در سیستم یاتاقان های خطی شافت گرد به عنوان مسیر داخلی آن عمل می‌کند و در میزان سایش و عمر سیستم نقش مهمی ایفا می‌کند، از این رو لازم است که با این قطعات آشنا شوید.
هر دو یاتاقان خطی چرخشی و ساده می‌توانند بسته به کاربردی که ارائه می‌دهند یا نیازهای محیطی از طیف گسترده‌ای مواد شفت استفاده نمایند. شفت‌هایی که برای یاتاقان‌های خطی چرخشی استفاده می‌شود، معمولا از جنس استیل کربن و یا بلبرینگ‌هایی از جنس فولاد ضد زنگ است. به طور کلی سیستم‌های بلبرینگ خطی ساده را می‌توان از فولاد کربن، استیل ضد زنگ و یا از شفت‌های آلومینیومی ساخت. همچنین برای محیط‌های بسیار سخت و در شرایط خاص، می‌توان شفت‌ها را روکش کرد تا در مقابل آلاینده‌های سوزآور و ساینده مقاومت کنند. بدیهی است که مواد ساخت، در خصوصیات کلی قطعه تاثیر خواهد داشت.
تحولات اخیر در مواد و تکنیک‌های تکمیل برای شفت‌های حرکت خطی فرصت‌های جدیدی را برای بهبود عملکرد ارائه می‌دهد.
زمانی که میخواهید قطعات سیستم حرکتی را در نظر بگیرید، یاتاقان‌های توپی تنها مسئله‌ای نیستند که باید به آن‌ها توجه داشته باشید. طراحی شفت نقش اساسی در این مسئله دارد. برخلاف بلبرینگ دوار، یک بلبرینگ خطی از شفت استفاده می‌کند. به همین دلیل است که عمر بلبرینگ و شفت خطی به هم وابسته است. تنظیمات مسیر توپ یاتاقان‌های خطی بر طول عمر شفت نیز تاثیر می‌گذارد.
در هنگام انتخاب نوع شفت برای استفاده در یاتاقان های خطی دو عامل مهمی که در تحمل فرسودگی و ماندگاری بالا وجود دارد، سطح و سختی شفت است.
برای به دست آوردن بیشترین طول عمر از شفت، لازم است که سطح کار، استوانه‌ای، صاف و از سختی مناسبی برخوردار باشد. اگر به این صورت نباشد، شفت به سرعت نازک شده و سطح تماس آن با توپی‌ها کاهش می‌یابد و ممکن است تعداد توپ‌های حامل بار کاهش یابد. هر یک از این مشکلات عملکرد تحمل را از نظر ظرفیت بار و طول عمر تحت تاثیر قرار می‌دهند.
بررسی سطح کار
این بخش به طور کلی به “زبری” سطح اشاره دارد. این یک اندازه گیری است که با توجه به میزان توپوگرافی سطح از یک صفحه ایده آل، تفاوت دارد. بلبرینگ‌های چرخشی زمانی که شامل شفت‌های جلا داده شده و با زبری کم هستند، به بهترین وجه کار میکنند. دلیل این امر این است که کیفیت بالای سطح باعث می‌شود که موقعیت تماس بین شفت و توپ‌های چرخشی بلبرینگ افزایش یابد.
چنانچه سطح شفت زبر و خشن باشد، موقعیت تماس کمتری را برای حرکت توپی‌ها فراهم می‌کند. این در حالی است که سطح شفت نرم‌تر، موقعیت تماس بیشتری را برای توپ‌های حامل بار ایجاد می‌کند.
مسئله‌ای که وجود دارد این است که برای یاتاقان‌های ساده خطی، به دلیل ماهیت خود روانکاری در مدل‌های ساده، سطح نرم‌تر در شفت باعث کاهش عمر قطعه می‌شود. به همین دلیل لازم است که در یاتاقان‌های ساده از شفت‌های زبر استفاده شود تا عملکرد بهتری ارائه دهند. قطعاتی که در این بخش وجود دارد سطح شفت را پر میکنند تا پس از روغن کاری انجام شده، بلبرینگ به راحتی جلو و عقب برود. بدون انجام این روانکاری‌ها، اصطکاک میان شفت و یاتاقان بیشتر شده و ممکن است سایش سریع‌تر رخ دهد.
