بلبرینگ سوزنی: HK، BK، NK، NA، RNA و قفسه‌دار
به‌روزرسانی ۷ آبان ۱۴۰۵
انواع رولبرینگ سوزنی، از کاپی HK و BK تا NK، NA، RNA، قفسه‌سوزن K و کفگرد AXK؛ کاربرد، سختی شفت، خواندن کد و نام‌گذاری INA و IKO.
رولبرینگ سوزنی (Needle roller bearing) که در بازار به آن بلبرینگ سوزنی هم می‌گویند، رولبرینگی است که غلتک‌هایش بسیار باریک و بلندند. نتیجهٔ این شکل، سطح مقطع بسیار کم و ظرفیت بار شعاعی بالا در فضایی است که هیچ بلبرینگ دیگری در آن جا نمی‌شود. از گیربکس و پمپ تا گاردان و موتور، هرجا فضای شعاعی کم است، احتمالاً یک بلبرینگ سوزنی هم پیدا میشود. در این راهنما انواع اصلی آن، کاربرد هرکدام، شرایط لازم برای شفت، شیوهٔ خواندن کد و تفاوت نام‌گذاری INA و IKO را مرور می‌کنیم.
ویژگی‌های اصلی بلبرینگ سوزنی
- ساختار: غلتک‌های نازک و بلند با نسبت طول به قطر بالا. رینگ بیرونی نازک است و بسیاری از انواع اصلاً رینگ داخلی ندارند و مستقیم روی شفت سخت‌کاری‌شده کار می‌کنند.
- جهت بار: بار شعاعی بالا در فضای شعاعی کم. انواع شعاعی بار محوری نمیگیرند، مگر تیپ‌های کفگرد یا ترکیبی.
- سرعت: متوسط.
- ناهم‌محوری (misalignment): تحمل بسیار کمی دارد؛ شفت و هوزینگ باید سخت، صاف و کاملاً هم‌محور باشند.
- محاسبهٔ عمر: چون اجزای غلتشی غلتک‌اند، در رابطهٔ عمر پایه، توان 10/3 به کار می‌رود.
کاربردهای رایج: جعبه‌دنده، پمپ، کمپرسور، میل‌لنگ و میل‌بادامک موتور، گاردان و چهارشاخ (یونیورسال جوینت)، پیستون و هر جای کم‌فضا.
نوع کاپی (Drawn cup): HK و BK
در این نوع، رینگ بیرونی از ورق فولاد مخصوص با کشش عمیق شکل داده و سپس سختکاری میشود. این رینگ نازک کم‌ارتفاع‌ترین رولبرینگ سوزنیِ رینگ‌دار را می‌سازد. بلبرینگ کاپی با پرس مستقیم در هوزینگ جا می‌رود و به خار یا شانهٔ محوری نیاز ندارد؛ برای همین ارزان و مناسب تولید انبوه است.
- HK: دو سر باز؛ شفت از آن عبور میکند.
- BK: یک سر بسته؛ برای انتهای شفت.
- HK..2RS: نسخهٔ آب‌بندی‌شده؛ مثل HK 2016.2RS.
- فول‌کمپلمنت: انواع بدون قفسه با تعداد سوزن بیشتر برای بار سنگین‌تر.
خواندن کد HK: در سری متریک INA، اعداد کد نشان‌دهندهٔ قطر شفت (Fw) و پهنا به میلی‌متر است. مثلاً HK 2016 یعنی شفت 20 mm و پهنای 16 mm؛ قطر بیرونی آن طبق جدول کاتالوگ 26 mm است. HK 2020 همان قطرها را با پهنای 20 mm دارد. BK 2016 نسخهٔ ته‌بستهٔ همان سایز است.
در سری اینچی INA، کدهای SCE و BCE (و نوع سنگین SCH و BCH) به جای میلی‌متر بر حسب ۱/۱۶ اینچ نوشته میشوند؛ مثلاً SCE87 یعنی شفت 8/16 اینچ و پهنای 7/16 اینچ. خواندن این عددها به میلی‌متر یک اشتباه رایج است.
نوع ماشین‌کاری‌شده (Machined): NK، NKI، NA و RNA
در این نوع، رینگ بیرونی تراش‌کاری، سختکاری و سنگزنی میشود و ضخیم‌تر از نوع کاپی است. صلبیت بیشتری دارد و حتی در هوزینگ آلیاژ سبک هم استفاده میشود. برای بار بیشتر، سرعت بالاتر و ضربه نوع ماشین‌کاری‌شده بر نوع کاپی برتری دارد.
سری NK و NKI:
- NK: بدون رینگ داخلی. کد بر حسب قطر شفت و پهنا است؛ مثلاً NK35/30 یعنی شفت 35 mm و پهنای 30 mm.
