۱۱ تفاوت بلبرینگ و رولبرینگ صنعتی + جدول مقایسه

بلبرینگ (Ball Bearing) و رولبرینگ (Roller Bearing) بیش از ۹۵ درصد نیازهای صنعتی و خانگی را پوشش می‌دهند. این دو با وجود شباهت ظاهری، از نظر طراحی داخلی، رفتار تحت بار، محدودیت‌های سرعت، سطح نویز، تحمل شرایط محیطی و قیمت بلبرینگ صنعتی تفاوت‌های بسیار عمیقی دارند. شناخت دقیق این تفاوت‌ها برای مهندسان طراحی، تعمیر و نگهداری، خریداران قطعات و حتی مدیران تولید حیاتی است؛ زیرا انتخاب نادرست می‌تواند به خرابی زودرس، توقف طولانی خط تولید و هزینه‌های میلیونی منجر شود.

۱- شکل المان غلتان و نوع تماس

تفاوت اصلی و بنیادین بین بلبرینگ و رولبرینگ در شکل المان‌های غلتان نهفته است. بلبرینگ تنها از ساچمه‌های کاملاً کروی استفاده می‌کند و تماس بین ساچمه و مسیرهای رینگ داخلی و خارجی صرفاً در یک نقطه بسیار کوچک رخ می‌دهد. در مقابل، رولبرینگ از غلتک‌هایی به شکل استوانه، مخروط، بشکه یا سوزنی بهره می‌برد و تماس به صورت یک خط کامل یا سطح وسیع‌تر برقرار می‌شود. بنابراین خرید رولبرینگ صنعتی برای مواردی با میزان بار بیشتر توصیه می‌شود.

۲- ظرفیت تحمل بار شعاعی

به دلیل پخش بار روی یک خط یا سطح گسترده، رولبرینگ ظرفیت بار شعاعی بسیار بالاتری نسبت به بلبرینگ هم‌سایز دارد. البته اگر روش تشخیص بلبرینگ اصل از تقلبی را بدانید، می‌توانید بلبرینگ‌های با تحمل بار زیاد خریداری کنید. یک رولبرینگ استوانه‌ای تک ردیفه معمولاً ۳ تا ۵ برابر، رولبرینگ بشکه‌ای دو ردیفه ۷ تا ۱۰ برابر و رولبرینگ سوزنی حتی تا ۱۲ برابر بار شعاعی بیشتری تحمل می‌کند. به همین دلیل در صنایع سنگین مانند فولاد، سیمان، معدن، کاغذسازی، توربین‌های بادی بزرگ، پرس‌های چند هزار تنی و شفت‌های کشتی تقریباً به‌طور انحصاری از انواع رولبرینگ استفاده می‌شود.

۳- ظرفیت تحمل بار محوری

بلبرینگ‌های شیار عمیق معمولی تنها ۲۰ تا ۳۰ درصد بار شعاعی خود را به‌عنوان بار محوری تحمل می‌کنند و بیشتر از آن باعث آسیب سریع می‌شود. انواع خاص مانند بلبرینگ تماس زاویه‌ای تک یا دو ردیفه و بلبرینگ چهارنقطه تماس برای بار محوری بالا طراحی شده‌اند، اما همچنان در بارهای بسیار سنگین حریف رولبرینگ نیستند. رولبرینگ‌های مخروطی و رولبرینگ‌های بشکه‌ای رانشی به‌طور همزمان بارهای شعاعی و محوری چند صد تنی را به‌راحتی تحمل می‌کنند و به همین علت در اکسل خودروهای سنگین، گیربکس‌های صنعتی، پروانه‌های بزرگ کشتی و توربین‌های بادی انتخاب اول محسوب می‌شوند.

۴- سرعت مجاز چرخش و ضریب dn

تماس نقطه‌ای باعث ایجاد اصطکاک بسیار ناچیز می‌شود و بلبرینگ را قادر می‌سازد با سرعت‌های بسیار بالا کار کند. بلبرینگ‌های شیار عمیق با قفسه فولادی معمولا به ضریب سرعت dn تا ۵۰۰٬۰۰۰ میلی‌متر در دقیقه و بلبرینگ‌های هیبرید سرامیکی حتی تا بیش از ۱٬۲۰۰٬۰۰۰ میلی‌متر در دقیقه می‌رسند. در مقابل، رولبرینگ‌های استوانه‌ای معمولاً زیر ۳۵۰٬۰۰۰ و رولبرینگ‌های بشکه‌ای سنگین گاهی زیر ۱۰۰٬۰۰۰ میلی‌متر در دقیقه محدود می‌شوند. به همین دلیل اسپیندل‌های ماشین‌های CNC، توربوشارژرها، موتورهای الکتریکی پرسرعت، کمپرسورهای هواپیما و درایوهای هارد دیسک تقریباً همیشه با بلبرینگ کار می‌کنند.

