تفاوت بلبرینگ و رولبرینگ در چیست؟

در صنایع برای جلوگیری از سایش دو سطح که دارای حرکت نسبی هستند از انواع یاتاقان Bearing (برینگ) استفاده می شود. بلبرینگ و رولبرینگ دو مورد از پر کاربرد ترین نوع یاتاقان های صنعتی هستند که برای جلوگیری از سایش دو سطح که نسبت به یکدیگر حرکت دورانی دارند مورد استفاده قرار می گیرند. در واقع از بلبرینگ و رولبرینگ در اتصال شافت ها و محور های دوار استفاده می شود. البته بلبرنیگ و رولبرینگ تنها نوع یاتاقان ها نبوده و یاتاقان های پیچ و مهره ای، بال اسکرو و واگن ریل ها نیز اشکال مختلف دیگری از یاتاقان ها محسوب می شوند. در زیر به صورت اجمالی به معرفی انواع یاتاقان ها می پردازیم.

• بلبرینگ Ball bearing: بلبرینگ ها پر کاربرد ترین نوع یاتاقان ها هستند. در داخل بلبرینگ از ساچمه تنها به شکل کروی استفاده می شود. بدنه بلبرینگ ساچمه و قفسه (محل قرارگیری ساچمه) را بصورت ثابت داشته و اغلب بلبرینگ ها از رینگ ، کونس یا طوقه بیرونی نیز استفاده می کنند. بلبرینگ ها در دو نوع اصلی بلبرینگ های شعاعی برای اتصال بر روی شافت های افقی (80% کل شافت های ماشین های صنعتی) و بلبرینگ های محوری برای اتصال بر روی شافت های عمودی طراحی می شوند. بلبرینگ های شعاعی شامل بلبرینگ کف گرد Deep groove ball bearing، بلبرینگ تماس زاویه ای Angular contact ball bearing ، بلبرینگ خود تنظیم Self-align ball bearing مورد استفاده قرار می گیرند. تنها نمونه از بلبرینگ های محوری برای اتصال بر روی شافت های عمودی بلبرینگ کف گرد Thrust ball bearing می باشد.

• رولبرینگ Roller bearing: رولبرینگ ها دسته ای از یاتاقان ها می باشند که با بکارگیری اشکال مختلفی از ساچمه ها تولید می شوند و محدود به ساچمه های کروی بلبرینگ نیستند. انواع ساچمه های استوانه ای (رولبرینگ استوانه ای) Cylindrical roller bearing، نیمه مخروطی Tapered roller bearing ، رولبرینگ سوزنی که به نیدل برینگ نیز شناخته می شوند Needle bearing و رولبرینگ های بشکه ای Spherical roller bearing دسته بندی می شوند. 
• یاتاقان پیچ و مهره ای Bearing housing unit: در واثع یاتااقن ها از یک بدنه یا هوزینگ تشکیل می شوند که اغلب از جنس چدنی تشکیل شده و در بر دارنده نوعی بلبرینگ یا رولبرینگ می باشد. یاتاقان های پیچ و مهره ای هم بصورت شعاعی و هم بصورت محوری تولید شد و اتصال آنها بصورت پیچ و مهره ای صورت می پذیرد. 
• بال اسکرو Ball screw: بال اسکرو نوع خاصی از یاتاقان می باشد که برای تبدیل حرکت دورانی به حرکت خطی مورد استفاده قرار می گیرد. بال اسکرو از ساچمه های کروی بر روی یک بدنه اصلی که شبیه به پیچ دنده کبریتی متری است تشکیل می شود. یک هوزینگ اصلی که در بر دارنده ساچمه ها و پیچ متری دنده کبریتی است در قسمت بیرونی بال اسکرو قرار گرفته که مانع از بیرون ریختن ساچمه های کروی از ساختار بال اسکرو می شود. 
• واگن ریل Linear guide: لاینر گاید یا واگن ریل نوعی از یاتاقان ها می باشد که برای جلوگیری از سایش دو سطح که نسبت به یکردیگر حرکت خطی دارند مورد استفاده قرار می گیرد. واگن ریل ها اغلب در اتصال کشوها مورد استفاده قرار می گیرند. از شناخته شده ترین برند های تولید کننده واگن ریل ها می توان به برند HIWIN آمریکا اشاره نمود.

