یاتاقان

 

 

یاتاقان وسیله‌ای است که اجازه حرکت نسبی مقید را بین دو یا بیشتر از دو قطعه را می‌دهد که به طور نمونه به صورت چرخش یا حرکت خطی است. یاتاقان‌ها می‌توانند به صورت گسترده‌ای بر طبق حرکتی که مجازند داشته باشند و یا براساس اصول کاریشان و همچنین جهت بارهای اعمالی که می‌توانند تحمل کنند، طبقه بندی شوند.


چگونگی کاهش اصطکاک

یاتاقان‌های ساده به طرز گسترده‌ای استفاده می‌شوند و از سطوح برای تماس سایشی استفاده می‌کنند. علی الخصوص با وجود روانکاری، آنها معمولاً عمر و اصطکاک کاملا قابل قبولی می‌دهند. از سوی دیگر، یاتاقانهای با اصطکاک کم معمولاً به خاطر راندمانشان، کاهش فرسایش و استفاده گسترده درسرعت‌های بالا را تسهیل می‌کنند، دارای اهمیتند. اصولا یک یاتاقان می‌تواند اصطکاک را با امتیاز شکلش، با موادش و یا با معرفی و داشتن یک سیال بین سطوح و یا جداکردن سطوح با یک میدان الکترومغناطیسی، کاهش دهد.

با کمک شکل: معمولاً مزایایش را با استفاده از غلطک‌ها و یا کره‌ها و یا با شکل دادن یاتاقان‌های خمشی حاصل می‌کند.
با کمک مواد: با بهره گیری از طبیعت موادی که یاتاقان‌ها را تشکیل می‌دهند. (یک مثال می‌تواند استفاده از پلاستیک باشد که اصطکاک سطحی کمی دارد.)
به کمک یک سیال: با بهره بردن از ویسکوزیته کم یک لایه سیال مانند یک روانساز و یا یک واسطه فشرده شده که از برخورد دو سطح جلوگیری کند؛ یا با کاهش نیروی عمودی بین آنها.
به کمک میدان‌ها: با استفاده از میدان‌های الکترومغناطیسی، مانند میدان مغناطیسی، تا از برخورد سطوح جامد جلوگیری کند.

حتی می‌توان از ترکیبی از اینها در یک یاتاقان بهره برد. مثال این قسمت برای زمانی است که یک اتاقک از پلاستیک ساخته شده باشد و بین توپها/غلطک‌ها که با شکلشان اصطکاک را کم می‌کنند، فاصله ایجاد کند و تکمیلشان کند.


اصول عملکرد

حداقل شش اصل کاری معمول وجود دارد.

یاتاقان‌های لغزشی که معمولاً بوش، یاتاقان‌های سرمحور، یاتاقان بوش، یاتاقان‌های خان دار، یا یاتاقان‌های ساده نامیده می‌شوند.
یاتاقان‌های غلطشی مانند یاتاقان‌های ساچمه‌ای (بلبرینگ‌ها) و یاتاقان‌های غلطکی (رولربرینگ‌ها).
یاتاقان‌های مرصع که نیروها در آن بوسیله پیچیدن جزئی خارج از مرکز محور، تحمل می‌شود.
یاتاقان‌های لغزشی که در آن نیروها توسط یک سیال و یا گاز تحمل می‌شوند.
یاتاقان‌های مغناطیسی که در آن نیرو با کمک یک میدان مغناطیسی تحمل می‌شود.
یاتاقان‌های خمشی که در آن حرکت با المان نیروئی که خم می‌شود، تأمین می‌شود.  

نمونه‌ای از یاتاقان ساچمه‌ای



انیمیشنی از یاتاقان ساچمه‌ای 

حرکت‌ها

حرکت‌های معمولی که یاتاقان‌ها اجازه آن را می‌دهند عبارتند از:

• چرخش شعاعی به عنوان مثال چرخش میله محور.

