انتخاب ویسکوزیته روانکار برای ژورنال برینگ ها

با درود بیکران

پیرو سوال مطرح شده از طرف یکی از مخاطبین محترم، پاسخ ارائه شده جهت استحضار و استفاده سایرین به شرح زیر ایفاد می گردد:

شرح سوال: لطفا اطلاعاتی در مورد ژورنال برینگ ها به اشتراک بگذارید

پاسخ: ژورنال برینگ ها یا پلین برینگ ها Journal Bearings / Plain Bearings از یک شفت یا ژورنال تشکیل شده اند که قرار است آزادانه در یک غلاف یا محفظه فلزی بچرخد. بدین ترتیب، در این نوع برینگ ها از ساچمه (بال) یا میله (رولر) خبری نیست و اینگونه اجزای چرخنده جای خود را به یک ژورنال یا شفت داده اند. این ساختار مکانیکی ساده، ژورنال برینگ ها را قادر می سازد تا در بار های محوری بسیار سنگین (حتی بیش از 25 تن بارگذاری در هر محور) نیز قابلیت سرویس دهی داشته باشند. در عین حال، در ژورنال برینگ، ژورنال می تواند بخشی از محور یا شفت اصلی باشد. این اتفاق بیشتر در صنایع ریلی یا تجهیزات دوار نفتی سنگین رخ می دهد (شکل 1 را ببینید).

شکل 1: ساختار یک ژورنال برینگ و اجزای تشکیل دهنده آن

اجزای تشکیل دهنده ژورنال برینگ ها عبارتند از غلاف (محفظه یا کپه)، لایه بابیت، و ژورنال یا شفت که در داخل اویل رینگ ها قرار می گیرد. در این میان، بمنظور اتصال کپه های بالا و پایین، از اتصالات پیچی استفاده می شود که معمولا از جنس خود کپه محسوب شده و شامل فولاد های کروم-مولیبدنی است. عبارت "بابیت" نیز به لایه ای نرم از فلز اشاره دارد که مخلوطی از سرب، قلع، و مس است که با آنتیموان به یکدیگر پیوند می خورند (برای اطلاعات بیشتر در این خصوص، مراجعه به پست «نقش بابیت در ژورنال برینگ ها» در همین وبلاگ، توصیه می شود). این لایه نرم بصورت روکشی نازک روی سطح فولاد سخت کپه را پوشانده و مانع تماس فلز سخت ژورنال (شفت) و پوسته سخت محافظ آن می شود (شکل 2). گفتنی است که این لایه بابیت می تواند تا دمای 150 درجه سلسیوس را تحمل کند. پس از این نقطه دمایی، بابیت شروع به ذوب شدن می کند.

شکل 2: شماتیکی از لایه های مختلف محافظ سطح داخلی ژورنال برینگ

ژورنال برینگ ها بیشتر بمنظور تحمل بار های شعاعی، عمود بر محور شفت، و بیشتر حاصل نیروی وزنی بالا توصیه می شوند. البته این بدان معنی نیست که بار های محوری وارده به شفت توسط ژورنال برینگ ها قابل تحمل نیستند. در عین حال، لازم به توضیح می داند که حرکت شفت در محفظه ژورنال مرکزیت ندارد و چرخش آن هم وضعی (چرخش بدور خود) و هم انتقالی (دوران با الگوس غیر دایروی) است. شکل 3 در این خصوص حای اطلاعات بیشتری است. با توجه به شکل 3، می توان مشاهده کرد که طی عملکرد عادی ژورنال برینگ، فیلم روغن به حداقل ضخامت خود می رسد که در برینگ های سنگین بین 1 تا 300 میکرون و در انواع متوسط بین 5 تا 75 میکرون متغیر است. بر این اساس، ویسکوزیته روانکار نقش حیاتی در حفظ این بازه ضخامتی بر عهده دارد و انتخاب روانکار مناسب با توجه به سرعت چرخش (دور) ژورنال برینگ و بازه دمایی عملکرد آن از حساسیت ویژه ای برخوردار است. جدول 1 در این خصوص، راهنمایی عمومی ارائه می دهد. نمایه ای از تبدیل مشخصه ویسکوزیته روانکار در مقیاس های مختلف در جدول 2 نشان داده شده است.

جدول 1: انتخاب ویسکوزیته روانکار ژورنال برینگ برحسب سرعت چرخش و دمای عملکردی

سرعت چرخش (RPM)	دمای عملکردی روانکار/برینگ (درجه سلسیوس)
	0~50	60	75	90
300~1500	__	VG68	VG100~VG150	__
1501~1800	VG32	VG32~VG46	VG68~VG100	VG100
1801~3600	VG32	VG32	VG46~VG68	VG68~VG100
3601~10000	VG32	VG32	VG32	VG32~VG46

شکل 3: نحوه حرکت شفت در ژورنال برینگ

جدول 2: چارت تبدیل واحد های مختلف ویسکوزیته