وقتی روان کار بیش ازاندازه کافی در بلبرینگ موجود باشد تمامی آن نمی‌تواند وارد محل‌های تماس غلتشی شود. فقط مقدار کمی از روان کار وارد محل تماس شده و تشکیل فیلم روان کاری را می‌دهد. بنابراین مقداری از روان کار در نزدیکی محل تماس پس‌زده می‌شود و ایجاد یک جریان برگشتی می‌کند . این جریان برگشتی باعث برش روانکار شده و ایجاد حرارتی می‌کند که لزجت روانکار را کاهش داده و درنتیجه ضخامت فیلم روانکار کاهش می‌یابد. این کاهش ضخامت فیلم روانکار مؤلفه اصطکاک غلتشی را کاهش می‌دهد.
برای اثر شرح داده‌شده در بالا ضریب کاهش حرارت ناشی از برش روان کار را می‌توان از رابطه تقریبی زیر محاسبه کرد.
Øish  =1/1+1.84×10-9(ndm)1.25V0.64
که در آن:
Øish =  ضریب کاهش ناشی از برش روان کار
n= سرعت دورانی، r/min
dm= قطر متوسط بلبرینگ، mm
، mm0.5(d+D)=
V= لزجت سینماتیکی روانکار در دمای کارکرد،  mm2/s (در روانکاری با گریس، لزجت روغن‌پایه)
مقادیر ضریب  Øish  را می‌توان از نمودار 1، برحسب پارامتر ترکیبی   (ndm)1.25V0.64  به دست آورد.

• کتاب اموزشی نصب و بیرون اوردن بلبرینگ ها+PDF دانلود

ضریب کاهش ناشی از جایگزینی سینماتیکی روانکار

در روانکاری به روش مخلوط روغن و هوا، جت روغن، حمام روغن با ارتفاع کم‌روغن (ارتفاع روغن کمتر از مرکز پایین‌ترین جزء غلتندِ) و گریس حرکت بلبرینگ باعث پاشیده شدن روانکار اضافی می‌شود. به علت سرعت بلبرینگ یا لزجت زیاد، روانکار پاشیده شده در اطراف محل تماس ممکن است زمان کافی برای برگشت به محل تماس را نداشته باشد به این پدیده جایگزینی سینماتیکی یا کمبود (Starvation) روانکار می‌گویند که باعث کاهش ضخامت فیلم روانکار و درنتیجه کاهش اصطکاک غلتشی می‌شود.

برای شرایط روانکاری شرح داده‌شده در بالا، ضریب کاهش را می‌توان از رابطه تقریبی زیر محاسبه کرد.
Qrs=1/e Krsvn(d+D)(K2/2(D-d))1/2
که در آن:
Qrs= ضریب کاهش ناشی از جایگزینی سینماتیکی/ کمبود روانکار
e= پایه لگاریتم طبیعی=2.718
krs=ثابت جایگزینی روانکار
3×10-8 برای روانکاری باجت روغن و حمام روغن با ارتفاع کم‌روغن
6×10-8 برای روانکاری با گریس و مخلوط روغن و هوا
kz=ثابت هندسی مربوط به نوع بلبرینگ (جدول 5)
v= لزجت سینماتیکی روانکار در دمای کارکرد mm2/s،
n=  سرعت دورانی، r/min
d=  قطر داخلی بلبرینگ، mm
D= قطر خارجی بلبرینگ، mm

