نحوه محاسبه گریس مورد نیاز برای بلبرینگ یکی از مهم‌ترین موضوعات در سیستم‌های روانکاری صنعتی است. مقدار کم گریس باعث تماس فلز با فلز، افزایش دما و سایش زودهنگام می‌شود و مقدار بیش از حد نیز منجر به افزایش اصطکاک، بالا رفتن دمای کاری و کاهش عمر بلبرینگ خواهد شد. بنابراین تعیین دقیق حجم روانکار، نقش مستقیمی در افزایش طول عمر یاتاقان و پایداری عملکرد تجهیزات دارد.
فرمول محاسبه مقدار گریس برای بلبرینگ
برای برآورد مقدار گریس مورد نیاز، از یک رابطه تجربی و صنعتی استفاده می‌شود که بر اساس ابعاد بلبرینگ تعریف شده است. این رابطه که در منابع SKF نیز آمده است، مقداری از گریس را به دست می‌دهد که تقریباً ۴۰ درصد فضای آزاد یاتاقان را پر می‌کند.
Q = 0.005 × D × B
در این رابطه:
- Q = مقدار گریس مورد نیاز بر حسب گرم
- D = قطر خارجی بلبرینگ بر حسب میلی‌متر
- B = عرض بلبرینگ بر حسب میلی‌متر
رابطه Q = 0.005 × D × B یک برآورد تجربی رایج برای مقدار گریس‌کاری مجدد است، نه فرمول عمومیِ پرکردن اولیه. مقدار شارژ اولیه باید جداگانه بر اساس فضای آزاد یاتاقان و محفظه، سرعت و دستورالعمل سازنده تعیین شود. در روانکاری دستی، این مقدار در هر نوبت گریس‌کاری تزریق می‌شود؛ اما در سیستم روانکاری خودکار، مقدار G مجموع تزریق‌های کوچک و مکرر در طول یک دوره روانکاری مجدد است.
مثال محاسبه مقدار گریس برای یاتاقان‌های رایج
برای درک بهتر رابطه بالا، مقدار گریس هر نوبت روانکاری مجدد برای چند یاتاقان متداول در جدول زیر محاسبه شده است:
| کد یاتاقان | نوع | قطر خارجی D (mm) | عرض B (mm) | مقدار گریس G (گرم) |
|---|
| 6205 |
ساچمه‌ای شیاردار |
52 |
15 |
3٫9 |
| 6210 |
ساچمه‌ای شیاردار |
90 |
20 |
9٫0 |
| 6312 |
ساچمه‌ای شیاردار |
130 |
31 |
20٫2 |
| 22220 E |
رولربرینگ بشکه‌ای |
180 |
46 |
41٫4 |
| 22232 CC/W33 |
رولربرینگ بشکه‌ای |
290 |
80 |
116٫0 |
برای مثال، در یاتاقان 6210 با قطر خارجی ۹۰ و عرض ۲۰ میلی‌متر، مقدار گریس برابر است با ۰٫۰۰۵ × ۹۰ × ۲۰ = ۹ گرم. اگر گریس‌کاری با گریس پمپ دستی انجام شود، بهتر است مقدار گریس هر ضربه پمپ اندازه‌گیری شود تا تعداد ضربه لازم برای رسیدن به این مقدار مشخص شود.
میزان پرشدگی استاندارد بلبرینگ با گریس
در عمل، فضای داخلی بلبرینگ نباید به‌طور کامل با گریس پر شود. مقدار پرشدگی توصیه‌شده معمولاً بین ۳۰ تا ۵۰ درصد حجم داخلی است. در کاربردهای سرعت بالا، این مقدار حتی کمتر در نظر گرفته می‌شود تا از افزایش بیش از حد دما جلوگیری شود.
| شرایط کاری | درصد پرشدگی پیشنهادی |
|---|
| سرعت پایین و بار سنگین |
۴۰٪ تا ۵۰٪ |
| سرعت متوسط |
۳۰٪ تا ۴۰٪ |
| سرعت بالا |
۲۰٪ تا ۳۰٪ |
این درصدها مربوط به پرکردن اولیه خود یاتاقان هستند. برای محفظه یاتاقان نیز معمولاً ۳۰ تا ۵۰ درصد حجم آزاد پر می‌شود؛ اما در سرعت‌های بسیار کم، حدود کمتر از ۵۰ دور در دقیقه، و برای حفاظت در برابر خوردگی، پرکردن محفظه تا حدود ۱۰۰ درصد نیز مرسوم است.
محاسبه مقدار روغن در بلبرینگ‌های روغنی
در سیستم‌هایی که از روغن به‌جای گریس استفاده می‌شود، سطح روغن در محفظه بلبرینگ اهمیت زیادی دارد. در روش روغن حمام، سطح روغن باید تا مرکز پایین‌ترین ساچمه یا غلتک برسد. افزایش بیش از حد سطح روغن می‌تواند باعث افزایش مقاومت سیال، بالا رفتن دما و کاهش راندمان شود.
در سیستم‌های گردش روغن، دبی باید بر اساس اندازه و نوع یاتاقان، گرمای دفع‌شونده، سرعت، بار، دمای ورودی و محدودیت‌های سازنده طراحی شود؛ ارائه یک دبی ثابت برای همه بلبرینگ‌های صنعتی بزرگ معتبر نیست.