- NKI: همان خانواده با رینگ داخلی.
- NKS و NKIS: نسخه‌های سنگین‌تر.
سری NA و RNA (سریهای ISO):
- NA48، NA49، NA69: با رینگ داخلی. عدد 48، 49 یا 69 سری ابعادی است و دو رقم آخر کد قطر داخلی. از 04 به بالا این دو رقم ضرب در ۵ قطر داخلی را می‌دهد. مثال: NA4905 قطر داخلی 25 mm دارد و NA4900 قطر داخلی 10 mm.
- RNA48، RNA49، RNA69: همان بلبرینگ بدون رینگ داخلی؛ غلتکها روی شفت سخت‌کاری‌شده میچرخند. RNA4905 همان NA4905 بدون رینگ داخلی است.
- نسخهٔ آب‌بندی‌شده: در INA با پسوند 2RS مثل NA49..2RS و در IKO با پسوند U (یک‌طرفه) و UU (دوطرفه).
- کلاس دقت: پسوندهایی مثل P6 در کد INA، مثلاً NA4914-P6.
از آن‌جا که سریهای NA48، NA49 و NA69 بر پایهٔ ابعاد بینالمللیاند، کدهای هم‌نام این سری‌ها بین INA، IKO، NTN، KOYO، NACHI و NSK از نظر ابعادی قابل تعویضاند. این خانواده در دستهٔ «رولبرینگ سوزنی» سایت فهرست شده است.
قفسه‌سوزن بدون رینگ (Needle cage): K و KT
ساده‌ترین و فشرده‌ترین شکل بلبرینگ سوزنی فقط یک قفسه با سوزن‌هاست؛ بدون هیچ رینگی. در این حالت، شفت و سوراخ هوزینگ (یا سوراخ چرخ‌دنده) هر دو نقش مسیر غلتش را دارند و باید سختکاری و سنگزنی شده باشند. این راه‌حل برای فضاهای بسیار کوچک است؛ مثل چرخ‌دنده‌های هرزگرد گیربکس.
- K در INA: کد به صورت شفت × سوراخ هوزینگ × پهنا به میلی‌متر نوشته میشود؛ مثلاً K25X33X24 یعنی شفت 25، سوراخ هوزینگ 33 و پهنای 24 mm.
- KZK و KBK در INA: قفسه‌سوزن ویژهٔ میل‌لنگ و گژن‌پین؛ ZW نشانهٔ نوع دوردیفه است.
- KT در IKO: معادل قفسه‌سوزن K؛ نوع دوردیفه KTW و نوع ویژهٔ شاتون موتور KT..EG که برای بار ضربه‌ای سنگین، دور و دمای بالا و روانکاری کم طراحی شده است.
کفگرد سوزنی: AXK و واشر AS
وقتی بار محوری در فضای محوری بسیار کم باید تحمل شود، کفگرد سوزنی به کار می‌رود. در این نوع، سوزن‌ها به صورت شعاعی در یک قفسهٔ تخت چیده شده‌اند و بین دو واشر میچرخند.
- AXK: مجموعهٔ قفسه و سوزن کفگرد در سری متریک INA. کد شامل قطر شفت و قطر بیرونی به میلی‌متر است؛ مثلاً AXK 0414 برای شفت 4 mm و قطر بیرونی 14 mm. پسوند TN نشانهٔ قفسهٔ پلاستیکی است.
- AS: واشر مسیر نازک (ضخامت 1 mm) که در دو طرف AXK قرار می‌گیرد؛ کد آن بر حسب قطر شفت است. واشرهای ضخیم‌تر با کدهای WS برای سمت شفت و GS برای سمت هوزینگ عرضه میشوند.
- در IKO: مجموعهٔ قفسه و سوزن کفگرد با کدهای NTB و AZK، و واشرها با کدهای AS، WS و GS نام‌گذاری میشوند.
این بلبرینگ‌ها در دستهٔ «کفگرد سوزنی» سایت فهرست شده‌اند.
انواع ترکیبی سوزنی و کفگرد
برای جاهایی که بار شعاعی و محوری هم‌زمان وجود دارد ولی فضا کم است، بلبرینگ ترکیبی ساخته شده است: یک سوزنی شعاعی که با یک کفگرد سوزنی، ساچمه‌ای یا غلتکی یکپارچه شده است. در INA کدهای NKX، NKXR، NX و NKIA و NKIB، و در IKO کدهای NAX و NAXI (سوزنی با کفگرد ساچمه‌ای) و NBX و NBXI (سوزنی با کفگرد غلتکی) این گروه را تشکیل می‌دهند.
