این که یاتاقان در عمری که براش حدس زدیم خراب بشه 10 درصده. خوب وقتی از عمر متوسط برای انتخاب یاتاقان استفاده می کنیم. مطمئنا عمری رو که برای یاتاقان در نظر می گیریم 5 برابر عمری است که یاتاقان را بر اساس Rating Life انتخاب می کردیم. پس زمانی رو که برای سالم موندن یاتاقان فرض کردیم 5 برابر حالت قبله. پس در نتیجه احتمال خرابی یاتاقان در عمر در نظر گرفته شده 50 درصد میشه.

ببینید این عمر ها عمر نهایی یاتاقان نیست. عمری است که شما برای یاتاقان فرض می کنید بر اساس Rating Life. چون Rating Life رو می دونیم از قبل. اما ممکنه یاتاقان به هر دلیلی دز همون 1 دور اول خراب بشه. و شما هیچ گناهی ندارین!!!!!

خاصیت یاتاقان اینه. یعنی واقعا غیر قابل پیش بینیه و فقط باید با احتمالات جلو رفت. اگر کار خیلی حساس باشه یاتاقان را بر حسب Rating Life انتخاب می کنیم و می توانیم این عمر را چمد برابر کنیم .اما همیشه حواسماب باید به احتمال باشد. مثلا اگر Rating Life یک یاتاقان 10000 دور باشه. و شما می خواید اونو انتخاب کنید باید اینو در نظر بگیرید که اگر طراحی شما بر اساس Rating Life باشه باید یاتاقان بعد از 10000 دور عوض بشه(حتی اگه سالم بود) ولی اگر طراحی شما بر اساس عمر متوسط باشه طبق حرفهایی که در بالا زده شد، می تونید بعد از 50000 دور عوض کنید (یعنی 5 برابر) اما احتمال خرابی یاتاقان 50 درصد میشه. اگه باز هم متوجه نشدید بگید تا توضیح بدم. مفهوم این چیزایی که گفتم رو باید درک کنید!!!! اگه اینو نفهمیدید جلو نرید.

آخرین نکته اینکه وقتی رینگ خارجی یاتاقان می چرخه و رینگ داخلی ثابته، عمر یاتاقان کمتر از حالتیه ک قطر داخلی می چرخه و قطر خارجی ثابته.

 
آخرین ویرایش:

M. H. Rajani

عضو جدید
کاربر ممتاز
حد بار پایه(basic Load Rating)
بار ساکن شعاعی و محوری ای که یاتاقان می تواند برای حد عمر یک میلیون دور چرخش حلقه داخلی (رینگ داخلی متحرک و رینگ خارجی ثابت) می توانند تحمل کنند. در کتب اسپاتز با C نمایش داده شده است.

رابطه ای داده شده در زیر که البته برای بلبرینگ هایی که قطر ساچمه هایشان بیش از یک اینچ نیست، صادق است.
C = fc (i cos a )^0.7 *Z^(2/3)*D^1.8

که a زاویه تماس اسمی است. زاویه بین خط اثر بار ساچمه و صفحه عمود بر محور یاتاقان (البته آلفاست!به دلیل کمبود امکانات a گذاشتیم!!:cry:)

i تعداد ردیف ساچمه ها در بلبرینگ

Z شماره ساچمه و D هم قطر ساچمه است که از جدول 9-2 استخراج می گردد.

fc مقدار ثابتی است که از جدول زیر و از طریق D cos a / dm محاسبه می شود.






برای اینکه بحث باز تر شود یک مثال از کتاب اسپاتز می حل می کنیم.

مثال: مقدار C (حد بار پایه) را برای یاتاقان رادیال شماره 207 حساب کنید.

چون یاتاقان رادیال است. پس طبیعتا a برابر صفر خواهد بود.