• کتاب اموزشی روانکاری بلبرینگ+دانلودPDF

تلفات مقاومت روانکار در روانکاری به روش حمام روغن

تلفات مقاومت روانکار یکی از مهم‌ترین عوامل مؤثر بر ممان اصطکاکی است که به‌صورت Mdrag  به معادله محاسبه ممان اصطکاکی اضافه‌شده است.
در روانکاری به روش حمام روغن بخشی یا در حالت‌های خاص تمام بلبرینگ در روان کار شناور است. در این شرایط اندازه و شکل هندسی مخزن روغن به همراه ارتفاع روغن بر میزان ممان اصطکاکی تأثیرگذار است. برای حمام روغن بزرگ و صرف‌نظر از وجود دیگر اجزای مکانیکی نزدیک به بلبرینگ نظیر همزن (Agitator) روغن خارجی، چرخ‌دنده یا بادامک، تلفات مقاومت روانکار را می‌توان به‌عنوان تابعی از ارتفاع روغن در مخزن از متغیر   که از نمودار 2 برحسب ارتفاع روغن H (شکل زیر) و قطر متوسط بلبرینگ   به دست می‌آید، به‌طور تقریبی محاسبه کرد. نمودار 2 را می‌توان تا سرعت‌های مرجع (Reference Speed) به کاربرد. در سرعت‌های بالاتر و ارتفاع زیاد روغن، اثرات دیگری ممکن است در نتایج تأثیرگذار باشند.

• ایا بلبرینگ های استیل واقعا زنگ نمی زند؟

متغیر در نمودار 2 برای بلبرینگ‌ها با رابطه زیر به ممان اصطکاکی تلفات مقاومت روانکار مرتبط است.
Mdrag = VMKballdm 5n2
و برای رولربلبرینگ‌ها،
 Mdrag = 10 VMKrollBdm 4n2

که در آن:
Mdrag= ممان اصطکاکی ناشی از تلفات مقاومت سیال، Nmm
VM = متغیر تابع ارتفاع روغن مطابق نمودار 2
Kball= ثابت مربوط به بلبرینگ‌ها
Kroll = ثابت مربوط به رولربلبرینگ‌ها
dm= قطر متوسط بلبرینگ، mm
B= پهنای رینگ داخلی بلبرینگ، mm
n=  سرعت دورانی، r/min

• پنج نشانه خرابی بلبرینگ های چرخ خودرو

مقادیر متغیر  از نمودار 2 (منحنی قرمز برای بلبرینگ‌ها و منحنی آبی برای رولربلبرینگ‌ها)، به دست می‌آید.
ثابت مربوط به بلبرینگ‌ها از رابطه زیر،
 Kball = (irw KZ (D + d))/(D - d) 10-12
و برای رولربلبرینگ‌ها از رابطه زیر به دست می‌آید.
 Kroll = (KL KZ (D + d))/(D – d) 10-12

که در آن:
Kball =ثابت مربوط به بلبرینگ‌ها
Kroll=ثابت مربوط به بلبرینگ‌ها
irw = تعداد ردیف‌های ساچمه‌ها
Kz=  ضریب هندسی مربوط به نوع بلبرینگ
KL= ضریب هندسی مربوط به نوع رولربیرنگ
d= قطر داخلی بلبرینگ، mm
D= قطر خارجی بلبرینگ، mm

به‌منظور محاسبه ممان اصطکاکی ناشی از تلفات مقاومت روانکار درروش جت روغن، می‌توان از روش حمام روغن با ارتفاع روغن تا نصف قطر رولر استفاده کرده و مقدار   Mdrag به‌دست‌آمده را دو برابر کرد.
برای شفت‌های عمودی می‌توان روش فوق را برای بلبرینگ کاملاً شناور به‌کاربرده سپس مقدار  Mdrag  به‌دست‌آمده را در ضریبی برابر نسبت پهنا (ارتفاع) شناور بلبرینگ به‌کل پهنا (ارتفاع) بلبرینگ ضرب کرد. این روش یک مقدار تقریبی برای ممان اصطکاکی مربوط به تلفات مقاومت روان کار در چیدمان‌های عمودی را به دست می‌دهد.

