به طور کلی لایه روانکار ، برای جلوگیری از اصطکاک و سایش در سطوح متحرک روی یکدیگر می باشد.

قبل از این که لایه روانکار توضیح داده شود، لازم است گفته شود که دلیل توجه به روان کننده ها و روانکاری چیست.

اصطکاک چیست؟

در اصطلاح عامیانه، اصطکاک عبارت است از نیرویی که در برابر حرکت یک سطح روی سطح دیگر ایجاد مقاومت می کند. بنابراین می توان چنین گفت که اصطکاک وقتی وجود دارد که سطوح نسبت به یکدیگر دارای حرکت باشند، مانند گردش یک میل لنگ در داخل یک یاتاقان ثابت و یا غلتش ساچمه های یک بلبرینگ نسبت به رینگ ثابت آن.

این موضوع را باید به خاطر داشت که هر چه سطوح با دقت بیشتری پرداخت شده باشند، باز هم از نظر میکروسکوپی ناصاف بوده و سطح آنها دارای دندانه های زیادی است.

اگر این سطوح به وسیله ماده ای مانند روغن از یکدیگر جدا نشوند، در تماس دو سطح با یکدیگر، این دندانه ها در اثر حرارت های زیاد موضعی ایجاد شده، به یکدیگر جوش خورده و باعث ایجاد سایش و یا چسبیدن دو سطح به یکدیگر می شوند.

عوامل ایجاد اصطکاک بین دو سطح

در ایجاد شرایط اصطکاکی بین دو سطح که نسبت به یکدیگر دارای حرکت هستند، عوامل متعددی نقش دارند که عبارتند از :

• پرداخت سطح : نا صافی های روی سطح، مقدار آنها و حتی جهت تماس نقاط روی سطح تاثیر بسیار زیادی روی ضریب اصطکاک دارد.
• درجه حرارت : درجه حرارت محیط و همچنین درجه حرارت عملکرد، تاثیر زیادی روی اصطکاک دارد. به عنوان مثال درجه حرارت روی عملکرد یک ماده افزودنی ضد سایش و یا ماده افزودنی فشارپذیر تاثیر بسیار زیادی دارد و در عملکردهای خاصی اثر درجه حرارت برای این مواد بحرانی می باشد.
• بار : اصطکاک به طور مستقیم با بار روی سطح تغییر می کند. افزایش بار بیش از ظرفیت های طراحی شده، باعث افزایش بسیار زیاد اصطکاک می شود.
• نوع حرکت دو سطح نسبت به یکدیگر : به عنوان مثال اگر در یک حرکت غلتشی (مثل حرکت ساچمه در بلبرینگ) یک حرکت لغزشی نیز همراه آن گردد، تاثیر بسار زیادی روی ثابت اصطکاک خواهد گذاشت.
• سرعت نسبی : افزایش سرعت (بیش از حد طراحی) باعث افزایش اصطکاک می شود.
• روغن : خواص روغن تاثیر مستقیم روی ضریب دارد. این خواص شامل خصوصیات روغن پایه، گرانروی روغن پایه و مواد افزودنی که در فرمولاسیون روغن به کار رفته اند، می شود.

راه های کاهش اصطکاک

به طور کلی سه راه برای کاهش اصطکاک وجود دارد.

۱- استفاده از یاتاقان هایی که دارای عناصر فدا شونده هستند. مثل یاتاقان های تخت مس -سرب

۲- جایگزین کردن اصطکاک لغزشی با اصطکاک غلتشی. مثل استفاده از بلبرینگ ها (حذف اصطکاک لغزشی).

۳- بهبود شرایط روان کننده و روانکاری، از طریق تغییر گرانروی روغن، استفاده از مواد افزودنی مناسب و یا حتی تغییر نوع روغن. به عنوان مثال، استفاده از روغن های سنتتیک و یا روان کننده های جامد.

بنابراین، کار اصلی روانکاری، کاهش ضریب اصطکاک (تا حدی که ممکن است) از طریق حذف و یا کنترل عواملی که ممکن است اثر معکوس روی حرکت نسبی سطوح متحرک داشته باشند، می باشد.

لایه روانکار

با حفظ کشش سطحی یک مایع درون یک شکاف بوسیله پمپاژ مایع به داخل ناحیه تماس تحت عنوان روانکاری هیدرواستاتیک و یا بوسیله عمل هیدرودینامیک می توان لایه نازک مایع را در بلبیرینگ ایجاد کرد.  این لایه بوجود آمده لایه روانکار نام دارد.

