بسمه تعالی

دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

دانشکده مهندسی مکانیک

تحقیقی در باره درس یاتاقان وروغنکاری

با نگاهی به:

و یاتاقان های هزینه های واقعی روان کاری یاتاقان هاخودروانکار

استاد درس: مهندس شاهوردی

تهیه و تدوین از:

علی اکبر نداف اسکوئی

1393دی ماه

مقدمه

امروزه، تولید کنندگان ماشین آالت و تجهیزات احساس فشار بیش از هر زمان ب��ه کاهش هزینه ها بدون کاستن از عملکرد دستگاه می باشند و رس��یدن ب��ه این عم��لبهینه می تواند مشکل باشد. ناگفته پیداست که تولیدکنندگان تجه��یزات اوریجین��ال )

OEM ها مخفف Original equipment manufacturers،اغلب به دنبال یک راه حل ساده اند ) @ ب��ا که بتواند تأثیر بلند مدت بر س��ودآوری خ��ود و مش��تریان خ��ود داش��ته باش��د مثًال حذف روانکاری یک یاتاقان بدون کاهش کیفیت عمک��رد دس��تگاه ک��ه ب��اعث ک��اهش

ها می توانند با ح��ذف سیس��تمOEMهزینه شود که می تواند عملی مثبت تلقی شود. روغنکاری هر جا که ممکن است هزینه تولید را ک��اهش دهن��د. در ح��الی ک��ه هزین��ه های ساخت، همزمان کاهش می یابد تجهیزات در بازار بیشتر و ارزان تر ب��ه دس��ت

کاربران نهایی می رسد. یاتاقان ها و روان کننده ها با چه مسائلی مواجه هس��تند؟ ب��ه گفت��ه ی��ک ش��رکت

درصد شکست یاتاقان ها مربوط به روانکاری می باشد )به54بزرگ بلبرینگ سازی، نگاه کنید(. در مطالعه انجام شده توسط مؤسسه فناوری ماساچوس��ت )1تصویر

MIT رابی240(، تخمین زده شده است که حدود��میلیارد دالر در سال با توجه به خ و تعمیرات تجهیزات آسیب دیده در اث��ر روانک��اری ض��عیف و نامناس��ب در سراس��ر

صنایع آمریکا از دست رفته است.

انواع شکست های مرتبط با روانکاری یاتاقان ها1شکل آمریکاSKFمنبع: شرکت

درص��د از شکس��ت50 ت��ا 40روغنکاری یا روانکاری دوباره نامناس��ب یاتاق��ان می توانن��د ب��ا ح��ذف روانک��اری مرتب��ط ب��اس��ازندگانماشین آالت را شامل می ش��ود.

تعمیر و نگهداری از ماشین آالت برای کاربر نهایی، هزینه ها و خطرات را به ح��داقل برسانند. در همان زمان، هزینه های مربوط به دفع مناسب ضایعات مش��تقات نف��تی می تواند حذف شود و هزینه های اولیه برای قطع��ات و فرآین��دهای ج��انبی )خط��وط

، منیفولدها، و غیره( را می توان کاهش داد.zerksگریس، قیمت کمتر ماشین ب�ا ح�ذف ک�ل هزین�ه مرب�وط ب�ه روانک�اری دس�تگاه و تعم�یر و

نگهداری آن با استفاده از یاتاقان های خشک پًالستیکی و با کارایی باال وجود دارد.

روانکاری مناسب برای عملکرد صحیح بلبرینگ ها الزم است2شکل

®igus یاتاقان های خودروانکار پًالستیکی 3شکل

یاتاقان استوانه ای میل لنگ4شکل

در موتور هر جایی که دو سطح داشته باشد از یاتاق��ان اس��تفاده می ش��ود. این نوع یاتاقانها را یاتاقان ه��ای اس��توانه ای می گوین��د زی��را مانن��د ی��ک اس��توانه دور ی��ک شفت گردنده قرار می گیرد. چون لنگ های میل لنگ اج��ازه نمی دهن��د ک��ه یاتاقان ه��ا مانند یک بوش کامل مدور وارد محورهای ثابت و متحرک می��ل لن��گ ش��وند ل��ذا این

بوش ها به صورت دو قطعه نیم دایره ای ساخته می شود.  