واسه حل ابتدا باید dm رو حساب کنیم.
dm = 0.5*(bore + outside diameter) sssssss

که همونجوری که قبلا هم اشاره شد، bore نام قطر داخلی یاتاقان و outside diameter هم قطر خارجی آن است. با مراجعه با جدول 9-2 ، در مقابل عدد 207 در ستون اول، مقدار bore و outside diameter را می خوانیم و در رابطه قرار می دهیم تا مقدار dm بدست آید:

dm = 0.5*(1.3780+ 2.8346) = 2.1063 in

مقدار D را 7/16 می خوانیم (از جدول 2-9) و با داشتن dm , a , D می تونیم مقدار کسر
D cos a / dm را محاسبه کنیم که برابر
0.4375/2.1063= 0.208 می باشد.
با داشتن این کسر مقدار fc از جدول 9-1 مقدار fc=4,550 بدت می آید.

از جدول 9-2 می توان Z را نیز استخراج کرد و که برای این مثال برابر 9 است.

حال همه چیز اماده است تا C بدست آید.


C = fc (i cos a )^0.7 *Z^(2/3)*D^1.8= 4'550*4.237*0.2258=4.440 lb

بار بدست آمده بار پایه یا بار لازم برای یک میلیون دور است.
دوستان این مثال رو حل کنید خودتون به بار دیگه تا مرور بشه.

ادامه در ادامه.....;)
 

M. H. Rajani

عضو جدید
کاربر ممتاز
اگر دو (یا چند) گروه بلبرینگ یا رولبرینگ F1 و F2 کار کنند، رابطه زیر بین Rating Life (تعداد دوری که بر اساس آن 10 درصد یاتاقان ها خراب میشوند) و بار وارده F بر قرار است. (دقت کنید که N در اینجا به معنی نیوتون نیست!!!) و تمام روابط در یاتاقان ها در مبنای اینچی است و باید تبدیل واحد انجام شود.

N1 * F1 ^ a =N2 * F2 ^ a=N3 * F3 ^ a=....=1000000 * C ^a

که مقدار a برای بلبرینگ ها: 3 و برای رولبرینگها 10/3 در نظر گرفته می شود.
مقدار C هم در پست قبلی بدست آوردیم. (حد بار پایه)
(می دونید که بلبرینگ از ساچمه تشکیل می شود و رولبرینگ از استوانه های فلزی. به پست های ابتدایی همین تاپیک مراجعه شود)

این بدین معنی است که ما اومدیم یک حد بار پایه در نظر گرفتیم. و گفتیم که فلان بلبرینگ در این بار طر یک میلیون دور، به احتمال 10 درصد خراب میشود (Rating Life اش یک میلیون دور برای حد بار پایه که اسمش را C گذاشتیم می باشد. بدونید C از جنس F است.) و بعد می آییم با این معادله بدست می آریم که حالا این یاتاقان تحت بار دیگری که اسمش F1 است چه Rating life ای داره . (یعنی به ازای چند دور چرخش تحت بار F1، با احتمال 10 درصد خراب می شه)

می توانیم بگوییم که N=60nL. :که N همون Rating Life است و n سرعت بر حسب دور بر دقیقه و L هم عمر بر حسب ساعت
---------------------------------------------------------------------
مثال2: فرض کنید عمر دورانی یاتاقان رادیال شماره 207 مربوط به مثال1 تحت سرعت 1500 rpm برابر با 500 ساعت باشد. در این صورت بار شعاعی آن چقدر باید باشد؟

از فرمول
N1 * F1 ^ a=....=1000000 * C ^a
استفاده می کنیم. C را در مثال قبل بدست آوردیم. a هم که برای بلبرینگ ها 3 است.
n برابر 1500 دور بر دقیقه
L =500 ساعت

با جاگذاری N=60nL. و جاگذاری در فرمول فوق F1 بدست می آید!
F1=1250 lb
---------------------------------------------------------------
البته در حالت واقعی و در صنعت عموما شما از شرکت های سازنده یاتاقان کاتالوگ هایی در اختیار دارید که موارد زیر را با شما می گوید و باید بر اساس اینها طراحی کنید:

مراحل کار به این صورت است که شما در فرمول بالا NR را برابر یک میلیون می گیرید. (همون Rating Life یا به قول دکتر شادروان در ترجمه کتاب شیگلی بار محک)
بعد هم بار شعاعی رو که قراره یاتاقانمون تحمل کنه رو F می نامیم. nD هم سرعت زاویه ای بر حسب دور بر دقیقه است که یاتاقانمون قراره تو اون کار کنه. و در نهایت LD رو هم که عمر مورد انتظار ما برای یاتاقانمونه بر حسب ساعت. یعنی تعداد ساعتی که دوس داریم یاتاقانمون کار کنه. البته هر مقداری رو که دوس داریم نه!! باید منطقی باشیم دیگه.!!!