انواع لایه های روانکاری

به طور کلی لایه های روانکاری به سه دسته عمده تقسیم می شوند:

• لایه های سیال
• لایه های نازک (لایه های سیال نازک)
• لایه های جامد

لایه های سیال نیز شامل لایه های هیدرودینامیک ضخیم، الاستو هیدرودینامیک و لایه های فشرده می باشند.

کشش سطحی

اگر یک قطره مایع روی یک سطح صاف قرار گیرد و سپس سطح صاف دیگری بر روی سطح خیس شده قرار گیرد،  مایع بین دو سطح فشرده شده و مقداری از آن خارج می شود.

کشش سطحی یعنی نیرویی که موجب بالا آمدن مایع درون یک لوله شیشه ای با قطر بسیار کوچک می شود، موجب جلوگیری از خروج کامل مایع می شود.

مقدار باقی مانده بین دو سطح به قابلیت خیس کنندگی مایع روانکار روی سطح مربوط بستگی دارد. اگر قطره ای از روانکار به صورت کامل و خود به خود روی سطح پخش شود آن روانکار به طور کامل از بیرینگ خارج می شود.

اگر قطره ای از روانکار مثل آب که روی سطح واکس زده می ایستد بایستد ماندگاری آن کم خواهد بود. اگر قطر قطره دو برابر ارتفاع آن باشد تمایل به حفظ حالت قبلی دارد.

آزمایش انتشار قطره برای انتخاب مواد و روانکارها در جاهایی که مقادیر کم روغن لازم است مناسب خواهد بود.

این روش معمولاً برای سطوح صاف قسمت های دوار بیرینگ‌ ها یا بوشن های کم سرعت و بسیاری از سطوحی که با قطره های ناپیوسته روانکاری می شوند به کار می روند.

روانکاری هیدرواستاتیک

دو سطح لغزنده را می توان با پمپاژ کردن یک مایع درون منطقه تماس با فشار کافی از هم جدا کرد.

منطقه تماس باید آنقدر خوب طراحی شود که فشار در منطقه تماس متقارن باشد حجم زیاد مایع سطح لغزنده را تا حد زیادی از هم جدا می کند بنابراین مقاومت کمی در برابر حرکت ایجاد می شود اما انرژی لازم برای پمپ کردن مایع باید در کل اقتصاد سیستم بلبرینگ در نظر گرفته شود.

عامل دیگری که باید مورد توجه قرار گیرد این است که روانکاری هیدوراستاتیک به پمپ احتیاج دارد ممکن است باعث عدم موفقیت این روش گردد.

روانکاری هیدرودینامیک

اگر یک سطح بر روی دیگری با سرعت نسبتا بالا بلغزد و اگر شکل لبه جلویی سطح متحرک طوری باشد که مایع بتواند در زیر سطح لغزنده جمع شود دو سطح از هم جدا خواهد شد و به راحتی بر روی هم می لغزند این روانکاری هیدرودینامیک است.

تصویر (a)(۳-۱) آغاز حرکت یک محور را درون بیرینگ نشان می دهد یک محور در لحظه اول با یک بار به سمت پایین بر روی آن درقسمت پایین با بیرینگ تماس می یابد وقتی محور شروع به چرخش می کند، یک طرف بیرینگ را بالا می برد اما بالاخره شروع به لزرش می کند.

اگر محور و بیرینگ در روغن فرو رفته باشند محور لغزنده روانکار را نزدیک خود می کشد اگر محور و بیرینگ در روغن فرو رفته باشند محور لغزنده روانکار را نزدیک خود می کشد و یک مکش هیدرودینامیک به وجود می آورد این مکش قابل مشاهده نیست چون کل سیستم در روانکار فرو رفته است پس آن یک منطقه پر فشار است که در حقیقت فشار محور را منتقل می کند .

وقتی فشار مایع به طور کامل پخش شد، محور وضعیت تصویر (b)(۳-۱) را خواهد داشت که حداقل فاصله جدا شدگی h را دارد فشار لایه نازک مایع پشت منطقه حداقل جداشدگی بین محور و بیرینگ به وجود می آید موجب بازگشت سطح محور می‌شود.

تمام تصاویر و شکل ها در فایل اصلی پروژه وجود دارد.

