เหตุใดการเล่นในแนวรัศมีและความอดทนจึงไม่เหมือนกัน

มีความสับสนบางประการเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างความแม่นยำของตลับลูกปืน ความทนทานต่อการผลิต และระดับระยะห่างภายในหรือ 'การเล่น' ระหว่างสนามแข่งและลูกบอล ในที่นี้ Wu Shizheng กรรมการผู้จัดการของผู้เชี่ยวชาญด้านตลับลูกปืนขนาดเล็กและขนาดเล็ก JITO Bearings จะมาให้ความกระจ่างว่าเหตุใดตำนานนี้จึงยังคงอยู่ และสิ่งที่วิศวกรควรระวัง

ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง ในโรงงานอาวุธยุทโธปกรณ์ในสกอตแลนด์ ชายที่ไม่ค่อยมีใครรู้จักชื่อสแตนลีย์ ปาร์กเกอร์ ได้พัฒนาแนวคิดเรื่องตำแหน่งที่แท้จริง หรือที่เรารู้จักในปัจจุบันในชื่อ การวัดขนาดและค่าเผื่อทางเรขาคณิต (GD&T) Parker สังเกตเห็นว่าแม้ว่าชิ้นส่วนการทำงานบางส่วนที่ผลิตขึ้นสำหรับตอร์ปิโดจะถูกปฏิเสธหลังการตรวจสอบ แต่ชิ้นส่วนเหล่านั้นยังคงถูกส่งไปยังการผลิต

เมื่อตรวจสอบอย่างใกล้ชิด เขาพบว่ามันเป็นการวัดความอดทนที่ต้องตำหนิ ความคลาดเคลื่อนของพิกัด XY แบบดั้งเดิมสร้างโซนพิกัดความเผื่อแบบสี่เหลี่ยม ซึ่งแยกชิ้นส่วนออก แม้ว่าจะครอบครองจุดในพื้นที่วงกลมโค้งระหว่างมุมของสี่เหลี่ยมก็ตาม เขาได้ตีพิมพ์ผลการวิจัยของเขาเกี่ยวกับวิธีการกำหนดตำแหน่งที่แท้จริงในหนังสือชื่อภาพวาดและมิติ

*การกวาดล้างภายใน
ในปัจจุบัน ความเข้าใจนี้ช่วยให้เราพัฒนาตลับลูกปืนที่แสดงระดับการเล่นหรือการหลวม หรือที่เรียกว่าระยะหลบภายใน หรือโดยเฉพาะอย่างยิ่ง การเล่นในแนวรัศมีและแนวแกน ระยะการเล่นในแนวรัศมีคือระยะห่างที่วัดตั้งฉากกับแกนแบริ่ง และระยะการเล่นตามแนวแกนคือระยะห่างที่วัดขนานกับแกนแบริ่ง

การเล่นนี้ได้รับการออกแบบให้เข้ากับตลับลูกปืนตั้งแต่เริ่มแรกเพื่อให้ตลับลูกปืนสามารถรองรับน้ำหนักได้ในสภาวะต่างๆ โดยคำนึงถึงปัจจัยต่างๆ เช่น การขยายตัวของอุณหภูมิ และวิธีที่การประกอบระหว่างวงแหวนด้านในและด้านนอกจะส่งผลต่ออายุการใช้งานของตลับลูกปืน

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ระยะห่างอาจส่งผลต่อเสียง การสั่นสะเทือน ความเครียดจากความร้อน การโก่งตัว การกระจายน้ำหนัก และอายุการใช้งานของความล้า ระยะการเล่นในแนวรัศมีที่สูงขึ้นเป็นที่ต้องการในสถานการณ์ที่คาดว่าวงแหวนด้านในหรือก้านจะร้อนขึ้นและขยายตัวในระหว่างการใช้งาน เมื่อเทียบกับวงแหวนรอบนอกหรือตัวเสื้อ ในสถานการณ์เช่นนี้ การเล่นในตลับลูกปืนจะลดลง ในทางกลับกัน การเล่นจะเพิ่มขึ้นหากวงแหวนรอบนอกขยายมากกว่าวงแหวนด้านใน