با قرار دادن موارد فوق در فرمول زیر، می توانیم CR را حساب کرده و بر اساس
CR بدست آمده ، یاتاقان را از کاتالوگ انتخاب کنیم.

CR = F * ((LD *
nD*60)/( NR ))^1/a


 
آخرین ویرایش:

M. H. Rajani

عضو جدید
کاربر ممتاز
اعتماد پذیری

اعتماد پذیری

R اعتماد پذیری
L10 رو که می دونید Rating Life و L هم عمر مورد انتظار ماست.
L هم که عمر مورد نظر ماست(عمر مورد انتظار - عمری که هدف طراحی است)

با فرمول زیر می توان اعتماد پذیری را محاسبه کرد:


و یا می تونید از فرمول زیر استفاده کنید:


بحث بعدی ارتباط بین حد بار پایه، عمر و اعتماد پذیری است.



یعنی وقتی قرار است یاتاقانی انتخاب شود، که بر اساس اعتماد پذیری خاصی کار کند، با گذاشتن معلومات در فرمول بالا و بدست آمد CR، از روی کاتالوگ سازنده ها بر اساس CR ، یاتاقان انتخاب می کنیم.

یک نکته را دقت کنید
از اونجایی که هر میلمحور حداقل دو یاتاقان A , B و یا بیشتر دارد، رابطه اعتماد پذیری کل برابر است با
RA و RB هر کدوم اعتماد پذیری برای یاتاقان های A , B هستند. و R اعتماد پذیری کل سیستمه.
R = RA * RB
خوب ببینید اگه قرار باشه RA * RB برابر با R باشه به توجه به اینکه این R ها همگی بین صفر و یک هستن، پس طبیعتا تک تک RA , RB باید بزرگتر از R باشه تا حاصلضربشون برابر Rبشه.

چون خرابی یکی یا هردو یاتاقان به خرابی میل محور می انجامه. یعنی اگه یکیش خراب شد دیگه مهم نیست که دیگری خراب باشه یا سالمو مهم اینه که میلمحور کار نمی کنه.

دوم اینه که RA , RB را می تونیم جذر اعتماد پذیری سیستم(R) در نظر بگیریم. مثلا اگر اعتماد پذیری مود انتظار ما برای سیستم 0.990 باشد. اعتماد پذیری مورد انتظار برای هر یاتاقان باید رادیکال 0.990 که برابر 0.995 است باشد تا اعتماد پذیری مورد انتظار سیستم را تامین کند.
0.990 = 0.995 * 0.995

حالا یک مثال حل کنیم

مثال: یک یاتاقان (رولبرینگ) طراحی کنید که تحت بار شعاعی: 4kN به مدت 1200 ساعت با سرعت زاویه ای 600 دور بر دقیقه کار کند و قابلیت اعتماد R=0.90 و براساس Timken، به جای NR=10^6 ، مقدار 90*NR را در فرمول قرار می دهیم. یا به عبارت دیگر هرجا صحبت ازTimken شد، LR=3000hr و nR=500rpm می باشد. (شرکت Timken محصولاتش را بر اساس 90 میلیون دور استاندارد می کندیعنی حد بار پایه اش بر اساس 90 میلیون دور است. عمدا این مثال ذکر شد تا بدانید که اینها که می خونید فقط در حد آشناییه و باید دقت کنید سازنده ها بر چه اساسی محصولاتشان را استاندارد می کنند)

با جاگذاری ارقام در فرمول، به مقدار CR ای می رسیم و بر اساس آن از جدول یاتاقان انتخاب می کنیم.