• حرکت خطی مانند کشو.

• حرکت کروی مانند لولای کاسه ساچمه‌ای

• حرکت مفصلی مانند درها

نیروها

یاتاقان‌ها تنوع گسترده‌ای در اندازه و جهتی که می‌توانند تحمل کنند دارند. نیروها می‌توانند به صورت نیروی غالب شعاعی، محوری (یاتاقان کف گرد) یا ممان عمود بر محور اصلی باشند.

سرعت‌ها

انواع مختلف یاتاقان‌ها، محدودیت‌های سرعت عملکردی متفاوتی دارند. سرعت به طور نمونه به عنوان حداکثر سرعت سطحی نسبی تعریف می‌شود که واحدش اغلب ft/s یا m/sمی باشد. یاتاقان‌های چرخشی به عنوان نمونه، عملکرد را به صورت DN توصیف می‌کنندکه D قطر (اغلب به mm) یاتاقان و N سرعت چرخش با واحد دور بر دقیقه‌است. عموماً سرعت عملکرد یاتاقان‌ها در بازه قابل توجهی باهم تداخل دارد. به عنوان نمونه یاتاقان‌های ساده در سرعت‌های پائین کارآئی دارند. یاتاقان‌های غلتشی سریعتر هستند؛ به دنبال آن یاتاقان‌های لغزشی و سرانجام یاتاقان‌های مغناطیسی قرار دارند که نهایتاً توسط نیروی مرکزگرا و با غلبه بر مقاومت مواد، محدود می‌شوند.

لقی و الاستیسیته

بعضی کاربردها نیروهای یاتاقان‌ها را در جهات متنوعی به کار می‌برد و تنها لقی یا شیب محدودی را به عنوان نیروی متغیر اعمالی می‌پذیرد. یکی از منابع حرکت در یاتاقان‌ها، فواصل یا لقی هاست. برای مثال یک شفت ۱۰میلیمتری در یک سوراخ ۱۲ میلیمتری، ۲ میلیمتری لقی دارد. منبع دوم حرکت، الاستیسیته در خود یاتاقان هاست. برای مثال ساچمه‌ها در یاتاقان‌های ساچمه‌ای (بلبرینگ‌ها) مانند یک لاستیک سفت می‌ماند و تحت بار، از دایره به یک شکل جزئی مسطح تبدیل می‌شود. کاسه بلبرینگ نیز الاستیک است و یک فرورفتگی را در محلی که ساچمه‌ها بر روی آن فشار می‌آورند ایجاد می‌کند.

عمر

یاتاقان‌های مغناطیسی و لغزشی می‌توانند به صورت بالقوه عمر نامحدود بدهند. عمر یاتاقان‌های غلتشی آماری است اما بوسیله بار، دما، نگهداری و تعمیر، ارتعاش، روانکاری و سایر فاکتورها تعیین می‌شود. برای یاتاقان‌های ساده بعضی از مواد عمر بیشتری نسبت به بقیه می‌دهند. بعضی از ساعت‌های جان هریسون هنوز هم بعد از صدها سال کار می‌کنند چرا که از چوب درخت مقدش خشب الانبیا در ساختشان استفاده شده‌است. درحالیکه ساعتهای فلزی اش با توجه به فرسودگی بالقوه شان به ندرت کار کردند.

تعمیر و نگهداری

یاتاقان‌های بسیاری احتیاج به تعمیرات دوره‌ای دارند تا از خرابی پیش از موعد جلوگیری شود. گرچه بعضی از آنها نظیر یاتاقان‌های لغزشی یا مغناطیسی ممکن است احتیاج به نگهداری کمتری داشته باشند. بیشتر یاتاقان‌ها در عملکرد در دورهای بالا نیازمند روانکاری و تمیزکاری دوره‌ای هستند و ممکن است احتیاج به تنظیمات مجدد داشته باشند تا اثر فرسایش را به حداقل برسانند.