جدول مقایسهٔ انواع بلبرینگ سوزنی
| نوع | کد INA | معادل IKO | رینگ داخلی | نکتهٔ اصلی |
|---|---|---|---|---|
| کاپی سر باز | HK | TLA، TA | ندارد | ارزان، کم‌ارتفاع، پرس مستقیم در هوزینگ |
| کاپی ته‌بسته | BK | BA، BHA | ندارد | برای انتهای شفت |
| ماشین‌کاری‌شده بدون رینگ داخلی | NK، RNA | RNA، TAF | ندارد | صلب، شفت سخت‌کاری‌شده لازم است |
| ماشین‌کاری‌شده با رینگ داخلی | NKI، NA | NA، TAFI | دارد | روی شفت معمولی، بار و سرعت بیشتر |
| قفسه‌سوزن | K | KT | ندارد (رینگ بیرونی هم ندارد) | فشرده‌ترین، شفت و هوزینگ مسیر غلتش‌اند |
| کفگرد سوزنی | AXK + AS | NTB، AZK + AS | — | فقط بار محوری در فضای محوری کم |
| ترکیبی | NKX، NX | NAX، NBX | بسته به مدل | بار شعاعی و محوری هم‌زمان |
شرایط شفت در انواع بدون رینگ داخلی
بسیاری از کاربردهای بلبرینگ سوزنی بدون رینگ داخلی‌اند و این‌جا شفت نقش رینگ داخلی را بازی میکند. پس کیفیت شفت مستقیماً عمر بلبرینگ را تعیین میکند:
- سختی: طبق کاتالوگ IKO، سطحی که نقش مسیر غلتش را دارد باید سختی 58 تا 64 HRC داشته باشد. اگر سختی کمتر از 58 HRC باشد، ظرفیت بار دینامیکی با یک ضریب سختی کاهش پیدا میکند و عمر بلبرینگ کم میشود.
- عمق لایهٔ سخت: اگر سطح با کربوره‌کردن یا سختکاری القایی سخت شود، علاوه بر سختی سطح، لایهٔ سخت‌شده هم باید ضخامت کافی داشته باشد.
- زبری سطح: برای سوزنی کاپی، IKO زبری حداکثر 0.2 μm Ra را توصیه میکند و در شرایط کاری سبک 0.8 μm Ra یا کمتر را قابل قبول می‌داند.
- هم‌محوری: چون بلبرینگ سوزنی ناهم‌محوری را تقریباً تحمل نمی‌کند، شفت باید صاف و هم‌محور باشد.
اگر شفت قابل سختکاری نیست چه کنیم؟ دو راه دارید: نوع با رینگ داخلی (مثل NA یا NKI) انتخاب کنید، یا یک رینگ داخلی جداگانه به مجموعه اضافه کنید. INA رینگ‌های داخلی را با کدهای IR و LR و IKO با کدهای IRT، IRB، LRT و LRB عرضه میکند. در هر دو حالت، ابعاد شفت و رینگ را با جدول سازنده تطبیق دهید.
نام‌گذاری INA و IKO در یک نگاه
INA (گروه Schaeffler) و IKO (Nippon Thompson) دو نام مرجع در رولبرینگ سوزنی‌اند. IKO نخستین توسعه‌دهندهٔ رولبرینگ سوزنی در ژاپن است و INA در این خانواده از مرجع‌ترین برندهاست. این دو برند معمولاً هم‌رده‌اند، اما کدهایشان برای یک نوع بلبرینگ متفاوت است:
- کدهایی با پیشوند HK، BK، NK، NKI و K تقریباً همیشه به INA اشاره دارند.
- کدهای TLA، TA، BA، BHA، KT، TAF و TAFI مخصوص IKO هستند.
- سریهای NA48، NA49، NA69 و RNA بین هر دو برند و برندهای ژاپنی دیگر مشترک‌اند.
- در IKO کدهای شل‌تایپ هم بر حسب قطر شفت و پهنا به میلی‌مترند؛ مثل TLA 2020 Z یا TA 1820 Z (پسوند Z یعنی شیلددار).
- پسوند UU در IKO و 2RS در INA هر دو نشانهٔ آببند دوطرفه‌اند.
- INA پسوند RR را برای پوشش ضدخوردگی Corrotect به کار می‌برد.
برندهای دیگری هم بلبرینگ سوزنی تولید می‌کنند؛ مثلاً KOYO در سوزنی و کیت‌های چهارشاخ گاردان فعال است و در گروه Timken، برند Torrington برای رولبرینگ سوزنی شناخته میشود.
انتخاب و سفارش بلبرینگ سوزنی
- فضای شعاعی کم: اگر بلبرینگ شیار عمیق یا رولبرینگ استوانه‌ای در فضای موجود جا نمی‌شود، سوزنی گزینهٔ اول است.
