چرا بازی شعاعی و تسامح یکی نیستند

در مورد رابطه بین دقت باربری، تلورانس های ساخت آن و سطح فاصله داخلی یا "بازی" بین مسیرهای مسابقه و توپ ها سردرگمی وجود دارد.در اینجا، وو شیژنگ، مدیر عامل بلبرینگ‌های کوچک و مینیاتوری متخصص JITO Bearings، روشن می‌کند که چرا این افسانه همچنان ادامه دارد و مهندسان باید به دنبال چه چیزی باشند.

در طول جنگ جهانی دوم، در یک کارخانه مهمات سازی در اسکاتلند، مرد کمی شناخته شده به نام استنلی پارکر مفهوم موقعیت واقعی یا آنچه را که امروزه به نام ابعاد هندسی و تحمل (GD&T) می شناسیم، توسعه داد.پارکر متوجه شد که حتی با وجود اینکه برخی از قطعات کاربردی که برای اژدرها ساخته می‌شوند پس از بازرسی رد می‌شوند، اما همچنان برای تولید ارسال می‌شوند.

با بررسی دقیق تر، او متوجه شد که این اندازه گیری تحمل بود که مقصر بود.تلورانس‌های مختصات XY سنتی یک ناحیه تحمل مربع ایجاد می‌کند، که بخش را حذف می‌کند، حتی اگر یک نقطه در فضای دایره‌ای منحنی بین گوشه‌های مربع را اشغال کند.او در ادامه یافته های خود را در مورد چگونگی تعیین موقعیت واقعی در کتابی با عنوان نقشه ها و ابعاد منتشر کرد.

*ترخیص داخلی
امروزه، این درک به ما کمک می‌کند تا بلبرینگ‌هایی را بسازیم که سطحی از بازی یا شل بودن را نشان می‌دهند، در غیر این صورت به عنوان فاصله داخلی یا به طور خاص، بازی شعاعی و محوری شناخته می‌شوند.بازی شعاعی فاصله اندازه گیری شده عمود بر محور یاتاقان و بازی محوری فاصله اندازه گیری شده به موازات محور یاتاقان است.

این بازی از ابتدا در یاتاقان طراحی شده است تا به یاتاقان اجازه تحمل بارها را در شرایط مختلف با در نظر گرفتن عواملی مانند انبساط دما و اینکه چگونه اتصال بین حلقه های داخلی و خارجی بر عمر یاتاقان تأثیر می گذارد، می دهد.

به طور خاص، فاصله می تواند بر نویز، ارتعاش، استرس حرارتی، انحراف، توزیع بار و عمر خستگی تأثیر بگذارد.بازی شعاعی بالاتر در شرایطی که انتظار می رود حلقه یا شفت داخلی در مقایسه با حلقه یا محفظه بیرونی داغتر شده و در حین استفاده منبسط شود، مطلوب است.در این شرایط بازی در بلبرینگ کاهش می یابد.برعکس، اگر حلقه بیرونی بیشتر از حلقه داخلی منبسط شود، بازی افزایش می یابد.

بازی محوری بالاتر در سیستم‌هایی که بین شفت و محفظه ناهماهنگی وجود دارد، مطلوب است، زیرا ناهماهنگی می‌تواند باعث از کار افتادن سریع یک یاتاقان با فاصله داخلی کوچک شود.فاصله بیشتر همچنین می تواند به یاتاقان اجازه دهد تا با بارهای رانش کمی بالاتر کنار بیاید زیرا زاویه تماس بالاتری ایجاد می کند.

*تجهیزات
مهم است که مهندسان تعادل مناسبی را در فاصله داخلی یک یاتاقان ایجاد کنند.یک بلبرینگ بیش از حد سفت با بازی ناکافی باعث ایجاد گرما و اصطکاک بیش از حد می شود که باعث می شود توپ ها در مسیر مسابقه سر بخورند و سایش را تسریع کنند.به همین ترتیب، فاصله زیاد باعث افزایش صدا و لرزش و کاهش دقت چرخش می شود.

پاکسازی را می توان با استفاده از فیت های مختلف کنترل کرد.تناسب مهندسی به فاصله بین دو قسمت جفت شده اشاره دارد.این معمولاً به عنوان شفت در یک سوراخ توصیف می شود و نشان دهنده میزان سفتی یا شلی بین شفت و حلقه داخلی و بین حلقه بیرونی و محفظه است.این معمولاً خود را به صورت یک تناسب شل و خلاص یا یک تناسب تداخلی محکم نشان می دهد.

تناسب محکم بین حلقه داخلی و شفت برای حفظ آن در جای خود و جلوگیری از خزش یا لغزش ناخواسته، که می تواند گرما و لرزش ایجاد کند و باعث تخریب شود، مهم است.

