یاتاقان ها شامل ساچمه ها یا غلطک هایی هستتد که سطح همواری دارند و در قسمت میانی بین دو حلقه داخلی و خارجی یاتاقان قرار دارند. این ساچمه ها یا غلطک ها میتوانند بارهای شعاعی یا محوری یا ترکیبی از آن دو را از طرف شفت تحمل کنند. به عنوان مثال، یاتاقان ساچمه ای (بلبرینگ) که در چرخ خودرو وجود دارد بارهای شعاعی و محوری را تحمل می کند. باری که از طرف وزن خودرو به چرخ وارد میشود بار شعاعی تولید میکند و زمانیکه چرخ خودرو به سمتی میپیچد بار محوری تولید میشود. در ادامه  به معرفی انواع یاتاقان می پردازیم:

یاتاقان ساچمه ای (Ball Bearings)

یاتاقان های ساچمه یا بلبرینگ ها از جمله پرکاربردترین نوع یاتاقان ها هستند و میتوانند بارهای شعاعی و محوری را تحمل کنند. این نوع یاتاقان ها همچنین به عنوان یاتاقان تک ردیفه با شیار عمیق نیز شناخته میشوند. با توجه به شکل زیر حلقه داخلی معمولا به شفت متحرک بسته میشود و شیار روی قطر خارجی، مسیر ساچمه رو را ایجاد می کند. حلقه خارجی همچنین داخل محفظه ی یاتاقان یا کاسه نمد نصب میشود. مسیر ساچمه رو معمولا دارای انحنایی به اندازه 51.5% تا 53% از قطر ساچمه است. ساچمه رو هایی با انحنای کوچکتر سبب ایجاد اصطکاک بالا به دلیل تنگ بودن مسیر حرکت ساچمه ها میشود. همچنین ساچمه روهایی با انحنای بیشتر از مقدار بالا باعث کم شدن عمر یاتاقان در اثر خستگی به دلیل افزایش تنش خواهد شد.

یاتاقان ساچمه ای یا بلبرینگ

نقطه تماس بین ساچمه و مسیر حلقه خارجی به دلیل شکل کروی ساچمه ها بسیار کوچک است. این کروی بودن همچنین سبب گردش ساچمه ها بصورت نرم و هموار خواهد شد. اگر نقطه تماس خیلی کوچک باشد یاتاقان در یک نقطه خاص در معرض بار گذاری بیش از حد میشود و در آن نقطه دچار تغییر شکل میشود که اصطلاحا دفرمه شدن میگویند و یاتاقان غیرقابل استفاده میشود. یاتاقان های ساچمه ای معمولا جایی بکار میروند که بار نسبتا کم باشد.

یاتاقان غلطک استوانه ای (Straight Roller Bearings)

یاتاقان های غلطک استوانه ای که در ایران بیشتر به عنوان رولبرینگ نام برده میشوند ساچمه رو استوانه ای دارند و دارای اصطکاک پایین، ظرفیت بالا در تحمل بار شعاعی و سرعت عملکرد بالایی هستند. این یاتاقان ها دارای غلطک هایی هستند که در مقایسه با یاتاقان های ساچمه ای که نقطه تماس آنها با ساچمه رو یک نقطه بود اما در این نوع یاتاقان ها ، نقطه تماس یک خط است. بار اعمال شده روی یاتاقان غلطک استوانه ای بر روی سطح بزرگی از آن پخش میشود و سبب میشود یاتاقان بتواند بارهای بیشتری تحمل کند. برای کاستن از انحراف این نوع یاتاقان معمولا طوری طراحی میشوند که طول غلطک زیاد بزرگتر از قطر غلطک نباشد.

یاتاقان غلطک استوانه ای یا رولبرینگ که در نوار نقاله ها استفاده میشود؛ جاییکه بار شعاعی زیادی وجود دارد.

یاتاقان های غلطک استوانه ای قابلیت تحمل بار محوری را ندارند اما در مواردی اگر یک فلنج راهنما در سمت مخالف جهت بار محوری روی حلقه یاتاقان قرار گیرد این قابلیت را پیدا خواهند کرد.