ساختمان یاتاقان پوسته یاتاقان از فوالد یا برنز ساخته ش�ده اس�ت. این ف�والد اس�تحکام و مق�اومت الزم را به یاتاقان می دهد. در روی این قسمت ی��ک ی��ا چن��د الی��ه م��واد یاتاق��انی ب��ه ضخامت چند هزارم اینچ قرار گرفته است. علت اس��تفاده از م��واد ن��رم در یاتاق��ان این است که در صورت تاثیر عوامل خ��ارجی فق��ط م��واد یاتاق��انی از بین می رود و میل لنگ سالم خواهد ماند. یاتاقانها دارای شیار روغن بوده و این شیار روغن را در

تمام سطح یاتاقان پخش می کند.  

مواد یاتاقان مواد یاتاقان ها از آلیاژ فلزات سرب، قلع، مس و آن��تیموان ی��ا فل��زات س��رب، قل��ع، جی��وه، ک��الیم و آلومی��نیوم ب��ه نس��بتهای معین ت��رکیب می ش��وند ی��ا ب��ابیت ک��ه در موتورهای سبک بکار می رود از یک الیه پوسته فوالدی و یک الیه بابیت ساخته ش��ده است. در ساختمان بابیت از دو فلز اص��لی قل��ع و س��رب اس��تفاده ش��ده اس��ت. در بعضی از یاتاقانها نسبت به نوع موتور دو یا سه الیه مواد یاتاقانی روی پوسته ق��رار دارد و در موتورهای سنگین به چهار الیه در یاتاقان نیز می رسد. طرز ق��رار گ��رفتن

الیه ها بر روی پوسته ی فوالدی به شرح زیر است: مواد یاتاقانی آلیاژمس و سرب :الف

ب: الیه نیکلج: الیه آلیاژ سرب قلع مس

د: مواد گردی قلع

 خصوصیات یک یاتاقان خوب

ساختن یک یاتاقان ایده آل ساده نیست زیرا باال بردن یک خاصیت در یاتاق��ان ایج��اد معایب دیگر در آن می کند. در هر حال یاتاقان خ��وب بای��د دارای مشخص��ات زی��ادی

الف: مقاومت یاتاقان در مقابل فشار باشد که بطور خًالصه به آنها اشاره می شود: حمل بار و ضربات ناشی از احتراق موتوره�ای ام�روزی چ�ون نس�بت ت�راکمی ب�اال

کیل�وگرم ب�ر200دارند بنابراین نیروی زی�ادی ب�ه یاتاق�ان وارد می ش�ود ک�ه ح�دود سانتی متر مربع می باشد که یاتاقان این بار را باید تحمل کند.

 ب: نرمی و قابلیت فرو بردن ذرات خارجی در یاتاقان

ذرات چرک و گرد غبار و خاک با هوا وارد موتور می شود ک�امًال توس�ط ص�افی ه�وا گرفته نمی ش��ود و ب��ا روغن ح��رکت ک��رده و مق��داری از آن هم��راه روغن از داخ��ل یاتاقان خارج نمی شود. ماده یاتاقان طوری باید باشد که بتواند این مواد خ��ارجی را در خود فرو ببرد ت�ا یاتاق�ان و ش�فت از خ�راش برداش�تن و س�ائیده ش�دن مص�ون بماند. پس یاتاقان به اندازه کافی باید نرم باشد تا خاصیت فرو بردن م�واد خ�ارجی

را در خود داشته باشد. 