• بلبرینگ توپی چرخ عقب خودرو

روانکاری ترکیبی بلبرینگ در سرعت‌ها و لزجت های کم

برای شرایط روانکاری با k کوچک k<2  رژیم روانکاری ترکیبی بوده و تماس فلز با فلز در بعضی نواحی ایجادشده که باعث افزایش اصطکاک می‌شود. در نمودار زیر ممان اصطکاکی بلبرینگ به‌عنوان تابعی از سرعت و لزجت نشان داده‌شده است. در حین راه‌اندازی با افزایش سرعت یا لزجت ممان اصطکاکی کاهش می‌یابد تا فیلم روان کاری تشکیل‌شده و بلبرینگ وارد رژیم الاستوهیدرودینامیک EHL شود. با افزایش سرعت و یا لزجت، اصطکاک با افزایش ضخامت فیلم روغن افزایش می‌یابد تا این‌که در سرعت‌های زیاد اثرات ناشی از جایگزینی روان کار و حرارت باعث کاهش دوباره اصطکاک می‌شود. ضریب اصطکاک لغزشی از معادله زیر محاسبه می‌شود.

μsl = Φbl μbl + (1 - Φbl) μEHL
که در آن:
μsl= ضریب اصطکاک لغزشی
Φbl = ضریب وزنی برای ضریب اصطکاک لغزشی
μbl= ضریب وابسته به افزودنی‌های موجود درروان کار، تقریباً 0.15
μEHL= ضریب اصطکاک در شرایط فیلم روان کاری کامل
0.05 برای روان کاری با روغن معدنی
0.04 برای روانکاری با روغن مصنوعی
0.1 برای روانکاری با روغن‌های انتقال قدرت (روغن جعبه‌دنده)

• معرفی اپلیکیشن بارکد خوان بلبرینگ NSK

برای رولربلبرینگ‌های استوانه‌ای یا مخروطی از مقادیر زیر استفاده کنید.
0.02 برای رولربلبرینگ‌های استوانه‌ای
0.002 برای رولربلبرینگ‌های مخروطی

ضریب وزنی برای ممان اصطکاکی لغزشی با استفاده از معادله تقریبی زیر به دست می‌آید.
 Φbl =1/e2.6×10-8(nv)1.4dm
که در آن:
Φbl = ضریب وزنی برای ضریب اصطکاک لغزشی
e= پایه لگاریتم طبیعی
n= سرعت کارکرد، r/min
v=  لزجت سینماتیکی روان کار در دمای کارکرد،  mm2/s (برای روان کاری با گریس لزجت روغن‌پایه)
 dm= قطر متوسط بلبرینگ، ، mm
مقادیر تقریبی ضریب وزنی را می‌توان از منحنی نمودار 4 به دست آورد.

تأثیر لقی بلبرینگ و عدم هم‌راستایی بر اصطکاک

تغییر لقی و یا عدم هم‌راستایی در بلبرینگ باعث تغییر ممان اصطکاکی می‌شود. روش توصیف‌شده در بالا با فرض لقی نرمال و بلبرینگ هم‌راستا شده است. اما افزایش دمای کارکرد یا افزایش سرعت باعث کاهش لقی بلبرینگ و درنتیجه افزایش اصطکاک می‌شود. عدم هم‌راستایی عموماً باعث افزایش اصطکاک می‌شود. ولی در بلبرینگ‌های خودتنظیم، رولربلبرینگ‌های کروی، رولربلبرینگ‌های توریدال CARB و رولربلبرینگ‌های کروی کف گرد، این افزایش اصطکاک ناشی از عدم هم‌راستایی قابل صرف‌نظر کردن است.

• روش جدید SKF برای محاسبه ممان اصطکاکی بلبرینگ

تأثیر میزان گریس بلبرینگ بر اصطکاک

 در روان کاری با گریس، وقتی بلبرینگ با گریس، به میزان توصیه‌شده، پر می‌شود (یا مجدداً پر می‌شود) اصطکاک ایجادشده در ساعت‌های اولیه یا روزهای اولیه کارکرد (وابسته به‌سرعت) بیشتر از مقدار محاسبه‌شده است. علت این پدیده این است که گریس برای توزیع و پر کردن فضاهای خالی بلبرینگ نیاز به‌وقت داشته و به‌علاوه به اطراف پاشیده می‌شود. برای در نظر گرفتن این اثر مقدار ممان اصطکاکی اولیه را برای بلبرینگ‌های سری سبک در 2 و برای بلبرینگ‌های سری سنگین در 4 ضرب کنید. بعدازاین دوره راه‌اندازی، ممان اصطکاکی کاهش‌یافته و مشابه حالت روانکاری با روغن است (در بعضی موارد نیز حتی کمتر از مقدار محاسبه‌شده است). اگر میزان گریس بیشتر از میزان توصیه‌شده باشد اصطکاک در بلبرینگ افزایش می‌یابد. برای اطلاعات بیشتر به بخش «روان کاری مجدد» مراجعه کنید.