دوره روانکاری مجدد و ضرایب اصلاحی
علاوه بر مقدار گریس، فاصله زمانی بین دو نوبت روانکاری نیز اهمیت دارد. عمر گریس در یاتاقان محدود است، زیرا روغن از آن جدا می‌شود و غلیظ‌کننده به‌تدریج پیر می‌شود. برای برآورد اولیه دوره روانکاری مجدد (tf) در دمای حدود ۷۰ درجه سانتی‌گراد و بار نرمال، رابطه محافظه‌کارانه tf ≈ K × [14×10⁶ / (n × √d) − 4d] بر حسب ساعت به کار می‌رود که در آن n دور بر دقیقه، d قطر داخلی یاتاقان بر حسب میلی‌متر و K ضریب نوع یاتاقان است؛ حدود ۱۰ برای ساچمه‌ای شعاعی، ۵ برای رولر استوانه‌ای و ۱ برای رولر بشکه‌ای و مخروطی. نتیجه این رابطه باید با شرایط واقعی کار اصلاح شود:
- دمای کار بالاتر از ۷۰ درجه: نصف شدن دوره به ازای هر ۱۵ درجه افزایش دما
- آلودگی سنگین مانند سیمان، معدن و ریخته‌گری: ضریب حدود ۰٫۳ تا ۰٫۴
- ارتعاش و ضربه شدید مانند سنگ‌شکن‌ها و سرندهای ارتعاشی: کاهش دوره
- محور عمودی: کاهش دوره به دلیل ریزش گریس به سمت پایین
- حلقه بیرونی گردان مانند غلتک‌های نوار نقاله: کاهش دوره
دوره محاسبه‌شده حداکثر به حدود ۳۰ هزار ساعت محدود می‌شود و برای طراحی نهایی، استفاده از ابزارهای محاسباتی سازنده یاتاقان توصیه می‌شود. با داشتن G و tf، مصرف روزانه گریس هر یاتاقان در کار پیوسته تقریباً برابر G × 24 / tf خواهد بود؛ عددی که مبنای تنظیم سیستم‌های روانکاری اتوماتیک است.
فاکتورهای موثر بر مقدار روانکار
مقدار نهایی گریس یا روغن موردنیاز تنها به ابعاد بلبرینگ وابسته نیست و باید شرایط عملیاتی نیز در نظر گرفته شود.
- سرعت دورانی بلبرینگ
- نوع و شدت بار (شعاعی یا محوری)
- دمای کاری محیط
- نوع گریس و کلاس NLGI
- طراحی سیستم روانکاری
این عوامل نشان می‌دهند که نتیجه هر فرمول، نقطه شروع است و باید با پایش دما و وضعیت یاتاقان در عمل اصلاح شود. در سیستم‌های روانکاری مرکزی با گریس پمپ برقی، این مقدار به‌صورت کم و مکرر تزریق می‌شود و یاتاقان همیشه نزدیک مقدار بهینه گریس باقی می‌ماند.
سؤالات متداول درباره محاسبه گریس بلبرینگ
در این بخش به پرسش‌های رایج کارشناسان نگهداری و تعمیرات درباره محاسبه مقدار و دوره گریس‌کاری بلبرینگ پاسخ داده‌ایم.
آیا فرمول Q = 0.005 × D × B برای پرکردن اولیه هم کاربرد دارد؟
خیر؛ این رابطه برای مقدار گریس هر نوبت روانکاری مجدد است. پرکردن اولیه بر اساس درصدی از فضای آزاد یاتاقان و محفظه تعیین می‌شود.
چرا نباید بلبرینگ را کاملاً با گریس پر کرد؟
پرگریسی باعث افزایش اصطکاک داخلی و دمای کاری یاتاقان می‌شود؛ به‌ویژه در سرعت‌های بالا که می‌تواند به آب‌بندها آسیب بزند و عمر یاتاقان را کاهش دهد.
دمای کاری چه تأثیری بر دوره گریس‌کاری دارد؟
در دماهای بالاتر از حدود ۷۰ درجه سانتی‌گراد، عمر گریس تقریباً با هر ۱۵ درجه افزایش دما نصف می‌شود؛ بنابراین دوره گریس‌کاری نیز باید کوتاه‌تر شود.
در محیط‌های آلوده مانند سیمان و معدن چه باید کرد؟
در محیط‌های با آلودگی سنگین، دوره روانکاری محاسبه‌شده با ضریبی حدود ۰٫۳ تا ۰٫۴ کاهش می‌یابد تا گریس تازه آلودگی را از ناحیه آب‌بند بیرون براند.
مصرف روزانه گریس یک یاتاقان چگونه محاسبه می‌شود؟
با تقسیم مقدار گریس هر نوبت (G) بر دوره روانکاری مجدد بر حسب روز؛ یعنی تقریباً G × 24 / tf برای کار پیوسته.
جمع‌بندی فنی
محاسبه صحیح مقدار گریس و روغن، یکی از اصول پایه نگهداری پیشگیرانه است. کمبود روانکار باعث سایش و خرابی زودهنگام می‌شود و اضافه‌روانی نیز منجر به افزایش دما و اتلاف انرژی خواهد شد. انتخاب مقدار مناسب بر اساس فرمول ابعادی، شرایط کاری و نوع سیستم روانکاری انجام می‌شود.
برای آشنایی بیشتر با عیب‌یابی سیستم‌های روانکاری و بررسی مشکلات مربوط به پمپاژ گریس، می‌توانید به صفحه مقالات تعمیر گریس پمپ مراجعه کنید.