فقط دقت کنید در این مثال،
a=10/3 چون رولبرینگ است
LD=1200hr
nD=500rpm
F=4kN
مقادیر را در فرمول بالا قرار می دهیم. و CR=5.86 kN به دست می آید.

 
آخرین ویرایش:

M. H. Rajani

عضو جدید
کاربر ممتاز
اثر بار محوری

اثر بار محوری

گاهی وقتا یاتاقان علاوه بر بار شعاعی نیاز است که بار محوری نیز تحمل کند.
خوب تمام روابطی که قبلا داشتیم همگی سر جمع بر اساس فقط بار شعاعی بدست آمده اند.

یک خبر خوب بهتون بدم و اون اینه که با معادل کردن برایند بار محوری و شعاعی با یک بار شعاعی فرضی به راحتی می توان برای این یاتاقانها نیز از فرمولهای قبلی استفاده کرد.

خوب.فرض کنید بار شعاعیFr و بار محوریFa داریم ، بار شعاعی معادل Fe نیز از بین دو معادله زیر انتخاب می شه. یعنی حاصل هر معادله که بزرگتر بود، اون می شه بار شعاعی:


که C ضریب مربوط به شوک یا ضربه ( که از هند بوک، کتاب و یا کاتالوگ) استخراج می گردد.
و V هم ضریب تصحیح اثر چرخش رینگ خارجی است.

چنانچه رینگ داخلی بچرخد و رینگ خارجی فیکس باشد V1=1 و اگر رینگ داخلی ثابت و رینگ خارجی بچرخد V1=1.2 می باشد.
برای یاتاقان های راستا پذیر ُSelf Aligninig چنین نیست و برای هر دو حالت V1=1 می باشد.

یادتان باشد بهترین مرجع کاتالوگ سازنده هاست. و به جداول کتاب نمی توان اکتفا کرد.

X ضریب بار شعاعی و Y ضریب بار محوری است. و با توجه به نوع یاتاقان و نیز میزان بار از جدول استخراج می گردد. جدولی که X و Y در آن وجود دارد در پست مربوط به حد بار پایه تحت عنوان جدول 9-1 آمده است.
در کتاب شیگلی جدول دیگری است که شما فقط با X و Y ای که با اندیس 2 امده اند کار داشته باشید:
در این جداول باید C0 را از جدول 2 - 11 بخونید. C0 رو محک بار ایستا می گن و C10 رو محک بار پویا
قطر سوراخ همون قطر داخلی یا Bore و OD هم قطر خارجی است. و موارد دیگری که در جداول هست. البته فکرتونو زیاد روی جداول شیگلی مشغول نکنید. به نظر من کتاب شیگلی کاملا Reader Enemy هستش. با ترجمه دکتر شادروان که دیگه واقعا کتابی است که در واقع دشمن خواننده است. !!!!!






یک نکته مهم.
در هر مساله ای حتما Pe1 و Pe2 را حساب کنید و حتما مقایسه را انجام دهید. تنبلی نکنید.
 
آخرین ویرایش:

M. H. Rajani

عضو جدید
کاربر ممتاز
مثال3

مثال3

یاتاقان 207، با سرعت 1200rpm تحت بار شعاعی Fr=400lb و بار محوری Fa=300lb قرار دارد. حلقه خارجی می گردد. بار با ضربه متوسط اعمال می گردد. عمر مورد انتظار متوسط چقدر است؟(L50)

اولین کاری که می کنیم این است که بار شعاعی معادل را بدست می آوریم. همانطور که گفته شد برای این دست یاتاقانها که هم تحت بار محوری و هم تحت بار شعاعی است. و فرمولهایی که داریم بر حسب بار شعاعی بدست آمده اند. پس بار شعاعی معادل را حساب می کنیم.

i=1 چون یاتاقان تک ردیفه است.
Z=9 از جدول 9-2 موجود در پست حد بار پایه.
D=0.4375in
C=4440از مثال 1 بدست آمد
X=0.56
V1=1.2 چون رینگ خارجی می گردد
C1=2 از جدول 9-3

