بیرینگها از اجزای بسیار مهم و راهبردی در انواع ماشینآلات صنعتی به شمار رفته که در اشکال و کاربردهای گوناگون موجود میباشند. این قطعات به عنوان واسطه میان دو قطعه عمل میکنند که دارای حرکت چرخشی نسبت به یکدیگر میباشند و با کاهش اصطکاک در نقاط تماس، باعث تسهیل حرکت و همچنین افزایش تحمل فشار در تجهیزات میگردند.
بیرینگها از دیدگاههای مختلفی از جمله طراحی، نحوهی عملکرد، جهت حرکت و نیز جهت اعمال نیرو طبقهبندی شده که درادامه بررسی خواهند شد.
دستهبندی بیرینگها بر اساس طراحی:
1. بیرینگهای ساده یا لغزشی (Plain bearings)
این دسته از قطعات به عنوان سادهترین انواع بیرینگها شناخته شده که معمولاً دارای شکل استوانهای هستند و اجزای متحرک ندارند. جنس این بیرینگها میتواند از فلز و یا پلاستیک باشد و برای روانکاری آنها از روغن، گریس و گرافیت استفاده شده که اصطکاک را کاهش میدهند و از بروز ساییدگی جلوگیری میکنند. کاربرد اصلی این قطعات بیشتر برای حرکات لغزشی، نوسانی و رفت و برگشتی میباشد. از انواع بیرینگهای لغزشی یا ساده به موارد زیر میتوان اشاره کرد:
- بیرینگهای سادهی کروی(Spherical plain bearings)
بیرینگهای سادهی کروی داری یک حلقهی درونی با سطح خارجی محدب و یک حلقهی بیرونی با سطح داخلی مقعر بوده که بهم متصل میشوند و هیچ عضو غلتانی بین آنها نمیباشد. این قطعات توانایی تحمل بارهای زیاد و ضربه را دارند.
- بیرینگهای انتها میلهای (Rod end bearings)
این دسته از بیرینگها دارای یک سر چشمی مانند و یک دسته بوده که در یک محفظهی ثابت فیکس میشود. نصب این قطعات ساده بوده و نیز طراحی مناسب و سبکی دارند.
- بوش (bushing)
سادهترین نوع یاتاقانهای ساده بوشها میباشند که معمولاً به صورت استوانهای ساخته شده و کاربرد زیادی دارند.
- بیرینگهای سادهی دو تکهای(Two-piece plain bearings)
در تجهیزات صنعتی و قطعاتی که به یاتاقان با قطر بزرگتری نیاز است از بیرینگهای دو تکهای استفاده میشود که دارای دو پوسته بوده و هرکدام با مکانیسمهای مجزا در جای خود نگه داشته میشوند.
2. بیرینگهای چرخان (Rolling-element bearings)
بیرینگهای چرخان به طور معمول از دو حلقه و مجموعهای از قطعات دوار تشکیل میشوند که بین دو حلقه و در مسیر مشخصی قرار گرفتهاند. به طور کلی این دسته از بیرینگها را میتوان در دو نوع ساچمهای و غلطکی تقسیم کرد که اشاره به شکل عناصر دوار دارد. در شکل زیر انواع مختلف قطعات دوار داخلی بیرینگهای چرخان آورده شدهاست.
به دلیل تنوع و گستردگی بیرینگهای چرخان، انواع این دسته از قطعات در مقالهای مجزا ارائه خواهند شد.
3. بیرینگهای سیال (Fluid bearings)
بیرینگهای سیال نوعی از بیرینگها بوده که فشار وارده، توسط لایهای از سیال مایع یا گاز بین سطوح یاتاقان پخش میشود. از آنجایی که هیچ تماسی بین قطعات متحرک وجود ندارد به همین خاطر اصطکاک، سایش و لرزش کمتری به وجود آمده که باعث افزایش طول عمر قطعات میگردد. به طور معمول یاتاقانهای سیال به دو نوع بیرینگهای هیدرواستاتیکی و هیدرو دینامیکی تقسیم میشوند.
- بیرینگهای هیدرودینامیکی (Hydrodynamic Bearings)
این نوع بیرینگها با چرخش شعاعی شافت، باعث فشرده شدن سیال بین محور و محفظه شده و لایهای نازک از سیال مابین آنها قرار میگیرد. اما در لحظهی شروع و توقف و نیز در سرعتهای کم، ممکن است سیال به خوبی توزیع نشود . از این رو این قطعات برای سرعت های بالا و نیز سرعتهای طراحی عملکرد مناسب تری دارند.
- بیرینگهای هیدرو استاتیکی (Hydrostatic Bearings)
دراین دسته از بیرینگها، یک سیال تحت فشار بین دو سطح در تماس با هم و دارای حرکت نسبی قرار گرفته و باعث میشود تا به کمک تشکیل لایهای نازک، دو سطح از هم دور بمانند و سایشی رخ ندهد. از طرفی سیال به کمک یک پمپ به گردش در آمده و نیز دهانهی خروجی قابل تنظیم آن باعث حصول اطمینان از حضور سیال تحت فشار در همهی سرعتها و فشارها در داخل بیرینگ میگردد.
4. بیرینگهای مغناطیسی (Magnetic bearings)
بیرینگهای مغناطیسی انواعی از یاتاقانها هستند که در آنها شافت به کمک نیروی مغناطیسی به صورت شناور در هوا قرار گرفته و در عمل، سایش و اصطکاک صفر است. از طرفی از معایب این بیرینگها این بوده که چون موقعیت شافت به طور خودکار و بر اساس مرکز جرم تنظیم میشود، ممکن است برخی از بی نظمی ها صورت بگیرد. بیرینگهای مغناطیسی به دو گروه فعال(درای آهنرباهای الکتریکی به منظور حفظ موقعیت اصلی شافت) و غیر فعال(دارای آهنرباهای دائمی و بدون نیاز به ورود جریان الکتریکی) تقسیم میشوند.
5. بیرینگهای منعطف (Flexure bearings)
بیرینگهای منعطف یا خمشی به طوری طراحی شده اند که قابلیت کارکردن در یک یا چند درجه را محیا میکنند. این قطعات توانایی خود ترازی داشته و باعث تطابق زاویهای بین قطعات میشوند.
دستهبندی بیرینگها بر اساس جهت اعمال نیرو:
- بیرینگهای شعاعی (Radial bearings)
بیرینگهای شعاعی انواعی از یاتاقانها هستند که برای تحمل بارهای شعاعی(در جهت عمود بر محور) طراحی شدهاند. همچنین با توجه به طراحی، ممکن است توانایی تحمل برخی از بارهای محوری را نیز در یک یا دو جهت داشته باشند. یبیرینگهای شعاعی به صورت عمود بر خط محوری شافت نصب میشوند.
2. بیرینگهای کف گرد (Thrust bearings)
بیرینگهای کفگرد به منظور تحمل بارهای محوری طراحی شدهاند و توانایی مهار نیروهای شعاعی را ندارند. از طرفی با توجه به طراحی خود، این تجهیزات میتوانند در یک یا دو جهت نیروهای محوری وارده به بیرینگ را هدایت کنند.
3. بیرینگهای خطی (Linear bearings)
بیرینگهای خطی به گونهای طراحی شدهاند که قسمتهای محرک را در یک خط مستقیم هدایت میکنند. بیرینگهای ساده یا لغزشی در این دستهبندی قرار میگیرند.