ج: مقاومت در برابر خستگی در یاتاقان هرگاه فل��زی در مع��رض تنش ه��ای م��داوم ق��رار بگ��یرد انعط��اف پی��دا ک��رده و خم می گردد س��پس این فل��ز س��خت ش��ده ت��رک برداش��ته و ی��ا شکس��ته می ش��ود. ل��ذا یاتاقانها که در معرض بارهای زیاد هستند بایستی بتواند در مقابل این بارهای متغیر ایستادگی کنند بدون این که به حد خستگی برسد و تمایل به ت��رک ی��ا شکس��تگی از

خود نشان ندهند.  

د: مقاومت در برابر خوردگی در یاتاقان در اثر احتراق مواد خورنده تولید می شود که ب��رای فل��زات مفی��د نیس��ت. همچ��نین بنزین های ب��دون س��رب خاص��یت ش��یمیایی روغن را تغی��یر داده و ح��الت خورن��دگی یاتاقان ها را افزایش می دهد. ماده یاتاق��ان بای��د در مقاب��ل این خورن��دگی مق��اومت داشته باشد. در قدیم از یاتاقان های مسی و سربی استفاده می شد ولی امروزه از

این ن��وع یاتاق��ان در مقاب��ل س��ربی اس��تفاده می ش��ود.  یاتاقان ه��ای آلومی��نیومیخورندگی بهتر مقاومت می کند.

 ه : مقاومت در مقابل سائیدگی در یاتاقان

ماده یاتاقان باید به اندازه کافی سخت و محکم باشد تا به سرعت سائیده نشود از طرف دیگر باید به اندازه کافی نرم باش��د ت��ا توان��ایی ف��رو ب��ردن و انطب��اق داش��ته

باشد.  

ز: قابلیت هدایت حرارتی

کلیه یاتاقان ه��ا در اث��ر دوران می��ل لن��گ ایج��اد ح��رارت می کنن��د ل��ذا م��واد یاتاق��انی بایستی قابلیت هدایت حرارتی بیشتری داش��ته باش��ند ت��ا بتوانن��د ح��رارت را انتق��ال

دهند.  

مواد مناسب برای یاتاقان های اصطکاکی5شکل

روغن کاری یاتاقان ها از مدار اصلی روغن مسیری به کپه های ث��ابت روی بل��وک راه دارد ک��ه روغن از آن مسیر وارد سوراخ مجرای روغن میل لنگ شده و سطح کلیه یاتاقانها را روغن کاری

روغن بصورت قشر ن�ازکی )فیلم روغن( ب�ه س�طوح متح�رک مح�ور می نماید. این میل لنگ و سطوح ثابت یاتاقان می چس��بد و در اث��ر فش��ار م��دار روغن میل لن��گ در بستری از روغن بصورت شناور می چرخد. در ابتدای کار میل لنگ در اثر نیروی وزن خود در روی کف یاتاق��ان ق��رار دارد. ب��ه محض روش��ن ش��دن موت��ور روغن در اث��ر چسبندگی به سطوح تماس، مانند گوه ای میل لنگ را بلند کرده و در وس��ط یاتاق��ان نگه می دارد. اصطکاکی که به این صورت ایج��اد می ش��ود اص��طکاک غلظ��تی روغن بوده و اگر به علت تشکیل نشدن قشر روغن، فلز میل لنگ با فلز یاتاقان در تماس باشد نیروی اصطکاک باال رفته و گرمای یاتاقان بح��دی می رس��د ک��ه ب��ابیت را ذوب ک��رده و ص��دای ناش��ی از یاتاقان س��وزی بگ��وش می رس��د. بین پوس��ته یاتاقان ه��ا و@ این خًالص�ی را فاص�له روغن ن�یز میل لنگ خًالصی مجازی وج�ود دارد ک�ه اص�طًالحا می گویند. ه�ر چ�ه این خًالص�ی بیش�تر باش�د روغن ب�ه س�رعت از یاتاقان ه�ا خ�ارج@ یک ه��زارم می شود. اندازه این خًالصی در موتورهای مختلف متفاوت بوده و حدودا اینچ یا سه صدم میلیمتر معمول است. در ص��ورتی ک��ه آن خًالص��ی دو براب��ر گ��ردد

