หากคุณเคยพยายามเลื่อนกล่องหนักๆ บนพื้นขรุขระ คุณจะรู้ว่าการเสียดสีเป็นศัตรูของการเคลื่อนไหวที่ราบรื่น ในเครื่องจักร แรงเสียดทานแบบเดียวกันนั้นจะปล้นพลังงาน ทำให้เกิดความร้อน และทำให้ชิ้นส่วนสึกหรอ ตลับลูกปืนเป็นวิธีการแก้ปัญหาที่เรียบง่ายแต่ชาญฉลาด
มาดูวิธีการทำจริง ประเภทต่างๆ ที่คุณจะพบ และอะไรที่ทำให้ตลับลูกปืนมีประสิทธิภาพมากกว่าอีกประเภทในการต่อสู้กับแรงเสียดทาน
อันดับแรก แรงเสียดทานกำลังทำอะไรอยู่ในเครื่องจักรของคุณ?
พูดง่ายๆ ก็คือ แรงเสียดทานจะเกิดขึ้นเมื่อใดก็ตามที่พื้นผิวทั้งสองเคลื่อนที่ชนกัน ในมอเตอร์หรือเครื่องยนต์ โดยปกติแล้วจะอยู่ระหว่างการหมุนเพลาและที่อยู่อาศัยที่รองรับมัน แรงเสียดทานที่ไม่ถูกตรวจสอบนำไปสู่:
· พลังงานที่สูญเสียไป– เครื่องจักรของคุณทำงานหนักขึ้นเพื่อเอาชนะความต้านทาน
· ความร้อนสะสม– ซึ่งสามารถทำลายสารหล่อลื่นและส่วนประกอบที่บิดเบี้ยวได้
· สึกหรออย่างรวดเร็ว– การเจียรโลหะกับโลหะไม่เคยจบลงด้วยดี
เคล็ดลับหลัก: การเลื่อนและการกลิ้ง
หลักการพื้นฐานนั้นง่าย:แรงเสียดทานแบบกลิ้งต่ำกว่ามากแรงเสียดทานแบบเลื่อน.
คิดจะดันกล่องหนักๆ แบบนั้นซะเลย ถ้าลาก(เลื่อน)ก็ลำบาก หากคุณวางชุดลูกกลิ้งหรือแท่งกลมไว้ข้างใต้ (การกลิ้ง) มันจะเคลื่อนที่ได้ง่ายขึ้นมาก
นั่นคือสิ่งที่ตลับลูกปืนทำ ในแบบฉบับลูกปืน, ลูกเหล็กบดละเอียด-กลิ้งไปมาระหว่างสนามแข่งด้านใน(ติดอยู่กับเพลา) และกสนามแข่งด้านนอก(คงที่ในที่อยู่อาศัย) โหลดจะถูกบรรทุกโดยการเคลื่อนที่แบบกลิ้ง ไม่ใช่โดยพื้นผิวที่บดทับกัน เป็นฟิล์มบางๆของน้ำมันหล่อลื่นจากนั้นจะป้องกันไม่ให้ลูกบอลโลหะสัมผัสกับสนามแข่งจริง ซึ่งช่วยลดการเสียดสีและระบายความร้อนออกไปอีก
ครอบครัวแบริ่งหลัก: เครื่องมือที่แตกต่างกันสำหรับงานที่แตกต่างกัน
ไม่ใช่ทุกเครื่องที่ต้องการโซลูชันแบบเดียวกัน ต่อไปนี้เป็นคำแนะนำโดยย่อเกี่ยวกับประเภทหลักที่คุณจะพบ:
1. แบริ่งองค์ประกอบกลิ้ง (ประเภทบอลและลูกกลิ้ง)
นี่คือครอบครัวที่พบบ่อยที่สุด พวกเขาใช้องค์ประกอบกลิ้ง(ลูกบอลหรือลูกกลิ้ง) ประกบอยู่ระหว่างสนามแข่ง พวกเขาเป็นเลิศในการจัดการโหลดรัศมี(ตั้งฉากกับเพลา) และขึ้นอยู่กับการออกแบบโหลดตามแนวแกน(ตามเพลา) คุณจะพบสินค้าเหล่านี้ได้ทุกที่ ตั้งแต่ลูกกลิ้งสายพานลำเลียง ล้อรถ ไปจนถึงกระปุกเกียร์
