انطباق شفت و هوزینگ بلبرینگ (تلرانس k5، m5، H7، J7)

انطباق (Fit) تعیین می‌کند بلبرینگ چقدر سفت روی شفت و داخل پوسته (هوزینگ) بنشیند. قاعدهٔ اصلی ساده است: حلقه‌ای که نسبت به جهت بار می‌چرخد باید پرسی جا بخورد و حلقه‌ای که نسبت به بار ثابت است می‌تواند لغزشی باشد. در الکتروموتور و پمپ معمولی، این یعنی شفت با تلرانسی مثل k5 یا m5 و سوراخ پوسته با H7 یا J7.

در این راهنما می‌گوییم این حروف و اعداد چه معنایی دارند، برای هر شرایط کدام را انتخاب کنیم، انطباق غلط چه خرابی‌هایی می‌آورد و شفت و پوسته را چطور اندازه بگیریم.

انطباق پرسی، انتقالی و لغزشی

سه حالت کلی داریم:

• پرسی یا تداخلی (Interference fit): شفت کمی بزرگ‌تر از سوراخ بلبرینگ است و حلقه با نیرو یا گرما جا می‌رود.
• انتقالی (Transition fit): بسته به اندازهٔ واقعی دو قطعه، ممکن است کمی پرسی یا کمی آزاد شود.
• لغزشی یا آزاد (Clearance fit): شفت کوچک‌تر از سوراخ است و حلقه با دست جابه‌جا می‌شود.

این حالت‌ها با سیستم ISO 286 نوشته می‌شوند. حرف کوچک برای شفت است (g، h، j، js، k، m، n، p، r) و حرف بزرگ برای سوراخ پوسته (G، H، J، JS، K، M، N، P). عدد بعد از حرف، درجهٔ کیفیت IT است؛ هرچه کوچک‌تر، بازهٔ تلرانس باریک‌تر. در شفت‌ها هرچه حرف در الفبا جلوتر برود (j، k، m، n، p) انطباق سفت‌تر می‌شود.

یک نکتهٔ مهم: بلبرینگ از سیستم سوراخ مبنا پیروی نمی‌کند. تلرانس سوراخ حلقهٔ داخلی همیشه زیر اندازهٔ اسمی است (حد بالا صفر و حد پایین منفی). به همین دلیل k5 که در جدول‌های عمومی ISO 286 یک انطباق انتقالی است، روی سوراخ بلبرینگ یک انطباق پرسی می‌سازد.

قاعدهٔ حلقهٔ چرخان: بار ثابت یا بار چرخان؟

پرسش اول همیشه این است: کدام حلقه نسبت به جهت بار می‌چرخد؟

اگر حلقهٔ بارگردان شل باشد، زیر هر دور بار کمی جابه‌جا می‌شود و به آرامی روی نشیمن می‌چرخد. نتیجه، سایش نشیمن، زنگ‌زدگی سایشی، گرما و خرابی زودرس است.

سبک، معمولی یا سنگین: تعریف بار

جدول‌های انطباق بار را نسبت به ظرفیت دینامیکی C دسته‌بندی می‌کنند. در کاتالوگ NTN، بار سبک یعنی بار معادل حداکثر 0.06C، بار معمولی بین 0.06C و 0.12C و بار سنگین بیشتر از 0.12C. سازندگان دیگر مرز را کمی متفاوت (حدود 0.05C و 0.1C) می‌گذارند. محاسبهٔ بار معادل P در راهنمای عمر بلبرینگ و محاسبهٔ L10 آمده است.