برابر می شود. افزایش خًالصی روغن س��بب نرس��یدن روغن5مقدار ریزش روغن ب��ه یاتاقان ه��ا مج��اور می گ��ردد زی��را پمپ روغن فق��ط مق��دار معی��نی از روغن را می تواند جابجا کن��د در نتیج��ه بیش��تر روغن ه��ا از یاتاقان ه��ای نزدی��ک مج��رای روغن

بیرون ریخته و به یاتاقان های دورتر کمتر روغن می رسد. ک��اهش خًالص��ی روغن در یاتاقان ها سبب می شود که عمل روغنکاری ص��حیح انج��ام نگرفت��ه و س��ائیدگی آنه��ا سریع تر شود. همچنین مقدار روغن که ب��ه دی��واره س��یلندر پاش��یده می ش��ود ک��افی

و رینگ ها بخوبی انجام نمی شود. در ض�من زم�انی نبوده و روغنکاری دیواره سیلندر که لقی یاتاقان ها زیاد باشد عًالوه بر اینکه روغن ریزی موتور زیاد می ش��ود و فش��ار روغن پ�ایین می آی�د ک�اهش روغن در دی�واره س�یلندر اف�زایش می ش�ود ک�ه ب�اعث

روغن سوزی موتور می گردد. 

یاتاقان های پین دار و یاتاقان های خاردار در بعض��ی از موتوره��ا یاتاقان ه��ای اص��لی بوس��یله س��وراخی ک��ه دارن��د در پین ج��ا یاتاقانی قرار می گیرند که از چرخش یاتاق��ان جلوگ��یری ش��ود. در ض��من در بیش��تر موتورها از یاتاقان هایی اس��تفاده می ش��ود ک��ه ی��ک ط��رف پوس��ته یاتاق��ان بص��ورت خاردار ساخته می شود که در شیار جا یاتاقان قرار گرفته و حرکت چرخش��ی آن را

محدود می کند.  

پیش بینی لبه اضافی یاتاقان @ بط��ور کام��ل گرم��ای پوسته یاتاقان ها باید به خوبی با جا یاتاقانی تماس بگیرد تا اوال@ ب��ا داش��تن تکیه گ��اه ایجاد شده را از طریق جا یاتاق��انی انتق��ال ده��د و نس��وزد، ثانی��ا مناسب بتواند نیروی وارده را ب��ه جایاتاق��انی منتق��ل نم��وده و خ��راب نش��ود. ب��رای اطمینان از تکیه نمودن کامل پوسته یاتاقان بهتر است لبه های نیمه یاتاقان پ��ایین را به اندازه دو صدم تا هفت صدم میلیمتر از لبه های کپه یاتاقانی بلندتر تنظیم کنند. با این عمل در صورت سفت کردن یاتاقان نیروی اولیه به پوسته یاتاقان وارد ش��ده و آن را بخوبی به تکیه گاهش می فشارد. یک چ��نین یاتاق��انی ن��یروی وارد ب��ه مح��ور را

بطور یکنواخت در جهت شعاعی به جا یاتاقانی انتقال می دهد.  

عیوب یاتاقان ها - خراش های بوجود آمده توسط ذرات خارجی 1

الف: خراش های بوجود آمده در امتداد سطح داخلی یاتاقانب: پدید آمدن حفره هایی بر روی سطح داخلی یاتاقان

 علل پیدایشالف : آلودگی روغن

ب: تمیز نکردن دقیق قطعات موتور هنگام مونتاژ آن  

- وارد شدن بار به لبه های یاتاقان 2شکل ظاهری: ایجاد شدن خراش های شدید در یک طرف هر دو نیم یاتاقان