فهرست مطالب پروژه لایه روانکار در بلبرینگ ها :

• کشش سطحی
• روانکاری هیدرواستاتیک
• روش روانکاری میسلانوس
• چرخش محور
• ظرفیت حمل بار، زبری سطح، آلوده کننده ها و شیارها
• روانکاری لایه نازک تحت فشار
• الاستو هیدرودینامیک
• روانکارها
• قطعات آلوده کننده و اضافی
• مرحله تجزیه و تحلیل عیوب
• عیوب بیرینگها
• شکست قسمتهای دوار بیرینگ‌ها
• مواد بیرینگ
• امتحان بیرینگ‌های شکسته شده
• شکست در اثر سایش
• انواع سایش
• خوردگی سایشی
• شکست در اثر خوردگی
• شکست در اثر جریان پلاستیک
• شکست در اثر خستگی ناشی از تماس ساچمه
• پوسته شدن
• خستگی دراثر جوانه زنی زیرسطحی
• تاثیر آخالها
• تغییرات ریز ساختاری
• خستگی زیر لایه ای
• شکست در اثر تخریب سطحی
• ترکها وشکست ها
• تاثیر عمل ساخت
• طرح مونتاژ
• گرده و شانه محور
• هم راستایی و انحراف محور
• عملیات حرارتی و سختی اجزاء بیرینگ
• روانکاری رولربرینگ‌ها
• دما
• آلودگی

فهرست شکل های موجود در پروژه لایه روانکار در بلبرینگ ها :

• شکل ۳-۱- شماتیک روانکاری ناکافی در روانکار هیدرودینامیکی با سرعت بالا
• شکل۳-۲- رابطه تقریبی بین ضریب اصطکاک و عدد سامرفلد
• شکل۳-۳- اصطکاک صفحات لغزشی بلبرینگ‌ها برای سه روانکار متفاوت
• شکل۳-۴- صفحات لغزشی بلبرینگها که به دلیل خستگی آسیب دیده‌اند
• شکل۳-۵- اثرات الکتریکی بر روی سطح بلبرینگ توربین بخار
• شکل۳-۶- سایش در سطح خارجی پشت بند فولادی بلبرینگ چرخشی
• شکل۳-۷- تصویر میکروسکوپی بخشی از بلبرینگ سرب- مس که سرب زدایی شده است
• شکل۳-۹- تصویر آسیب حفره‌ای در سطح یک بلبرینگ چرخشی
• شکل ۳-۱۱-پلیسه های حول یک سوراخ دریل شده دردیواره بلبرینگ
• شکل ۳-۱۲
• شکل۳-۱۵- قطعات اصلی بیرینگ‌ها
• شکل۳-۱۶-سایش ایجادشده در اثر محور داخلی به کار رفته در یک رولربیرینگ سوزنی
• شکل۳-۱۸- فرورفتگی های به وجود آمده در اثر ورورد آخال و اثر آنها بر روی بیرینگ : (b) ناصحیح (a)صحیح
• شکل۳-۲۰- سطح یک محور به کار رفته در شیار داخلی بلبرینگ که به وسیله پوسته شدن ابتدایی در دندانه‌ای شدن آسیب دیده است
• شکل۳-۲۱- نمونه‌ای از جریان پلاستیسیته در یک رولربیرینگ مخروطی
• شکل۳-۲۵-پوسته شدن نرم در سطح محور به کار رفته در شیار داخلی رولربیرینگ
• شکل۳-۲۶- پوسته‌ای شدن در انتهای محور به کار رفته در شیار رولربیرینگ
• شکل۳-۲۷- تنشهای پروانه‌ای در یک حلقه فولادی بلبرینگ
• شکل ۳-۲۸- ریزساختار تغییر یافته در حلقه یک بلبرینگ فولادی ۵۲۱۰۰
• شکل۳-۲۹- تصویر غلاف رولربیرینگ سوزنی که به وسیله بار اضافی آسیب دیده است
• شکل۳-۳۰- آسیب توده‌ای شدن در یک بلبرینگ مخروطی ساکن که در اثر بارهای ناهماهنگ به وجود آمده و باعث فرو رفتگی در سطح ماده و ترک خوردن سطح کربن‌دهی‌ شده می‌گردد
• شکل۳-۳۲- چهار صورت از ناهمگنی اعضای چرخشی در بلبرینگ‌ها
• شکل۳-۳۳- نمایی از نواحی تغییر شکل یافته شیار در اثر : (a) ساچمه (b) استوانه (c) استوانه مخروطی

قسمتی از پروژه لایه روانکار در بلبرینگ ها به عنوان پیش نمایش بصورت زیر است :

[pdf-embedder url=”http://projbank.ir/wp-content/uploads/2018/12/ravankar-bolbering-demo.pdf”]