۵- سطح نویز و لرزش

چرخش ساچمه‌های کروی تقریباً بدون لغزش جانبی و با کم‌ترین نویز انجام می‌شود؛ به طوری که سطح صدای بلبرینگ‌های دقیق گاهی زیر ۳۰ دسی بل است. غلتک‌های رولبرینگ به‌ویژه در سرعت‌های بالا دچار لغزش جزئی (Skidding) می‌شوند و نویز و لرزش قابل توجهی تولید می‌کنند. این ویژگی باعث شده در لوازم خانگی، تجهیزات پزشکی، استودیوهای ضبط صدا، فن‌های خنک‌کننده سرورهای دیتاسنتر و خودروهای لوکس تقریباً به‌طور کامل از بلبرینگ‌های کلاس دقت بالا استفاده شود.

۶- تحمل نامیزانی شفت

بلبرینگ‌های شیار عمیق حتی با زاویه نامیزانی ۰.۰۰۸ درجه دچار تنش لبه‌ای شدید می‌شوند و عمرشان به چند درصد مقدار نامی کاهش می‌یابد. تنها بلبرینگ‌های خودتنظیم حدود ۲ تا ۳ درجه را تحمل می‌کنند؛ ولی ظرفیت بارشان پایین است. در مقابل، رولبرینگ‌های بشکه‌ای به‌راحتی ۰.۵ تا ۲.۵ درجه و در مدل‌های پیشرفته تا ۴ درجه نامیزانی را بدون افت قابل توجه عمر تحمل می‌کنند. به همین دلیل در پمپ‌های عمودی بلند، نوار نقاله‌های خیلی طولانی، کوره‌های دوار، فن‌های صنعتی بزرگ و ماشین‌آلات کشاورزی غالباً رولبرینگ بشکه‌ای نصب می‌شود.

۷- مقاومت در برابر آلودگی، گرد و غبار و شوک

در بلبرینگ، به دلیل تماس نقطه‌ای، هر ذره خارجی (حتی ۵۰ میکرون) می‌تواند مستقیما روی مسیر ساچمه فشار بسیار بالایی (تا چند هزار مگاپاسکال) وارد کرده و فرورفتگی دائمی (برینلینگ) یا ترک‌های میکروسکوپی ایجاد کند. یک ضربه ناگهانی هم به‌راحتی باعث تغییر شکل پلاستیک مسیر می‌شود. در رولبرینگ، همان ذره روی خطی به طول چند میلی‌متر پخش می‌شود و تنش موضعی بسیار کمتر است؛ به همین دلیل رولبرینگ‌های آب‌بنددار دوطرفه (با کاسه‌نمد یا لبه‌های لاستیکی تقویت‌شده) در محیط‌های بسیار آلوده معادن روباز، کارخانجات سیمان، فولادسازی، بندرهای تخلیه فله و ماشین‌آلات راهسازی سال‌ها بدون تعویض کار می‌کنند..

۸- دمای کاری مجاز

بلبرینگ‌های گریس‌کاری معمولی ۱۲۰ تا ۱۳۰ درجه سانتی‌گراد پایدارند؛ با گریس‌های پلی‌اوره یا لیتیوم کمپلکس ویژه به ۱۸۰ تا ۲۰۰ درجه و با ساچمه سرامیکی و قفسه PEEK به حدود ۲۵۰ تا ۲۸۰ درجه می‌رسند. اما رولبرینگ به دلیل سطح تماس بسیار بزرگ‌تر و امکان استفاده از روغن‌کاری گردش یا جت روغن، به‌راحتی تا ۲۵۰ تا ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد کار می‌کند. در کوره‌های سیمان، فولاد، شیشه و خشک‌کن‌های بزرگ کاغذسازی که دمای محفظه گاهی به ۳۵۰ تا ۴۰۰ درجه می‌رسد، تنها رولبرینگ‌های بشکه‌ای با قفسه برنجی یا فولادی و روغن‌های سنتتیک ویژه قابل استفاده هستند.

۹- فضای اشغالی و وزن

در اکثر موارد، برای تحمل بار یکسان، بلبرینگ قطر خارجی کوچک‌تر و وزن کمتری دارد؛ مثلاً یک بلبرینگ ۶۳۱۲ حدود ۳۱۰ گرم وزن دارد، در حالی که رولبرینگ استوانه‌ای NU312 هم‌بار تقریباً ۱.۱ کیلوگرم وزن دارد. استثنای بسیار مهم رولبرینگ سوزنی است که با ضخامت شعاعی بسیار کم بار شعاعی بسیار بالایی تحمل می‌کند و در جاهایی که فضای شعاعی بسیار محدود است.

