فناوری به قدمت ساخت هرم گیزا مصر

مقدمه

آیا تابه حال، چگونگی کارکرد وسایلی مانند چرخ های اسکیت یاموتور های الکتریکی که به نرمی وباسرعت می چرخند شمارا متعجب ساخته است؟؟؟
علت را می توان در کلمه ی کوچک و ساده ی یاتاقان (Bearing)یافت.

تاریخچه وتکامل یاتاقان

یک نوع متقدم از یاتاقان های خطی از سه بدنه استفاده می کند که بر روی هم ودر زیر قلم بند قرار دارند ،گرچه هیچ مدرک قاطعی وجودندارد اما احتمالا این فناوری ممکن است به قدمت ساخت هرم گیزا مصر باشد!!!
اولین یاتاقان غلتکی اتاق دار عملی در اواسط دهه ۱۷۴۰ میلادی بوسیله جان هریسون که ساعت ساز بود ابداع شد.این وسیله ازیاتاقان، برای حرکت نوسانی بسیار محدود استفاده می کرد ولی او همچنین در همان زمان از یک یاتاقان مشابه دریک وسیله دوار دریک ساعت معمولی نیز استفاده کرد.
یاتاقان غلتشی اتاق دار دراصل بوسیله گالیله در دهه ۱۹۶۰ شرح داده شد.
قرار دادن یاتاقان ها در یک ردیف تاسال های زیاد بعد از آن انجام نشد.اولین امتیاز حق ثبت کاسه ساچمه متعلق به فلیپ وگان از کارمارتن در۱۷۹۴ بود.
ایده فردریش فیشر درسال ۱۸۸۳ برای فرزکاری وسنگ زدن ساچمه هادراندازه ها وگردی یکسان به کمک وسیله ای باماشین تولید مناسب، اساس خلق یک صنعت مستقل بلبرینگ سازی را ایجاد کرد.
شرکت تیکمن، شرکت اس کی اف،گروه شافلر،شرکت ان اس کی وشرکت یاتاقان سازی ان تی ان درحال حاضر بزرگ ترین تولیدکنندگان یاتاقان در جهانند.
✔️امروزه یاتاقان ها کاربرد های متنوعی دارند. یاتاقان های فوق سریع درقطعات دستی دندانپزشکی به کارمی روند، یاتاقان های هوافضایی در مریخ نورد به کار رفته اند ویاتاقان های خمشی در سیستم های همتراز نوری استفاده شده اند.

تعریف

برای اینکه یک شفت بتواند همزمان باداشتن حرکت دورانی، بارهای شعاعی ومحوری راتحمل وپایداری خود را حفظ کند، نیاز به تکیه گاه هایی دارد که بتوانند این شرایط را با اصطکاک کم فراهم کنند اصطلاحاً درصنعت به این تکیه گاه ها یاتاقان (Bearing)گفته می شود.


یاتاقان ها به دوسته کلی زیر تقسیم میشوند؛

◀️یاتاقان های لغزشی (plain/sliding -Contact Bearings )

◀️یاتاقان های غلتشی (Antifriction Bearings )

۱ – یاتاقان های لغزشی
همان طور که از نام این نوع یاتاقان ها پیداست، شفت در یاتاقان می لغزد،بنابراین اصطکاک به صورت لغزشی ومقدار آن نسبتاً زیاد است؛به همین دلیل،این گونه یاتاقان ها به روغن کاری مداوم نیاز دارند.برای درک بهتر می توان آن را به صورت یک لوله فرض کرد که قطر آن کمی ازقطر شفت بزرگ تراست وشفت روی لایه ای از روغن که بین شفت ولوله قرار دارد،حرکت می کند.درابتدای حرکت شفت،چون سرعت کم است،حداکثر سایش واصطکاک بین شفت ویاتاقان صورت می گیرد. باافزایش سرعت شفت، به دلیل وجود نیروهای هیدرودینامیکی، شفت مقداری ازروی سطح داخلی یاتاقان بلندمی شود،درست مانند حرکت اسکی سوار روی آب؛ یعنی هنگامی که اسکی سوار ازسرعت کافی برخوردار نباشد، داخل آب فرومی رود ووقتی به اندازه کافی سرعت می گیرد، می تواند روی سطح آب حرکت کند. این یاتاقان ها را برحسب بار اعمال شده به آن ها رابه دودسته کلی زیر تقسیم می کنیم:

◀️یاتاقان های بارشعاعی (Journal Bearing):نیروی اعمال شده به یاتاقان در راستای شعاعی است.