ّFa/(iZD^2)= 300/1*9*0.4375^2 = 174.14

با مراجعه به جدول 9-1 برای مقدار بدست آمد در بالا تقریبا می توانیم Y را 1.5 بگیریم.
Pe1 = C1* V1 * Fr = 2 * 1.2 * 400 =960 lb
Pe2 = C1(X* V1 * Fr+Y * Fa) = 1440 lb
Pe=Max (Pe1 ,Pe2) =1440 lb

N=10^6 * C^3 / P^3 = 29313078.7
این Rating Life lماست. بر حسب دور. یعنی بعد از این مقدار دور به احتمال 10 درصد یاتاقان خراب می شود.
حالا می خواهیم همین Rating Life رو بر حسب ساعت بدست آوریم:
L10 = N / (60 * 1200) = 410 hr
L50 = 5* L10 = 2050 hr





 

M. H. Rajani

عضو جدید
کاربر ممتاز
یاتاقان تحت بار گذاری متغیر

یاتاقان تحت بار گذاری متغیر

خوب. در این جا به این نکته باید توجه کنید که عموما یاتاقانها همیشه با یک سرعت ثابت در طول زمان کارشان نمی چرخند. و ممکن است با سرعتهای متفاوت کار کنند. مثلا 50 ساعت با سرعت V1 و 3600 ساعت با سرعت V2 و همینطور سرعت های دیگر.
حتی بار اعمالی هم متغیر خواهد بود در برخی مواقع. مثلا 1000 دور با بار P1 و 4000 دور با بار P2و همینطور بارهای دیگر.

معادله زیر را در نظر بگیرید که به اون معادله مینر می گن:


در این معادله آلفا نسبت تعداد دوران بلبرینگ تحت بار مقطعی به تعداد دوران در کل سیکل است.

معادله ای داشتیم قبلا به صورت زیر:
N1=10^6 * C^3 / P1^3 و N2=10^6 * C^3 / P2^3 و الی آخر

با جاگذاری به جای N در معادله مینر خواهیم داشت (با ساده سازی:

البته اگه کمی با دقت کنی می بینی که مجموع آلفا ها باید برابر 1 باشه.
مثال بعدی را ببینید تا مطلب بهتر بازگو شود:



 

farzin1370

عضو جدید
خوب. در این جا به این نکته باید توجه کنید که عموما یاتاقانها همیشه با یک سرعت ثابت در طول زمان کارشان نمی چرخند. و ممکن است با سرعتهای متفاوت کار کنند. مثلا 50 ساعت با سرعت V1 و 3600 ساعت با سرعت V2 و همینطور سرعت های دیگر.
حتی بار اعمالی هم متغیر خواهد بود در برخی مواقع. مثلا 1000 دور با بار P1 و 4000 دور با بار P2و همینطور بارهای دیگر.

معادله زیر را در نظر بگیرید که به اون معادله مینر می گن:


در این معادله آلفا نسبت تعداد دوران بلبرینگ تحت بار مقطعی به تعداد دوران در کل سیکل است.

معادله ای داشتیم قبلا به صورت زیر:
N1=10^6 * C^3 / P1^3 و N2=10^6 * C^3 / P2^3 و الی آخر

با جاگذاری به جای N در معادله مینر خواهیم داشت (با ساده سازی:

البته اگه کمی با دقت کنی می بینی که مجموع آلفا ها باید برابر 1 باشه.
مثال بعدی را ببینید تا مطلب بهتر بازگو شود:




با سلام
بنده یه سوال داشتم
اگه یه بار ترکیبی بدهند و بخواهند از جداول خودمان یاتاقان غلتشی متناسب با ان انتخاب کنیم
ابتدا چطور یک یاتاقان انتخاب میکنیم تا محاسبات را از روی ان آغاز کنیم؟
 