با این حال، تناسب تداخل باعث کاهش فاصله در بلبرینگ می شود زیرا حلقه داخلی را گسترش می دهد.یک تناسب مشابه بین محفظه و حلقه بیرونی در یک یاتاقان با بازی شعاعی کم، حلقه بیرونی را فشرده کرده و فاصله را حتی بیشتر کاهش می‌دهد.این منجر به یک فاصله داخلی منفی می شود - که به طور موثر محور را بزرگتر از سوراخ می کند - و منجر به اصطکاک بیش از حد و خرابی اولیه می شود.

هدف این است که وقتی بلبرینگ در شرایط عادی کار می کند، بازی عملیاتی صفر باشد.با این حال، بازی شعاعی اولیه که برای دستیابی به این مورد نیاز است، می‌تواند باعث ایجاد مشکلاتی در لغزش یا لغزش توپ، کاهش صلبیت و دقت چرخش شود.این بازی شعاعی اولیه را می توان با استفاده از بارگذاری اولیه حذف کرد.پیش بارگیری وسیله ای برای قرار دادن بار محوری دائمی بر روی یاتاقان است، پس از نصب آن، با استفاده از واشر یا فنرهایی که در برابر حلقه داخلی یا خارجی قرار می گیرند.

مهندسان همچنین باید این واقعیت را در نظر بگیرند که کاهش فاصله در یاتاقان های با مقطع نازک آسان تر است زیرا حلقه ها نازک تر هستند و تغییر شکل می دهند.به عنوان یک تولید کننده بلبرینگ های کوچک و مینیاتوری، بلبرینگ JITO به مشتریان خود توصیه می کند که باید مراقب اتصالات شفت به بدنه باشند.گرد بودن شفت و محفظه نیز در یاتاقان‌های نوع نازک اهمیت بیشتری دارد، زیرا شافت خارج از گرد باعث تغییر شکل حلقه‌های نازک و افزایش صدا، لرزش و گشتاور می‌شود.

*تحمل ها
سوء تفاهم در مورد نقش بازی شعاعی و محوری باعث شده است که بسیاری رابطه بین بازی و دقت، به‌ویژه دقتی که از تلورانس‌های ساخت بهتر ناشی می‌شود، اشتباه بگیرند.

برخی از افراد فکر می کنند که یک بلبرینگ با دقت بالا تقریباً نباید بازی داشته باشد و باید بسیار دقیق بچرخد.از نظر آنها، یک بازی شعاعی شل، دقت کمتری به نظر می‌رسد و کیفیت پایینی را به وجود می‌آورد، حتی اگر ممکن است یک بلبرینگ با دقت بالا باشد که عمداً با بازی شل طراحی شده است.به عنوان مثال، ما در گذشته از برخی از مشتریان خود پرسیده ایم که چرا آنها یک بلبرینگ با دقت بالاتر می خواهند و آنها به ما گفته اند که می خواهند، "بازی را کاهش دهید".

با این حال، درست است که تحمل دقت را بهبود می بخشد.اندکی پس از ظهور تولید انبوه، مهندسان متوجه شدند که تولید دو محصول کاملاً مشابه، نه عملی است و نه اقتصادی، حتی اگر اصلاً ممکن باشد.حتی زمانی که همه متغیرهای تولید یکسان نگه داشته می شوند، همیشه تفاوت های جزئی بین یک واحد و واحد بعدی وجود خواهد داشت.

امروز، این نشان دهنده یک تحمل مجاز یا قابل قبول است.کلاس های تحمل برای بلبرینگ ها، که به عنوان رتبه بندی ISO (متریک) یا ABEC (اینچ) شناخته می شوند، انحراف مجاز و اندازه گیری های پوشش از جمله اندازه حلقه داخلی و خارجی و گرد بودن حلقه ها و مسیرهای مسابقه را تنظیم می کنند.هر چه کلاس بالاتر و تلرانس محکم تر باشد، بلبرینگ پس از مونتاژ دقیق تر خواهد بود.

با ایجاد تعادل مناسب بین اتصالات و بازی شعاعی و محوری در حین استفاده، مهندسان می توانند به فاصله عملیاتی صفر ایده آل دست یابند و از نویز کم و چرخش دقیق اطمینان حاصل کنند.با انجام این کار، می‌توانیم سردرگمی بین دقت و بازی را برطرف کنیم و به همان روشی که استنلی پارکر در اندازه‌گیری صنعتی انقلابی ایجاد کرد، نگاه ما به یاتاقان‌ها را اساساً تغییر دهیم.