2. แบริ่งธรรมดา (แบริ่งเลื่อน)
นี่เป็นการออกแบบที่เรียบง่ายที่สุด-เพียงแขนเสื้อ (มักเรียกว่า aบุชชิ่ง) ระหว่างเพลาและตัวเรือน พวกเขาทำอาศัยการเลื่อน แต่ฟิล์มน้ำมันที่มีแรงดันจะแยกพื้นผิวออกจากกัน มีความทนทานอย่างไม่น่าเชื่อและสามารถรับน้ำหนักได้มาก ซึ่งเป็นสาเหตุว่าทำไมคุณจะพบสิ่งเหล่านี้ได้ในเครื่องยนต์ (แบริ่งก้านสูบ) และเครื่องจักรกลหนัก การแลกเปลี่ยน-? พวกเขาต้องการการจ่ายน้ำมันแรงดันสูงที่สม่ำเสมอ-
3. ตลับลูกปืนของไหล
สิ่งเหล่านี้ยกระดับแนวคิด "ไม่ติดต่อ" ขึ้นไปอีกระดับ พวกเขาใช้ก๊าซแรงดันบางๆ (เช่นอากาศ) หรือของเหลวเพื่อลอยเพลา ไม่มีการสัมผัสกันทางกายภาพ ดังนั้นแรงเสียดทานจึงต่ำมาก คุณจะพบสิ่งเหล่านี้ได้ในอุปกรณ์-ที่มีความแม่นยำสูงหรือสูง- เช่น เครื่องเจียรที่มีความแม่นยำ ฮาร์ดไดรฟ์ของคอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์ทางการแพทย์บางอย่าง
4. แบริ่งแม่เหล็ก
นี่คือโซลูชันที่มีเทคโนโลยีสูง- แม่เหล็กไฟฟ้าจะลอยเพลาที่กำลังหมุน ดังนั้นจึงไม่มีการสัมผัสทางกายภาพและไม่มีแรงเสียดทานทางกลเลย พวกมันถูกใช้ในการใช้งานที่มีความต้องการมากที่สุด-ลองนึกถึงกังหันความเร็วสูง- เครื่องอัดก๊าซธรรมชาติ และการจัดเก็บพลังงานของมู่เล่ พวกมันซับซ้อนและจำเป็นต้องมีระบบควบคุม แต่สำหรับความเร็วที่แท้จริงและไม่มีการสึกหรอ ไม่มีทางเอาชนะพวกมันได้
อะไรแยกนักสู้ที่ดี-ออกจากนักสู้ผู้ยิ่งใหญ่
แม้จะเป็นประเภทตลับลูกปืน บางชนิดก็ลดแรงเสียดทานได้ดีกว่าชนิดอื่นๆ นี่คือสิ่งที่วิศวกรกำลังปรับแต่ง:
· วัสดุ:มันไม่ใช่แค่เรื่องความแข็งแกร่งเท่านั้น วัสดุขั้นสูงเช่นไฟเบอร์หรือโพลีเมอร์ชนิดพิเศษในกรงช่วยลดแรงเสียดทานจากการเลื่อนภายในลูกบอลเซรามิก(ในตลับลูกปืนไฮบริด) มีน้ำหนักเบาและเรียบเนียนกว่าเหล็กซึ่งช่วยลดแรงเสียดทานที่ความเร็วสูง
· เรขาคณิตภายใน:รูปร่างของทางวิ่ง ขนาดและจำนวนองค์ประกอบกลิ้ง และการออกแบบกรงทั้งหมดนี้มีอิทธิพลต่อการโต้ตอบของส่วนประกอบต่างๆ และปริมาณพลังงานที่สูญเสียไปจากการเสียดสีภายใน
· การหล่อลื่น:นี่คือฮีโร่ที่ไม่ได้ร้อง ด้านขวาน้ำมันหล่อลื่น-ไม่ว่าจะเป็นน้ำมัน จาระบี หรือแม้แต่ฟิล์มแข็ง-จะสร้างชั้นการแยกที่สำคัญดังกล่าว วิศวกรกำลังทำงานเกี่ยวกับการเคลือบขั้นสูงเช่นกราฟีนเพื่อให้บรรลุถึง "การหล่อลื่นขั้นสุดยอด" ในอนาคต