رفتار اصطکاکی بلبرینگ‌های مختلط

به علت مدول الاستیسیته بالای سرامیک‌ها بلبرینگ‌های مختلط سطح تماس کمتری دارند که باعث کاهش اصطکاک غلتشی و لغزشی می‌شود. به‌علاوه چگالی سرامیک از فولاد کمتر است و درنتیجه نیروهای گریز از مرکز در بلبرینگ‌های مختلط کمتر است که این موضوع نیز باعث کاهش اصطکاک در سرعت‌های بالا می‌شود.
در معادلات بالا، ممان اصطکاکی برای بلبرینگ‌های مختلط تماس زاویه‌ای را می‌توان با جایگزینی ثابت‌های هندسی  R3 و  S3 برای بلبرینگ تمام فولادی، با  0.41R3 و  0.41S3 محاسبه نمود.
بلبرینگ‌های شیار عمیق مختلط در سرعت‌های بالا لازم است که به‌صورت محوری پیش بار شوند. در این شرایط بلبرینگ‌های شیار عمیق مانند بلبرینگ‌های تماس زاویه‌ای عمل می‌کنند و بنابراین کاهش اصطکاک در سرعت‌های زیاد مشابه حالت فوق است.

• نحوه انتخاب نوع بلبرینگ قسمت اول
• انتخاب ابعاد بلبرینگ
• انتخاب ابعاد بلبرینگ با استفاده از معادلات عمر

گشتاور راه‌اندازی بلبرینگ

گشتاور راه‌اندازی یک بلبرینگ غلتشی بنا به تعریف ممان اصطکاکی است که لازم است به‌منظور راه‌اندازی یک بلبرینگ از حالت سکون بر آن غلبه شود. در شرایط دمای طبیعی محیط، تا، راه‌اندازی از حالت سکون و، گشتاور راه‌اندازی را می‌توان با داشتن ممان اصطکاکی لغزشی و ممان اصطکاکی آب‌بندها (در صورت وجود) محاسبه کرد، بنابراین:
 Mstart =Msl +Mseal
که در آن:
Mstart = ممان اصطکاکی راه‌اندازی، Nmm
Msl = ممان اصطکاکی لغزشی، Nmm
Mseal= ممان اصطکاکی آب‌بندها، Nmm

برای رولربلبرینگ‌ها با زاویه تماس بزرگ، گشتاور راه‌اندازی خیلی بیشتر از مقدار پیش‌بینی‌شده در بالا است، برای رولربلبرینگ‌های مخروطی سری‌های 313، 322B، 323B و T7FC چهار برابر مقدار محاسبه‌شده در بالا و برای رولربلبرینگ‌های کروی از 8 برابر مقدار محاسبه‌شده بالا استفاده کنید.

تلفات توان و دمای بلبرینگ

 افت توان ناشی از اصطکاک  یک بلبرینگ از معادله زیر محاسبه می‌شود.
NR = 1.05×10-4Mn
که در آن:
NR = تلفات توان، W
m= ممان اصطکاکی کل، Nmm
n=  سرعت دورانی، r/min
است. با داشتن نرخ خنک شدن (نرخ انتقال حرارت از بلبرینگ به محیط به ازای هر درجه اختلاف دمای بین بلبرینگ و محیط) افزایش دما بلبرینگ را می‌توان از معادله تقریبی زیر محاسبه کرد.
ΔT=NR/WS
که در آن:
ΔT= افزایش دما oc،
NR=  افت توان، W
WS= نرخ خنک شدن،W/OC