farzin1370

عضو جدید
بيرينگها بر اساس نوع ساختمان و حركت نسبي اجزايشان، به دو گروه اصلي لغزشي و غلتشي تقسيم بندي مي شوند:
-1 بيرينگهاي لغزشي يا اصطكاكي ؛كه داراي سطحي يكپارچه بوده و شفت يا قطعه متحرك به روي آنها مي لغزد. اين بيرينگ ها معمولاً از يك پوسته و يك آلياژ نرم داخلي تشكيل مي شوند.
-2 بيرينگهاي غلتشي يا ضد اصطكاك؛ كه بطور كلي از دو عدد رينگ داخلي و خارجي و مجموعه اي از ساچمه ها تشكيل شده اند. ساچمه اين نوع بيرينگها كه در مسير مشخصي بين رينگها مي غلتند، به شكل هاي مختلف و با جنس هاي متنوعي ساخته مي شوند و توسط قفسه اي از هم جدا نگه داشته مي شوند، تا همواره فاصله آنها از هم ثابت مانده و از برخورد و تماس آنها با يكديگر جلوگيري شود
 

farzin1370

عضو جدید
از آنجا كه يكي از مهمترين وظايف بيرينگ ها تحمل بارهاي شعاعي و محوري مي باشد، بيرينگها را بر اساس باري كه تحمل مي كنند، به انواع شعاعي، محوري و تركيبي نيز طبقه بندي مي كنند. بدين صورت كه اگر بار وارد شده به تكيه استفاده مي شود و اگر بار radial گاه در راستاي شعاعي و عمود بر خط مركزي شفت باشد، از بيرينگهاي شعاعي يا استفاده مي شود. منشأ اين thrust وارده موازي يا در امتداد خط مركزي شفت باشد، آنگاه از بيرينگ هاي محوري يا بارهاي محوري معمولاً در اثر اختلاف فشار دو طرف روتور و يا ناشي از مؤلفه محوري نيروي چرخدنده هاي زاويه دار است كه در داخل گيربكس ها و يا مجموعه چرخدنده هاي انتقال قدرت بوجود مي آيد. البته در بيرينگ هايي كه بار تحمل مي كنند و اصطلاحاً كف گرد ناميده مي شوند، منشأ اين نيروها vertical محوري را در شفت هاي عمودي يا وزن روتور مي باشد. گاهي نيز بار هاي وارده بصورت تركيبي، در راستاي شعاعي و محوري اعمال مي شود كه در اين موارد از بيرينگ هايي استفاده مي شود كه بتوانند بارهاي تركيبي را تحمل كنند. به عبارت ديگر يك بيرينگ اعم از
اينكه غلتشي يا لغزشي باشد در يكي از اين سه دسته نيز قرار داده مي شود؛ اما اصلي ترين طبقه بندي بيرينگ ها همان تقسيم بندي به دو نوع لغزشي و غلتشي مي باشد
 

farzin1370

عضو جدید
برخي از مزاياي بيرينگهاي لغزشي نسبت به بيرينگهاي غلتشي عبارتند از:
- در صورت انجام روانكاري مناسب، در سرعتهاي بالا توانايي تحمل بار بيشتري را نسبت به انواع بيرينگهاي غلتشي
دارند.
- طول عمر بيشتري دارند.
- به فضاي شعاعي كمتري نياز دارند.
- در هنگام كار، سر و صداي كمتري ايجاد مي كنند.
- احتمال آسيب ديدن آنها بر اثر نفوذ مواد آلاينده كمتر است و در برابر شرايط پيش بيني نشده ي اضافه بار و ضربات
ناگهاني، مقاومت بهتري از خود نشان مي دهند.
- چنانچه از جنس مناسب ساخته شده باشند، قادر خواهند بود در داخل سيال مورد پمپاژ كار كنند و با همان سيال،
روانكاري و خنك كاري شوند.
از مهمترين معايب بيرينگ هاي لغزشي نسبت به بيرينگ هاي غلتشي نيز، ضريب اصطكاك بالاي آنها در آستانه
حركت مي باشد، بطوريكه اين امر موجب اتلاف بيشتر انرژي در شروع راه اندازي مي شود و دماي روانسازها را به قدري
افزايش مي دهد كه نصب سيستم هاي خنك كاري را نيز اجتناب ناپذير مي سازد. همچنين اين بيرينگ ها گران قيمت
تر از بيرينگ هاي غلتشي بوده و هزينه نگهداري آنها بالاتر است
 