تلرانس شفت برای حلقهٔ داخلی چرخان

برای بلبرینگ ساچمه‌ای با سوراخ استوانه‌ای، وقتی حلقهٔ داخلی نسبت به بار می‌چرخد، جدول راهنمای NTN (که با SKF هم‌راستاست) این انتخاب‌ها را می‌دهد:

در رولبرینگ‌های استوانه‌ای، مخروطی و بشکه‌ای انطباق‌ها یک پله سفت‌ترند و برای بارهای معمولی تا سنگین m6، n6، p6 و r6 رایج است. چند نکتهٔ تکمیلی:

• اگر حلقهٔ داخلی در کار گرم‌تر از شفت شود، انطباق سفت‌تری انتخاب می‌شود تا در دمای کار شل نشود.
• برای رولبرینگ مخروطی و تماس زاویه‌ای تک‌ردیفه معمولاً k6 و m6 به جای k5 و m5 به کار می‌رود.
• در بار سنگین و ضربه‌ای (سنگ‌شکن، واگن) انطباق‌های n6 و p6 همراه لقی C3 دیده می‌شود.
• برای بلبرینگ سوراخ مخروطی روی بوش H، شفت با h9 (یا h10 برای شفت‌های انتقال قدرت) کافی است؛ به شرطی که گردی و استوانه‌ای بودن آن در حد IT5 یا IT7 باشد.

اگر حلقهٔ داخلی نسبت به بار ثابت است (چرخ روی محور ثابت)، انطباق آزاد مجاز است: g6 وقتی جابه‌جایی محوری آسان لازم است و h6 وقتی لازم نیست.

تلرانس سوراخ پوسته (هوزینگ)

H7 برای یاتاقان طرف آزاد (Non-locating) مناسب است، چون حلقهٔ خارجی می‌تواند با انبساط شفت جابه‌جا شود. انطباق‌های K7 به بعد این جابه‌جایی را عملاً از بین می‌برند.

انطباق استاندارد الکتروموتور

پرکاربردترین حالت در فروشگاه ما الکتروموتور است. جدول NTN برای موتورهای الکتریکی:

پس یک 6205 یا 6305 در موتور معمولی روی شفت k5 می‌نشیند.

مثال عددی: 6205 روی شفت k5 و اثر آن روی لقی

سوراخ 6205 در کلاس دقت معمولی بین 25.000 و 24.990 mm است (0 تا −10 میکرون). طبق جدول عددی NTN برای قطر 18 تا 30 mm:

حالا اثر آن روی لقی داخلی: وقتی حلقهٔ داخلی روی شفت پرس می‌شود کمی باز می‌شود و حدود ۷۰ تا ۹۰ درصد تداخل مؤثر از لقی داخلی کم می‌شود. تداخل مؤثر هم کمی کمتر از عدد اسمی است، چون ناهمواری سطح هنگام جا زدن صاف می‌شود (حدود 1 تا 2.5 میکرون برای شفت سنگ‌خورده و 5 تا 7 میکرون برای شفت تراش‌خورده).

در بدترین حالت k5 (تداخل 21 میکرون روی شفت سنگ‌خورده)، تداخل مؤثر حدود 19 میکرون و کاهش لقی حدود 13 تا 17 میکرون است. لقی شعاعی 6205 پیش از نصب (برای قطرهای 24 تا 30 mm):

• CN (معمولی): 5 تا 20 میکرون؛ یعنی در ترکیب نامطلوب، لقی پس از نصب ممکن است به صفر یا منفی برسد.
• C3: 13 تا 28 میکرون؛ حاشیهٔ بسیار بیشتری باقی می‌ماند.

حالا گرمای موتور را هم اضافه کنید: حلقهٔ داخلی گرم‌تر از حلقهٔ خارجی است و باز هم لقی کم می‌شود. این همان دلیلی است که الکتروموتورها معمولاً بلبرینگ C3 می‌خواهند؛ توضیح کامل در راهنمای لقی C3 آمده است. بهترین عمر وقتی به دست می‌آید که لقی در حالت کار کمی مثبت و نزدیک صفر باشد.

وقتی انطباق اشتباه است چه اتفاقی می‌افتد؟

انطباق خیلی شل:

• خزش حلقه (Creep): حلقه آرام‌آرام روی شفت یا در پوسته می‌چرخد؛ مشتری می‌گوید «بلبرینگ هرز می‌گردد» یا «جای بلبرینگ گشاد شده».
• زنگ‌زدگی سایشی (Fretting corrosion): لکه‌های قهوه‌ای مایل به قرمز یا سیاه روی سوراخ یا قطر خارجی بلبرینگ، ناشی از جابه‌جایی‌های بسیار ریز زیر بار.
• سطح براق و صیقلی سوراخ، سایش شفت و پوسته، گرما و صدا.

