بلبرینگ آسیاب گلوله‌ای

مقدمه‌ای مفصل بر یاتاقان‌های آسیاب گلوله‌ای و فرآیندهای ساخت و بازرسی آنها

I. عملکردها و انواع یاتاقان‌های آسیاب گلوله‌ای

• ظرفیت بار بالاقابلیت تحمل بارهای شعاعی بزرگ (اولیه) و بارهای محوری (از سیلندر)

• مقاومت در برابر ضربه: قابل تنظیم با اضافه بارهای گذرا ناشی از تغذیه ناهموار؛

• مقاومت در برابر سایشضریب اصطکاک پایین با یاتاقان (≤0.001) و عمر مفید ≥10,000 ساعت؛

• قابلیت نگهداری: نصب، روغن کاری و تعویض آسان.

1. یاطاقان غلتکی کروی

• ساختار: دو ردیف غلتک با یک مسیر کروی در حلقه بیرونی، که به حلقه داخلی اجازه می‌دهد نسبت به حلقه بیرونی هم‌تراز شود (تحمل انحراف ±۲ درجه)؛

• ویژگی‌ها: عمدتاً بارهای شعاعی و بارهای محوری جزئی را تحمل می‌کند، مناسب برای آسیاب‌های گلوله‌ای کوچک تا متوسط (قطر سیلندر ≤3 متر).

2. یاتاقان‌های غلتکی مخروطی دو ردیفه

• ساختار: دو ردیف غلتک مخروطی، قادر به تحمل بارهای شعاعی و محوری (ظرفیت بار محوری قوی)؛

• ویژگی‌ها: باید به صورت جفت (با چیدمان متقارن) نصب شود، مناسب برای آسیاب‌های گلوله‌ای متوسط تا بزرگ (با قطر استوانه ۳-۵ متر).

3. یاتاقان‌های کشویی (یاتاقان‌های فلزی بابیت)

• ساختار: فلز بابیت (بر پایه قلع یا سرب) روی سطح داخلی پوسته یاتاقان ریخته می‌شود و توسط یک لایه روغن روانکاری می‌شود.

• ویژگی‌ها: ظرفیت بار بسیار بالا (مناسب برای آسیاب‌های گلوله‌ای بسیار بزرگ با قطر سیلندر ≥5 متر) اما به سیستم روانکاری اجباری و نگهداری پیچیده نیاز دارد.

دوم. فرآیند تولید یاتاقان‌های آسیاب گلوله‌ای (با در نظر گرفتن یاتاقان‌های غلتکی کروی به عنوان مثال)

۱. ساخت حلقه‌های داخلی و خارجی (جنس: فولاد بلبرینگ کروم پرکربن GCr15)

• آماده سازی خالی:

• آهنگری: فولاد گرد تا دمای ۸۵۰ تا ۹۰۰ درجه سانتیگراد گرم می‌شود و به صورت حلقه‌های خالی (با ۳ تا ۵ میلی‌متر فضای خالی در انتهای بزرگ) آهنگری می‌شود. پس از آهنگری، نرماله کردن (۸۶۰ درجه سانتیگراد به مدت ۲ ساعت، خنک شدن در هوا) برای از بین بردن کاربیدهای شبکه‌ای انجام می‌شود.

• بازرسی: آزمایش اولتراسونیک (دانشگاه یو تی) برای عیوب داخلی (اجازه ندادن ناخالصی‌های ≥φ2 میلی‌متر).

• ماشینکاری خشن:

• تراشکاری: دستگاه‌های تراش سی ان سی سوراخ داخلی، دایره بیرونی و سطوح انتهایی را تراش می‌دهند و ۱ تا ۲ میلی‌متر جای سنگ‌زنی باقی می‌گذارند.

• سوراخکاری (حلقه بیرونی): سوراخ‌های روانکاری (با قطر ۵-۸ میلی‌متر) با تلرانس موقعیت ±۰.۵ میلی‌متر سوراخکاری می‌شوند.

• عملیات حرارتی:

• کوئنچ: حرارت دادن تا دمای ۸۳۰-۸۶۰ درجه سانتیگراد، خنک کردن با روغن تا دمای ۲۰۰ درجه سانتیگراد، که منجر به سختی ۶۱-۶۵ راکول آر سی می‌شود.

• تمپر کردن: نگه داشتن در دمای ۱۵۰-۱۸۰ درجه سانتیگراد به مدت ۲-۳ ساعت برای از بین بردن تنش کوئنچ و تثبیت ساختار.

• ماشینکاری نهایی:

• حلقه داخلی: سنگ‌های داخلی، سوراخ داخلی را ماشین‌کاری می‌کنند (با تلرانس آی تی۵، زبری سطح را≤0.4μm)؛ سنگ‌های بدون مرکز، شیار بیرونی را ماشین‌کاری می‌کنند (دقت کروی 0.005 میلی‌متر)؛

• حلقه بیرونی: سنگ‌های استوانه‌ای، دایره بیرونی را تراش می‌دهند (تلرانس آی تی۶)؛ سنگ‌های مخصوص، سطح کروی داخلی را تراش می‌دهند (انحراف شعاع انحنا ±0.01 میلی‌متر)؛

• سنگ زنی:

• پرداخت فوق‌العاده: پرداخت فوق‌العاده سطح مسیر مسابقه (را≤0.1μm) برای کاهش ضریب اصطکاک.