- تولید انبوه و هزینهٔ کم: نوع کاپی HK یا BK.
- بار و ضربهٔ بیشتر: نوع ماشین‌کاری‌شده NK یا NA.
- شفت سخت‌کاری‌نشده: نوع با رینگ داخلی NA یا NKI، یا رینگ داخلی جداگانه.
- بار محوری: کفگرد AXK یا نوع ترکیبی.
- ناهم‌محوری زیاد یا سرعت بسیار بالا: سوزنی انتخاب مناسبی نیست و باید نوع دیگری بررسی شود.
هنگام سفارش، کد کامل روی بلبرینگ یا جعبه را بفرستید. اگر کد پاک شده است، قطر شفت، قطر بیرونی و پهنا را با کولیس اندازه بگیرید و مشخص کنید رینگ داخلی دارد یا نه و دو سر باز است یا یک سر بسته؛ راهنمای «اندازه‌گیری بلبرینگ» در این کار کمک میکند. برای معنای پسوندها هم راهنمای «پسوندهای بلبرینگ» را ببینید.
جمع‌بندی
بلبرینگ سوزنی بیشترین ظرفیت شعاعی را در کمترین فضا می‌دهد، به شرطی که شفت و هوزینگ سخت، صاف و هم‌محور باشند. HK و BK ارزان و کم‌ارتفاع‌اند، NK و NA صلب‌تر و قوی‌ترند، RNA و قفسه‌سوزن K فشرده‌ترین گزینه‌اند و AXK بار محوری را در فضای کم تحمل میکند. در انواع بدون رینگ داخلی، سختی 58 تا 64 HRC شفت را فراموش نکنید.
برای پیدا کردن کد مناسب، معادل INA و IKO یا بررسی موجودی بلبرینگ سوزنی، کد یا ابعاد قطعه را از طریق چت سایت برای کارشناسان فروش آل‌نبی بفرستید.
پرسش‌های متداول
فرق HK و BK چیست؟
هر دو رولبرینگ سوزنی کاپی (drawn cup) با رینگ بیرونی نازک از ورق فولاد کشیده‌شده‌اند. HK دو سر باز است و شفت از آن عبور میکند؛ BK یک سر بسته دارد و برای انتهای شفت به کار می‌رود.
فرق NA و RNA چیست؟
هر دو سوزنی ماشینکاریشدهاند. NA رینگ داخلی دارد و روی شفت معمولی سوار میشود. RNA رینگ داخلی ندارد و غلتکها مستقیم روی شفت میچرخند؛ بنابراین شفت باید سختکاری و سنگزنی شده باشد.
اگر بلبرینگ سوزنی بدون رینگ داخلی باشد، شفت چه شرایطی لازم دارد؟
سطح شفت که نقش مسیر غلتش را دارد باید سختی 58 تا 64 HRC داشته باشد. در کاتالوگ IKO برای سوزنی کاپی، زبری سطح حداکثر 0.2 μm Ra و در شرایط سبک 0.8 μm Ra ذکر شده است. اگر سختی کمتر باشد، ظرفیت بار دینامیکی کاهش پیدا میکند.
عدد NA4905 یعنی چه؟
49 سری ابعادی ISO است و دو رقم آخر کد قطر داخلی است. از 04 به بالا این عدد ضرب در ۵ قطر داخلی را می‌دهد؛ پس NA4905 قطر داخلی 25 mm دارد و RNA4905 همان بلبرینگ بدون رینگ داخلی است.
آیا بلبرینگ سوزنی بار محوری تحمل میکند؟
انواع شعاعی سوزنی بار محوری نمیگیرند. برای بار محوری از کفگرد سوزنی مثل AXK همراه واشر AS، یا از انواع ترکیبی سوزنی و کفگرد مثل NKX و NX استفاده میشود.
معادل IKO برای HK و BK شرکت INA چیست؟
در IKO، رولبرینگ سوزنی کاپی سر باز با کدهای TLA و TA و نوع ته‌بسته با BA و BHA نام‌گذاری میشود. قفسه‌سوزن K در INA هم در IKO با کد KT شناخته میشود.
آیا NA4905 برندهای مختلف جای هم نصب میشوند؟
سریهای NA48، NA49 و NA69 بر پایهٔ ابعاد بینالمللیاند و بین سازندگانی مثل INA، IKO، NTN، KOYO، NACHI و NSK از نظر ابعادی قابل تعویضاند. این خانواده در دستهٔ «رولبرینگ سوزنی» سایت فهرست شده است. با این حال پسوندها، آببند و لقی را جداگانه تطبیق دهید.