• مثال های محاسباتی برای ظرفیت حمل بار استاتیکی بلبرینگ

مثال‌های محاسباتی

یک رولربیرینگ کروی 22208 E با سرعت 3500 r/min در شرایط زیر کار می‌کند.
- بار واقعی شعاعی بلبرینگ، Fr=2990N
- بار واقعی محوری بلبرینگ، Fa=100N
- رینگ داخلی دوران می‌کند
- دمای کارکرد 40OC
- روان کاری به روش حمام روغن
- ارتفاع روغن در حالت سکون  H=2.5mm بالای لبه رینگ خارجی است.
- روغن استفاده‌شده از نوع معدنی با لزجت سینماتیکی  v=68mm2/s در دمای 40oc  است.

 1. محاسبه متغیرهای وابسته به هندسه و بار
با قطر متوسط:
dm =0.5(d+D)=0.5(40+80)=60mm
• متغیرهای اصطکاکی غلتشی
Grr.e=R1dm1.85(Fr+R2Fa)0.54=1.6×10-6×601.85×(2990+5.84×100)0.54
=0.26
Grr.e=R3dm2.3(Fr+R4Fa)0.31=2.81×10-6×602.3×(29900+58×100)0.31
=0.436
ازآنجایی‌که  Grr.e<Grr.l است، بنابراین:
Grr=0.26

• متغیرهای اصطکاکی لغزشی
Gsl.e=S1dm 0.25(Fr4+s2Fa4)1/3
=3.62×10-3×600.25×(29904+508×1004)1/3
=434
Gsl.l=s3dm 0.94(Fr3+S4Fa3)1/3
=8.8×10-3×600.94×(29903+117×1003)1/3
=1236.6
ازآنجایی‌که Gsl.e<Gsl.l  است، بنابراین:
Gsl=434

2. ممان اصطکاکی غلتشی
Mrr=Grr(vn)0.6=0.26×(68×3500)0.6
=437Nm

3. محاسبه ممان اصطکاکی لغزشی
با فرض شرایط فیلم روانکاری کامل،k>2 ،
Msl=µslGsl=0.05×434=21.7Nmm

4. محاسبه ضریب کاهش ناشی از برش روان کار در ورودی سطح تماس
Qish=1/1+1.84×10-9×(n×dm)1.28v0.64
=1/1+1.84×10-9×(3500×60)1.28(68)0.64
=0.85

5. محاسبه ضریب کاهش ناشی از جایگزینی سینماتیکی روان کار در روان کاری به روش حمام روغن
Qrs=1/eKrsvn(d+D)(kz/2(D-d))1/2
=1/2.718 3×10-8×68×3500×(40+80)(5.5/2×(80-40))1/2
=0.8

6. محاسبه تلفات مقاومت در روان کاری به روش حمام روغن
متغیر تلفات مقاومت سیال که تابعی از
 H/dm=2.5/60=0.041
است. تلفات مقاومت سیال به علت h/dm<0.1  کوچک است. ولی به‌هرحال می‌توان آن‌ها را در محاسبات وارد کرد. برای رولربیرینگ‌های متغیر vM  تقریباً برابر 0.3×10-4  است.
ثابت مرتبط با رولربیرینگ‌ها را می‌توان محاسبه کرد.
 Kroll=KLKZ(d+D)/D-d ×10-12
=0.8×5.5×(40+80)/80-40 ×10-12
=13.2×10-12
 و تلفات مقاومت سیال به‌طور تقریبی از رابطه زیر محاسبه می‌شود:
Mdarg=10VmKrollB dm4n2
=10×0.3×10-4×13.2×10-12×23×6044×35002
=14.5Nmm
 7. محاسبه ممان کل اصطکاکی رولربیرینگ 22208 E مطابق با روش جدید SKF
 M=QishQrsMrr+Mdrag
=0.85×0.8×437+21.7×14.5
=334Nmm