یاتاقان غلطک مخروطی (Tapered Roller Bearings)
در یاتاقان غلطک مخروطی ، حلقه و غلطک ها بصورت یک مخروط ناقص شکل داده میشوند تا یاتاقان بتواند بار محوری و بار شعاعی را تحمل کند.نسبت این بارها بستگی به زاویه ی محورهای بین غلطک و یاتاقان دارد. هرچه این زاویه بزرگتر باشد بار محوری بیشتری توسط یاتاقان تحمل میشود. زاویه تماسی برای اغلب یاتاقان های غلطک مخروطی بین 10 تا 16 درجه است. برای ایجاد ظرفیتی برای تحمل بارهای محوری بیشتر زاویه 30 درجه نیز استفاده میشود.

یاتاقان غلطک مخروطی میتواند بارهای شعاعی و محوری را تحمل کند و به همین ازین نوع یاتاقان در توپی چرخ خودرو استفاده میشود.

 

ترکیب چهار ردیف از یاتاقان غلطک مخروطی در یک یاتاقان برای انجام عملیات های سنگین.

یاتاقان غلطک کروی (Spherical Roller Bearings)
یاتاقان غلطک کروی عموما شامل دو ردیف از غلطک های بشکه ای شکل است که در دو مسیر ساچمه رو حرکت می کنند. یکی روی حلقه داخلی است و دیگری بر روی یک سطح پیوسته کروی روی قطر داخلی از حلقه بیرونی قرار گرفته است. این نوع قرار گیری سبب میشود که یاتاقان در شرایطی که دو شفت همراستا نیستند نیز پایدار بماند. این یاتاقان ها به دلیل شکل کروی خود  قابلیت تحمل بارهای سنگین دارند. غلطک های این یاتاقان به صورت جفت در جهت عکس یکدیگر قرار گرفته اند تا یاتاقان بارهایی که در هر دو جهت اعمال میشود را بتواند تحمل کند.

یاتاقان غلطک کروی که در توپی خودرو نیز استفاده میشود.

یاتاقان غلطک کروی که در توپی خودرو نیز استفاده میشود.

یاتاقان غلطک سوزنی (Needle Roller Bearings)

یاتاقان های غلطک سوزنی از غلطک های استوانه ای درازی با قطر کوچک ساخته شده است. این نوع از یاتاقان در مواردی استفاده میشود که فضای شعاعی کم و محدود باشد. نسبت طول به قطر غلطک سوزنی بین 1 به 2.5 و 1 به 10 است. به دلیل قطر کم غلطک ها در مواردی که ناهمراستایی زیاد یا مقدار اصطکاک بالا باشد ازین نوع یاتاقان استفاده نمی شود. از آنها در حالت سرعت و نوسان کم استفاده میشود.

یاتاقان غلطکی سوزنی که در فضاهای محدود استفاده میشود.

یاتاقان کف گرد (Thrust Bearings)

این نوع یاتاقانها برای مواردی که بار محوری بسیار بالاست طراحی شده اند که معمولا در جعبه دنده های خودرو برای انتقال قدرت بین چرخدنده ها و یا بین شفت و نگهدارنده استفاده میشود. کروی بودن سطح غلطک ها این ویژگی را به آنها میدهد که میتوانند با افزایش بار ، سطح تماس خود را نیز افزایش دهند.
یاتاقان کف گرد شامل دو صفحه شیاردار است که غلطک ها در بین آنها قرار گرفته است. یاتاقان های کف گرد استوانه ای در حدود 20% و یاتاقان های کف گرد ساچمه ای در حدود 30% از همتای شعاعی خود محدود هستند.

یاتاقان کف گرد در شرایطی بار محوری بسیار زیاد باشد و سرعت و وزن اعمالی کم باشد استفاده میشود. این یاتاقان در صندلی های چرخدار دیده میشود.

مقایسه کلی بین یاتاقان ها از نظر ظرفیت تحمل بار:

بار محوری

بار شعاعی 

 

متوسط

خوب

یاتاقان ساچمه ای

0

عالی

یاتاقان غلطک استوانه ای

متوسط

خوب

یاتاقان غلطک مخروطی

خوب

عالی

یاتاقان غلطک کروی

0

خوب

یاتاقان غلطک سوزنی

عالی

ضعیف

یاتاقان کف گرد

منبع machinedesign