◀️یاتاقان های بار محوری (Thrust Bearing):نیروی اعمال شده به یاتاقان در راستای محورشفت است.
●یاتاقان های بار شعاعی

○یاتاقان ژورنال یکپارچه؛ این یاتاقان ساده ترین نوع یاتاقان محسوب می شود و جنس آن چدنی است این یاتاقان به صورت استوانه ای باپایه مستطیلی ساخته می شود. این نوع یاتاقان در جایی استفاده می شود که مقدار بار وارد بریاتاقان کم است وسایش اهمیتی ندارد.

○یاتاقان ژورنال بوشی؛ این یاتاقان از دوبخش بدنه وبوش تشکیل شده است. معمولاً بدنه ازجنس چدن وبوش ازیک ماده نرم مثل برنج،برنز یا مفرغ ساخته می شود. بوش به شکل استوانه است که در سوراخ موجود در بدنه پرس می شود،به نحوی که نتواند نسبت به بدنه حرکت دورانی یامحوری انجام دهد.

○یاتاقان دوتکه؛این یاتاقان به صورت دوتکه است وبرای شفت های بلند، که نیاز به تکیه گاه در قسمت میانی خوددارند ونمی توان شفت را از انتهادریاتاقان جازد،مورد استفاده قرار می گیرد. این یاتاقان از سه قسمت اصلی پایه،درپوش وبوش (به صورت دوتکه)تشکیل شده است.مزیت دو تکه بودن این یاتاقان این است که می توان آن را ازهرنقطه ای روی شفت به راحتی نصب نمود ودر صورت نیاز،بوش آن را به سهولت تعویض کرد؛درصورتیکه اگر یاتاقان یک تکه باشد،باید ازابتدای شفت سوار شود گاهی اوقات لازمه این امر باز کردن سایر قطعات خواهد بود که عمل نصب ونگهداری را سخت میکند.
یکی از کاربرد های مهم یاتاقان های ژورنال ویاتاقان دوتکه لغزشی،کاربرد آن در موتور خودرو است.

●یاتاقان های بار محوری

○یاتاقان پاشنه ای؛ در این یاتاقان، انتهای شفت یا همان پیشانی شفت روی سطحی که به شکل دیسک و از جنس مفرغ است، قرار میگیرد. بوش نیز به شکل استوانه در بدنه یاتاقان جا زده می شود و می تواند بارهای شعاعی احتمالی را نیز به خود بگیرد.

○یاتاقان محوری طوقه ای؛از این یاتاقان برای شفت های افقی که تحت بار محوری قرار می گیرند، استفاده می شود.شفت ممکن است دارای یک یا چند طوقه روی بدنه خود باشد که نیروی محوری به این طوقه ها وسطح یاتاقان وارد می شود.

۲ – یاتاقان های غلتشی
در زمان های قدیم از اجزای غلتشی مثل کره یا استوانه برای به حرکت در آوردن اجسام سنگین استفاده می کردند. با توجه به اینکه اصطکاک درحالت غلتشی کمتر از حالت لغزشی است، حرکت اجسام با سهولت بیشتری انجام می شود.
امروزه نیز از یاتاقان ها از اجزای غلتشی مثل کره (ساچمه)ویااستوانه (رولر)برای کاهش اصطکاک استفاده می شود؛دراین یاتاقان ها، گشتاور وقدرت مورد نیاز برای به حرکت در آوردن شفت خیلی کمتر از یاتاقان های لغزشی است.یک یاتاقان غلتشی مثل بلبرینگ از ۵ قطعه تشکیل می شود :