۲. ساخت غلتک‌ها (جنس: GCr15SiMn، با مقاومت سایشی بهتر نسبت به GCr15)

• خالیفورج سرد برای تشکیل سر کروی، حذف پوسته اکسیدی؛

• عملیات حرارتیکوئنچ + تمپر کردن در دمای پایین (همانند حلقه داخلی، سختی ۶۰-۶۴ راکول آر سی)؛

• سنگ زنیسنگ‌های سنتر بدون مرکز، دایره بیرونی (استوانه‌داری ≤0.002 میلی‌متر) را تراش می‌دهند؛ سنگ‌های سنتر کروی، انتهای کروی (انطباق ≥90٪ با مسیر شیار) را تراش می‌دهند.

۳. ساخت قفس (جنس: فولاد کم کربن ۲۰# یا برنج H62)

• مهرزنی: صفحات فولادی به صورت ساختارهای حفره‌ای مهر می‌شوند (برای فولاد شماره ۲۰)، یا برنج آهنگری شده و سپس تراش داده می‌شود تا حفره‌هایی تشکیل شود.

• شکل‌دهی: تلرانس اندازه حفره ±0.1 میلی‌متر برای اطمینان از چرخش انعطاف‌پذیر غلتک‌ها در حفره‌ها (فاصله 0.1-0.3 میلی‌متر).

۴. فرآیند مونتاژ

• تمیز کردن: تمام قطعات با نفت سفید تمیز می‌شوند (براده‌های آهن و روغن از بین می‌روند)؛

• تطبیق گروهی: حلقه‌های داخلی، حلقه‌های بیرونی و غلتک‌ها بر اساس تلرانس ابعادی (±0.001 میلی‌متر در هر گروه) گروه‌بندی می‌شوند تا از لقی شعاعی (0.1-0.3 میلی‌متر) اطمینان حاصل شود.

• پرچ‌کاری/جوشکاری: پس از مونتاژ قفس و غلتک‌ها، آنها را با پرچ‌کاری (قفس‌های فولادی) یا جوشکاری (قفس‌های برنجی) ثابت کنید.

• بازرسی نهایی: انعطاف‌پذیری چرخشی (عدم گیر کردن) را بررسی کنید، روغن ضد زنگ بزنید و بسته‌بندی کنید.

سوم. فرآیند بازرسی یاتاقان‌های آسیاب گلوله‌ای

1. بازرسی مواد اولیه و خالی

• بازرسی مواد:

• GCr15: آنالیز طیفی برای تأیید محتوای کروم (1.4-1.65%) و C (0.95-1.05%)؛

• فلز بابیت (یاتاقان‌های کشویی): آنالیز شیمیایی برای تأیید آلیاژ پایه قلع (اس ان≥83%) و آلیاژ پایه سرب (سرب≥78%).

• کیفیت آهنگری:

• بازرسی ماکروساختار (روش اچینگ): بدون حفره یا ترک انقباضی، درجه کاربید شبکه ≤2.

۲. بازرسی در حین فرآیند (گره‌های کلیدی)

• پس از عملیات حرارتی:

• سختی: دستگاه سختی‌سنج راکول، سختی حلقه‌های داخلی/خارجی (61-65HRC) و غلتک‌ها (60-64HRC) را اندازه‌گیری می‌کند.

• ساختار متالوگرافی: درجه مارتنزیت ≤2، آستنیت باقیمانده ≤15٪ (برای جلوگیری از تغییرات ابعادی).

• پس از ماشینکاری نهایی:

• دقت ابعادی: سی ام ام قطر داخلی حلقه داخلی (آی تی۵) و قطر خارجی حلقه خارجی (آی تی۶) را اندازه‌گیری می‌کند.

• تلرانس هندسی: انحراف شعاعی حلقه داخلی ≤0.003 میلی‌متر، عمود بودن سطح انتهایی حلقه خارجی ≤0.002 میلی‌متر/100 میلی‌متر؛

• کیفیت سطح: زبری سطح شیار (را≤0.4μm)، بدون خراش یا کبودی (با ذره‌بین 10x بررسی شده است).

۳. بازرسی محصول نهایی

• دقت چرخشی:

• انحراف شعاعی حلقه داخلی (فر) ≤0.01 میلی‌متر، انحراف شعاعی حلقه خارجی (فا) ≤0.015 میلی‌متر؛

• فاصله شعاعی: با فیلر یا گیج‌های لقی اندازه‌گیری می‌شود (0.1-0.3 میلی‌متر، با توجه به اندازه یاتاقان تنظیم می‌شود)؛

• آزمون زندگینمونه‌برداری برای آزمایش طول عمر تسریع‌شده (1000 دور در دقیقه، 1.2 برابر بار نامی)، با طول عمر ≥1000 ساعت (معادل ≥10,000 ساعت در استفاده واقعی)؛

• عملکرد آب‌بندی (برای یاتاقان‌های آب‌بندی شده): آزمایش غوطه‌وری در آب (عمق آب ۵۰ میلی‌متر، سرعت ۵۰۰ دور در دقیقه، عدم ورود آب به مدت ۳۰ دقیقه).