انطباق خیلی سفت:

• از بین رفتن لقی داخلی: بلبرینگ داغ می‌کند، صدا می‌دهد و عمرش به شدت کم می‌شود.
• خطر ترک حلقه: تنش ناشی از انطباق پرسی نباید از حدود 127 MPa بیشتر شود. به عنوان قاعدهٔ سرانگشتی، تداخل روی شفت معمولاً از یک‌هزارم قطر شفت بیشتر نمی‌شود.
• سختی نصب و پیاده کردن و آسیب به نشیمن در دفعات بعد.

موارد خاص: پوستهٔ آلومینیومی با گرما بیشتر از فولاد باز می‌شود و ممکن است در دمای کار شل شود. شفت توخالی یا پوستهٔ جدار نازک هم معمولاً انطباق سفت‌تری لازم دارد. در این حالت‌ها اصلاح انطباق بر اساس اختلاف ضریب انبساط لازم است و بهتر است با کارشناس بررسی شود.

اندازه‌گیری شفت و سوراخ پوسته

پیش از نصب بلبرینگ نو، به‌خصوص وقتی بلبرینگ قبلی هرز گشته یا داغ کرده، نشیمن‌ها را اندازه بگیرید:

• قطر شفت را با میکرومتر و سوراخ پوسته را با میکرومتر داخلی یا ساعت اندازه‌گیر داخلی بسنجید. کولیس برای کنترل تلرانسی در حد چند میکرون کافی نیست.
• اندازه‌گیری را در دو مقطع در طول نشیمن و در هر مقطع در چهار جهت انجام دهید تا بیضی‌شدگی و مخروطی بودن معلوم شود.
• قطعه و ابزار باید هم‌دما باشند. تلرانس‌ها برای 20 درجهٔ سانتی‌گراد تعریف شده‌اند؛ شفتی را که تازه از دستگاه گرم بیرون آمده اندازه نگیرید.
• عدد اندازه‌گیری‌شده را با بازهٔ تلرانس انتخابی مقایسه کنید و نتیجه را ثبت کنید تا در تعمیر بعدی بتوانید سایش را ردیابی کنید.
• نشیمن را از نظر تمیزی، پلیسه، ضربه‌خوردگی و ماندهٔ براده بررسی کنید.

برای شناسایی خود بلبرینگ (قطر داخلی، قطر خارجی و عرض) راهنمای اندازه‌گیری بلبرینگ و جدول ابعاد سری 6200 و 6300 را ببینید.

اشتباهات رایج تعمیرگاهی

• سنبه زدن روی شفت برای سفت کردن بلبرینگ: نشیمن را غیریکنواخت می‌کند و حلقه را تغییرشکل می‌دهد.
• چسب به جای تعمیر نشیمن: چسب‌های نگهدارندهٔ قطعات استوانه‌ای فقط برای لقی‌های خیلی کم کمک می‌کنند و جایگزین بازسازی نشیمن نیستند.
• بلبرینگ بزرگ‌تر یا برند دیگر برای جبران پوستهٔ گشادشده: راه‌حل اصلی بوش‌کاری، جوشکاری و تراش، یا متالیزه کردن و رساندن نشیمن به اندازهٔ استاندارد است.
• ضربه به حلقهٔ اشتباه هنگام نصب: نیروی جا زدن فقط باید به حلقه‌ای وارد شود که پرسی جا می‌خورد.

اگر بلبرینگ دستگاه شما هرز می‌گردد، داغ می‌کند یا مطمئن نیستید شفت و پوسته را با چه تلرانسی بتراشید، شمارهٔ بلبرینگ، قطرهای اندازه‌گیری‌شده و نوع کار دستگاه را برای کارشناسان فروش آل‌نبی بفرستید یا از گفت‌وگوی آنلاین سایت بپرسید. کمک می‌کنیم انطباق و گروه لقی مناسب را انتخاب کنید و بلبرینگ درست را از موجودی بلبرینگ‌های ساچمه‌ای و رولبرینگ‌ها تأمین کنید.