علل پیدایش الف: مخروطی بودن محل تماس میل لنگ با یاتاقان متحرک

ب: مخروطی بودن نشیمن یاتاقان ثابت

ج: بزرگتر از حد معمول بودن شعاع گردی میل لنگ د: خوب موازی نبودن صحیح میل لنگ

ه : کج بودن شاتون  

- بوجود آمدن خراش های شدید در قسKKمت میKKانی و همچKKنین امکKKان3ترک برداشتن الیه روئی یاتاقان، کنده و جمع شدن الیه روئی یاتاقان

شکل ظاهری: الف: سائیدگی شدید موضعی در قسمت میانی یاتاقان بطوری ک��ه وارد ش��دن ب��ار بیش از حد مجاز بر یاتاقان، به ترک برداشتن و ایجاد شکاف در الی��ه روئی یاتاق��ان

می انجامد. ب: جابجایی موضعی فلز سطح روئی یاتاقان.

علل پیدایش الف : محدب بودن محل تماس میل لنگ با یاتاقان متحرک

ب: محدب بودن نشیمن یاتاقان ثابت 

- ایجاد سائیدگی هایی به شکل نوار نازک در قسمت انتهایی یاتاقان 4شکل ظاهری:

سائیدگی شدید به صورت اثری نازک در قسمت انته��ایی یاتاق��ان، ب��دین ت��رتیب ک��ه بین لبه یاتاقان و اث��ر بوج��ود آم��ده ب��ه علت س��ائیدگی، اث��ر دیگ��ری منتج از ح��رکت

نمی شود. اثرهای بوجود آمده به علت سائیدگی می توانند در ی��ک مشاهده  میل لنگ انتهای یاتاقان ظاهر شوند.

علل پیدایش میل لنگ های که ناصحیح صیقل داده شده اند.

 - جابجا شدن کپه شاتون 5

شکل ظاهری: سائیدگی الیه روی یاتاقان بر اثر ایجاد اص��طکاک ش��دید در اط��رافسطح های بر روی هم افتاده دو نیم یاتاقان بطور قرینه.

علل پیدایش جابجا شدن کپه شاتون بر اثر اشتباه مونتاژ کردن آن

 - زنگ زدگی 6

شکل ظاهری: خورده شدن و از بین رفتن سطح روئی یاتاقان بص��ورت س��وراخ های پراکن��ده و ی��ا

بطور کامل. علل پیدایش

الف : بکار بردن مواد اضافی در روغن ک��ه هم��اهنگی الزم را ب��ا نح��وه عم��ل روغنندارد

ب: آلوده شدن روغن توسط ورود احتمالی مواد قلیایی از طریق واشرها ج: بموقع عوض نکردن روغن

  - اشKKتباه قKKرار دادن یاتاقKKان در محKKل نشسKKتن آن در رابطKKه بKKا7

سوراخ های تامین کننده روغن شکل ظاهری:

سائیده شدن و خوردگی شدید سطح داخلی یاتاقان به علت نرسیدن روغن الزم بهآن

علل پیدایش توجه نکردن و عدم دقت کافی در هنگام قرار دادن و مونتاژ کردن یاتاقان ها

  - اشKKتباه مونتKKاژ کKKردن در رابطKKه بKKا میلKKه کوتKKاه )خKKار( نگهدارنKKده8

یاتاقان شکل ظاهری:

به علت بلندتر از حد معمول بودن میله کوتاه )خار( نگهدارنده در مح��ل ج��ا افت��ادن این خار در پشت یاتاقان. همین امر موجب اصطکاک زی�اد و س�ائیدگی موض�عی در

همین قسمت سطح روئی یاتاقان می گردد. علل پیدایش

اشتباه مونتاژکردن و بلندتر از حد الزم بودن )خار( نگاه دارنده یاتاقان.  

تعمیر و نگهداری یاتاقان های استوانه ای میل لنگ6شکل  

منابع

1- The True Cost of Bearing Lubrication, By Matt Mowry, Product Manager, Spring 2011.

ء،، چ��اپ اول، انتش��ارات انش��ا"اتومکانی��ک ب��ه زب��ان س��اده"- امیرتیموری، احمد، 21392.