  1. رینگ خارجی
  2. رینگ داخلی
  3. اجزای غلتش مثل ساچمه
  4. قفسه
  5. آب بند

یاتاقان های غلتشی، بسته به انتخاب جزء غلتش وشکل هندسی یاتاقان، ازنظر بار اعمال شده به آن ها به سه دسته کلی تقسیم بندی می شوند که عبارتند از:
◀️یاتاقان های بار شعاعی
◀️یاتاقان های بار محوری
◀️یاتاقان هایی که می توانند ترکیب بار های شعاعی ومحوری راتحمل کنند

●یاتاقان های غلتشی بار شعاعی

○بلبرینگ شیار عمیق؛ در این یاتاقان از ساچمه به عنوان عنصر غلتشی استفاده می شود. باتوجه به طراحی ساده ونیازکم آن به سرویس دهی،ازپرمصرف ترین یاتاقان ها در صنعت محسوب می گردد.
همچنین با توجه به اینکه شیار تعبیه شده در رینگ ها عمیق است،این یاتاقان می تواند علاوه بر بار های شعاعی،مقدارکمی نیز بار محوری تحمل کند.

○رولر برینگ استوانه ای؛در این یاتاقان از استوانه به عنوان عنصر غلتشی استفاده میشود .رولربرینگ توانایی تحمل بار بیشتری نسبت به بلبرینگ دارد به همین دلیل از رولر برینگ استوانه ای در مکان هایی که بار شعاعی زیادی به آنها وارد میشود ،استفاده می گردد از موارد کاربرد رولر برینگ استوانه ای میتوان به ماشین های ابزار و موتور های الکتریکی سنگین اشاره کرد.

○بلبرینگ خود میزان ؛این بلبرینگ از دو ردیف ساچمه تشکیل شده که میتوانند روی سطح داخلی رینگ خارجی ،که به صورت کروی است ، حرکت کند بنابراین راستای شفت سوار شده روی این بلبرینگ میتواند تغییر کند ،بدون اینکه به ساچمه ها آسیبی وارد شود .

○رولر برینگ خود میزان کروی یا بشکه ای ؛این نوع رولر برینگ میتواند تغییر راستای شفت را تحمل کند از طرفی از ظرفیت تحمل بار شعاعی بیشتری نسبت به بلبرینگ های خود میزان برخوردار است ولی بار محوری زیادی را نمی تواند تحمل کند.

○رولربرینگ سوزنی؛رولربرینگ سوزنی همان کارایی رولر برینگ استوانه ای را دارد ،با این تفاوت که چون نسبت طول به قطر استوانه مقدار زیادی است در جایی که محدودیت فضا در راستای شعاعی وجود دارد به کار میرود این رولربرینگ نسبت به رولربرینگ های استوانه ای از سرعت کمتری برخوردار اند.

●یاتاقان های غلتشی بار محوری :
این یاتاقان ها انواع مختلفی دارند که عبارتند از بلبرینگ کف گرد ،رولربرینگ کف گرد ،رولربرینگ کف گرد سوزنی

●یاتاقان های غلتشی بار ترکیبی

○رولربرینگ مخلوطی ؛این یاتاقان برای تحمل بارهای شعاعی ومحوری سنگین بسیار مناسب است .این یاتاقان فقط میتواند در یک جهت نیروی محوری را تحمل کند .

○رولربرینگ مخروطی کروی یا بشکه ای :این یاتاقان مشابه رولربرینگ مخروطی عمل میکند و میتواند بارهای سنگین و همراستا نبودن محور را تا حدی تحمل بکند .

○بلبرینگ تماس مایل یا فشنگی؛این بلبرینگ نیز میتواند ترکیب نیرو های محوری و شعاعی را تحمل کند ،ولی نه به اندازه ی رولربرینگ مخروطی .این بلبرینگ میتواند فقط در یک جهت نیروی محوری را تحمل کند بنابراین برای تحمل نیرو در دو جهت باید از دو بلبرینگ به صورت رو در رو یا پشت به پشت استفاده کرد.

کوثر الیاسی

درباره کوثر الیاسی

دانشجوی مهندسی مکانیک 🔧🚘Ⓜ

2 دیدگاه در “فناوری به قدمت ساخت هرم گیزا مصر

پاسخ دهید