نرم بودن بیش از حد شفت، ایده خوبی نیست. به این دلیل که کمی زبری در سطح آن باعث می‌شود تا روان کننده در بلبرینگ حفظ شود و در نتیجه از تماس فلز با فلز و سایش بیشتر جلوگیری نماید. با این حال در شفت‌های بلبرینگ چرخشی، سطح بیش از حد خشن می‌تواند باعث ساییدگی گسترده در یاتاقان و نارسایی زودهنگام در تجهیزات شود. هر چند زبری سطح به ماده بلبرینگ بستگی دارد. با این حال تولیدکنندگان یاتاقان عموما زبری شفت را بین ۸ تا ۱۶ Ra توصیه میکنند.
سختی شفت
مورد دیگری که به اندازه سطح شفت مهم است، سختی آن می‌باشد. سختی کافی برای این قطعه در چرخش بلبرینگ‌های خطی و انواع بلبرینگ ماشین سنگین از اهمیت زیادی برخوردار است، زیرا بارگذاری نقاط انجام شده توسط توپ‌ها، ممکن است موجب تغییر شکل دائمی شفت شود. از آنجایی که بارهای سنگین‌تر، استرس بیشتری را روی سطح شفت می‌گذارند، نسبت به بارهای سبک‌تر مقادیری با سختی بالا را احساس میکنند. در حقیقت، ضریب سختی شفت در محاسبات بار و طول عمر آن برای چرخش بلبرینگ‌ها گنجانده شده است.
رتبه بندی سختی این قطعه به عوامل مختلفی بستگی دارد و به طور کلی می‌تواند عمر مونتاژ یاتاقان را به میزان قابل توجهی تحت تاثیر قرار دهد. توجه داشته باشید که فولاد ضد زنگ به طور کلی از مقدار سختی در محدوده تعریف شده برخوردار است. به این معنی که در مونتاژهایی که از شفت‌های فولادی استفاده می‌شود، امید به زندگی کمتر است، حتی اگر سایر پارامترهای عملیاتی آن یکسان باشد.
اگرچه سختی شفت برای یاتاقان‌های ساده خطی به اندازه نوع چرخش آن مهم نیست، با این حال در سایش بلبرینگ نقش مهمی دارند. از آنجایی که یاتاقان‌های معمولی شامل مهروموم نیستند، آلودگی‌ها بین بلبرینگ و شفت به دام می‌افتند و در صورت نرم بودن یاتاقان، این آلاینده‌ها در آن تعبیه می‌شوند. به همین دلیل اگر سختی شفت به اندازه کافی نباشد، آلودگی‌ها می‌توانند در این قطعه قرار بگیرند.
مورد دیگری که باید به آن توجه شود، استوانه‌ای بودن شفت است. به این شکل که ترکیبی از گردی، صافی و ضخامت کافی باشد. با اندازه گیری دقیق در این بخش، می‌توان از مزایای آن در قطعه برخوردار شد.
منظور از گردی، تفاوت میان بزرگ‌ترین و کوچک‌ترین شعاع شفت است. این تغییرات می‌توانند باعث سرعت در بارگذاری متناوب شود، به این دلیل که بلبرینگ‌ها در امتداد محور سوار می‌شوند.
همچنین مواد شفت در طول عمر آن تاثیر خواهند داشت. لازم است که شفت مورد استفاده در بلبرینگ‌های خطی از جنس فولادی باشد تا مطابق با الزامات توپی‌های با کربن بالا باشد. به یاد داشته باشید که تمام این ویژگی‌ها در طول عمر شفت و در نتیجه در بازدهی و امید به زندگی یاتاقان نیز تاثیر خواهند داشت. از این رو لازم است که برای کسب نتایج بهتر در انتخاب یاتاقان‌ها و شفت‌ها در سیستم‌های حرکت خطی، به این موارد توجه داشته باشید و در صورتی که از دانش و تجربه کافی در این زمینه برخوردار نیستند، از کسانی که در این حوزه متخصص هستند، سوال بپرسید و راهنمایی‌های لازم را دریافت کنید.
دیدگاه خود را ثبت کنید
میخواهید به بحث بپیوندید؟مشارکت رایگان.