مقایسه مزایا و معایب بلبرینگ و رولبرینگ

همانطور که در بالا نیز گفته شده تنها تفاوت بلبرینگ و رولبرینگ در نوع ساچمه آنها می باشد. در حالی که بلبرینگ تنها از ساچمه کروی استفاده می کند رولبرینگ ها از انواع مختلفی ساچمه با اشکال مختلف که هر یک مشخصه مکانیکی ویژه ای را برای رولبرینگ به همراه دارند استفاده می کنند. شکل کروی ساچمه بلبرینگ ها دارای مزایای و معایبی است که در زیر به آن می پردازیم.

تماس ساچمه بلبرینگ بر روی رینگ و کونس بصورت نقطه ای برقرار می شود حال آنکه تماس ساچمه رولبرینگ ها بر روی رینک بصورت خطی است. تماس نقطه ای ساچمه بلبرینگ حداکثر تمرکز تنش را به دنبال داشته و از این منظور بلبرینگ ها دارای قابلیت بارگذاری بسیار پاین تری نسبت به رولبرینگ ها هستند. در اغلب کاربری های سنگین صنعتی مانند اتصال چرخ لودر و بیل مکانیکی که تنش فشاری بسیار بالایی بر پیکر یاتاقان برینگ وارد می شود از رولبرینگ استوانه ای بجای بلبرینگ استفاده می شود. این امر در مورد ساچمه های مخروطی و سوزنی نیز صادق بوده و تماس آنها بصورت خطی انجام می گیرد. 

بلبرینگ ها به واسطه داشتن ساچمه های کروی درجه آزادی بالاتری نسبت به رولبرینگ ها داشته و حرکت رینگ بر روی ساچمه ها آزادانه تر با ایجاد اصطکاک و حرارتی کمتری همراه است. این امر در مورد رولبرینگ بشکه ای که برای اولین بار توسط برند SKF سوئد معرفی گردید بصورت بینابینی می باشد. در واقع رولبرینگ بشکه ای برای جلوگیری از میزان بالای تمرکز تنش در ساچمه های کروی بلبرینگ و افزایش درجه آزادی حرکتی به ساچمه های استوانه ای رولبرینگ ها معرفی گردیده است.

راهنمای انتخاب بلبرینگ و رولبرینگ

در اتصال بر روی شافت هایی که با سرعت زاویه ای پایین با سطح متوسطی از بار روبرو هستند بلبرینگ های شیار عمیق بهترین انتخاب محسوب می شوند. در بلبرینگ های سایز پایین و در اتصال شافت هایی که با سرعت زاویه ای بسیار بالایی حرکت می کنند انتخاب مناسب بلبرینگ تماس زاویه ای می باشد. در صورتیکه دارای انحراف محور در اتصال بوده و یا ماشین دارای ارتعاشات بالایی است استفاده از بلبرینگ خود تنظیم و یا رولبرینگ بشکه ای خود تنظیم بهترین انتخاب می باشد.

در اتصال شافت های عمودی تنها دو انتخاب یعنی بلبرینگ کف گرد و رولبرینگ کف گرد وجود دارد. البته رولبرینگ کف گرد با بکارگیری انواع ساچمه ها مانند ساچمه استوانه ای، ساچمه سوزنی و مخروطی تولید می شود. در مواردی که میزان بار بسیار بالا است انتخاب و کاربری رولبرینگ به بلبرینگ ترجیح داده می شود. در مواردی که فضای محدودی برای اتصال بلبرینگ یا رولبرینگ محوری وجود دارد رولبرینگ کف گرد سوزنی مناسب ترین انتخاب است.

در اتصال گیربکس ها و در کل در اتصالات شافت های افقی که سطح بالایی از بار بر آنها وارد می شود در طراحی های مدرن در اغلب موارد از رولبرینگ مخروطی استفاده می شود. رولبرینگ های مخروطی علاوه بر تعلیق بار شعاعی در تمامی جهات قابلیت تعلیق یکطرفه بارهای محوری را نیز دارند. از شناخته شده ترین برند های تولید کننده رولبرینگ مخروطی و در واقع ابداع کننده این نوع یاتاقان در دنیا برند TIMKEN تیمکن آمریکا می باشد.