farzin1370

عضو جدید
مهمترين مزاياي بيرينگهاي غلتشي نسبت به بيرينگهاي لغزشي نيز عبارتند از:
- نياز به گشتاور راه اندازي كمتري دارند .
- چون فضاي كمي را در امتداد محور اشغال مي كنند، مي توان محور را كوتاه تر در نظر گرفت.
- سايش در آنها كمتر و در نتيجه حرارت زيادي توليد نمي كنند و اگر خراب شوند با سر و صدايي غيرعادي، بروز
اشكال را اعلام مي كنند.
- تعويض روانساز بدليل ضريب اصطكاك كم، به دفعات بسيار كمتري نسبت به بيرينگهاي لغزشي مورد نياز است.
- در محدوده درجه حرارت هاي وسيعي كاربرد دارند.
از جمله مهمترين معايب اين بيرينگ ها نسبت به بيرينگ هاي لغزشي نيز مي توان به مشكل تر بودن نصب و جاگذاري
و حساس تر بودن به ميزان روانساز اشاره كرد. همچنين به دليل حركات غلتشي، ساچمه ها، رينگ ها و عناصر غلتشي
همواره در معرض تنش هاي متناوب و سريع مي باشند كه اين امر معمولاً باعث بروز عيوب ناشي از خستگي مي شود
 

farzin1370

عضو جدید
بيرينگهاي لغزشي از دو قسمت اصلي پوسته و آلياژ نرم داخلي تشكيل شده اند.
پوسته معمولاً از جنس هاي چدن، فولاد و يا برنز در انواع يك يا چند تكه ساخته مي شود كه وظيفه آن تحمل
نيروهاي بزرگ مي باشد. پوسته هاي چند تكه براي استفاده در محورهاي بسيار سنگين و با قطر زياد كاربرد دارند، زيرا در مقايسه با بيرينگهاي يك تكه، آسان تر بر روي محور نصب يا تعويض مي شوند. پوسته بيرينگ هاي لغزشي براي تحمل بارهاي سنگين روي يك محفظه سيلندري شكلِ صلب، به نام هوزينگ، نصب و ثابت مي شود كه وظيفه آن، تثبيت بيرينگ و رساندن روغن به آن مي باشد.
 

farzin1370

عضو جدید
بيرينگهاي لغزشي از دو قسمت اصلي پوسته و آلياژ نرم داخلي تشكيل شده اند.
پوسته معمولاً از جنس هاي چدن، فولاد و يا برنز در انواع يك يا چند تكه ساخته مي شود كه وظيفه آن تحمل
نيروهاي بزرگ مي باشد. پوسته هاي چند تكه براي استفاده در محورهاي بسيار سنگين و با قطر زياد كاربرد دارند، زيرا در مقايسه با بيرينگهاي يك تكه، آسان تر بر روي محور نصب يا تعويض مي شوند. پوسته بيرينگ هاي لغزشي براي تحمل بارهاي سنگين روي يك محفظه سيلندري شكلِ صلب، به نام هوزينگ، نصب و ثابت مي شود كه وظيفه آن، تثبيت بيرينگ و رساندن روغن به آن مي باشد.
 

farzin1370

عضو جدید
آلياژ نرم داخلي نيز به روشهاي مختلف به سطح داخلي پوسته چسبانده ميشود و با جنس هاي مختلفي نظير بابيت ، گرافيت، روي، آلومينيوم، مس و برنج موجود مي باشد. معمولاً طراح يا سازنده بيرينگ، تركيب شيميايي و پارامترهاي ابعادي اين آلياژ را با در نظرگرفتن محل استفاده، فشار و بار اعمالي، تعداد دور، دماي كاركرد و اولويت بندي خواص مكانيكي مورد انتظار، تعيين مي كند. رايجترين آلياژ مورد استفاده در اين بيرينگها، بابيت مي باشد كه در واقع تركيبي از فلزات مس، قلع، سرب، روي و آنتيموان است
 

farzin1370

عضو جدید
بال بيرينگ ها به چهار دسته كلي شيار عميق، تماس زاويهاي ، خود تنظيم و كف گرد تقسيم بندي مي شوند
 

Similar threads

بالا