۱۰- طول عمر و قابلیت پیش‌بینی خرابی

در شرایط بار سنگین و سرعت متوسط تا پایین، رولبرینگ به دلیل پخش بهتر تنش، عمر خستگی (L10) به مراتب طولانی‌تری دارد. در سرعت بالا و بار سبک، بلبرینگ عمر بسیار طولانی‌تری نشان می‌دهد و گاهی بیش از ۲۰۰۰۰۰ ساعت بدون مشکل کار می‌کند. رولبرینگ‌های نسل جدید با اصلاح پروفیل لگاریتمی، پرداخت فوق‌العاده مسیرها و فولاد خالص‌تر، ۲.۵ تا ۳ برابر عمر بیشتر نسبت به نسل قبلی ارائه می‌دهند و خرابی آن‌ها معمولا به صورت تدریجی رخ می‌دهد.

۱۱- روش روغن‌کاری و نگهداری

بلبرینگ‌های کوچک و متوسط (تا قطر شفت ۸۰ تا ۱۰۰ میلی‌متر) معمولا با گریس مادام‌العمر (For Life) عرضه می‌شوند و نیازی به نگهداری ندارند؛ فقط در محیط‌های خیلی گرم یا خیلی آلوده باید هر ۱ تا ۲ سال گریس تازه تزریق شود. رولبرینگ‌های بزرگ تقریباً همیشه نیاز به نگهداری فعال دارند. عدم رعایت برنامه روغن‌کاری در رولبرینگ‌های سنگین می‌تواند عمر را تا ۹۰ درصد کاهش دهد؛ در حالی که بلبرینگ‌های گریس مادام‌العمر حتی اگر فراموش شوند، معمولاً چند سال بیشتر کار می‌کنند.

جدول تفاوت های رولبرینگ و بلبرینگ صنعتی

ویژگی	بلبرینگ (Ball Bearing)	رولبرینگ (Roller Bearing)
شکل المان غلتان	ساچمه کروی	استوانه، مخروط، بشکه، سوزنی
نوع تماس	نقطه‌ای	خطی
بار شعاعی	کم تا متوسط	بسیار بالا (۳ تا ۱۲ برابر)
بار محوری	کم تا متوسط (به جز انواع خاص)	بالا تا بسیار بالا
سرعت مجاز (dn factor)	تا ۱٬۲۰۰٬۰۰۰ mm·rpm	معمولاً زیر ۴۰۰٬۰۰۰ mm·rpm
نویز و لرزش	بسیار کم	متوسط تا زیاد
تحمل نامیزانی	بسیار محدود (۰.۵ تا ۱ درصد)	بالا (تا ۴° در نوع بشکه‌ای)
مقاومت به آلودگی و شوک	ضعیف	بسیار قوی
دمای کاری مجاز	۱۰۰ تا ۲۵۰ درجه سانتی گراد	۱۵۰ تا ۴۰۰ درجه سانتی گراد
فضای شعاعی	کم	بیشتر (به جز سوزنی)
وزن	سبک‌تر	سنگین‌تر (به جز سوزنی)
هزینه	پایین تا متوسط	متوسط تا بسیار بالا
نیاز به نگهداری	معمولاً بدون نیاز	اغلب نیاز به روغن‌کاری مداوم
عمر در بار سنگین	کوتاه	طولانی
عمر در سرعت بالا	بسیار طولانی	متوسط
کاربردهای اصلی	اسپیندل CNC، توربوشارژر، لوازم خانگی، هارد دیسک	توربین بادی، سنگ‌شکن، کوره دوار، اکسل تریلی

سخن پایانی

بلبرینگ و رولبرینگ رقیب یکدیگر نیستند؛ دو ابزار کاملاً مکمل‌اند. بلبرینگ برای سرعت بالا، دقت زیاد، نویز بسیار کم، فضای محدود و هزینه پایین طراحی شده است. رولبرینگ برای تحمل بارهای عظیم، شرایط محیطی سخت، نامیزانی، شوک و دماهای بالا ساخته شده است. در دنیای واقعی، بیش از ۷۰ درصد ماشین‌آلات پیشرفته از ترکیب هوشمندانه هر دو بهره می‌برند تا بهترین تعادل بین عملکرد، عمر مفید و هزینه به دست آید.

خواندنی