การเล่นตามแนวแกนที่สูงขึ้นเป็นที่ต้องการในระบบที่มีการวางแนวที่ไม่ตรงระหว่างเพลาและตัวเรือน เนื่องจากการวางแนวที่ไม่ตรงอาจทำให้ตลับลูกปืนที่มีระยะห่างภายในเล็กน้อยทำงานล้มเหลวอย่างรวดเร็ว ระยะห่างที่มากขึ้นยังช่วยให้ตลับลูกปืนสามารถรับแรงผลักที่สูงขึ้นเล็กน้อยได้ เนื่องจากจะทำให้มีมุมสัมผัสที่สูงขึ้น

*ฟิตติ้ง
สิ่งสำคัญคือวิศวกรจะต้องรักษาสมดุลที่เหมาะสมของระยะห่างภายในตลับลูกปืน การแบกที่แน่นเกินไปและการเล่นไม่เพียงพอจะทำให้เกิดความร้อนและแรงเสียดทานมากเกินไป ซึ่งจะทำให้ลูกบอลลื่นไถลในสนามแข่งและสึกหรอเร็วขึ้น ในทำนองเดียวกัน ระยะห่างที่มากเกินไปจะทำให้เกิดเสียงรบกวนและการสั่นสะเทือน และลดความแม่นยำในการหมุน

ระยะห่างสามารถควบคุมได้โดยใช้ขนาดที่ต่างกัน ความพอดีทางวิศวกรรมหมายถึงระยะห่างระหว่างสองส่วนที่ผสมพันธุ์ โดยทั่วไปจะอธิบายว่าเป็นเพลาในรู และแสดงถึงระดับความแน่นหรือการหลวมระหว่างเพลากับวงแหวนด้านใน และระหว่างวงแหวนรอบนอกกับตัวเรือน มันมักจะแสดงออกมาในรูปแบบที่หลวม พอดีที่มีระยะห่าง หรือพอดีที่แน่นและแทรกแซง

ความพอดีระหว่างวงแหวนด้านในและเพลาเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้เข้าที่ และป้องกันการคืบคลานหรือการลื่นไถลที่ไม่พึงประสงค์ ซึ่งสามารถสร้างความร้อนและแรงสั่นสะเทือน และทำให้เกิดการเสื่อมสภาพได้

อย่างไรก็ตาม การแทรกแซงที่พอดีจะลดระยะห่างในตลับลูกปืนเม็ดกลมเมื่อขยายวงแหวนด้านใน ความพอดีที่แน่นหนาในทำนองเดียวกันระหว่างตัวเรือนและวงแหวนรอบนอกในตลับลูกปืนที่มีระยะการเล่นในแนวรัศมีต่ำจะบีบอัดวงแหวนรอบนอกและลดระยะห่างลงไปอีก ซึ่งจะส่งผลให้เกิดระยะห่างภายในเป็นลบ — ทำให้เพลาใหญ่กว่ารู — และนำไปสู่การเสียดสีมากเกินไปและความล้มเหลวในช่วงต้น

จุดมุ่งหมายคือเพื่อให้มีระยะการเล่นเป็นศูนย์เมื่อตลับลูกปืนกำลังทำงานภายใต้สภาวะปกติ อย่างไรก็ตาม การเล่นในแนวรัศมีเบื้องต้นที่จำเป็นเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้อาจทำให้เกิดปัญหากับการลื่นไถลหรือการเลื่อนของลูกบอล ส่งผลให้ความแข็งแกร่งและความแม่นยำในการหมุนลดลง การเล่นแนวรัศมีเริ่มต้นนี้สามารถลบออกได้โดยใช้การโหลดล่วงหน้า การโหลดล่วงหน้าเป็นวิธีการวางภาระตามแนวแกนถาวรบนตลับลูกปืนเมื่อติดตั้งแล้ว โดยใช้แหวนรองหรือสปริงที่ติดตั้งกับวงแหวนด้านในหรือด้านนอก

วิศวกรยังต้องคำนึงถึงข้อเท็จจริงที่ว่าการลดระยะห่างในตลับลูกปืนแบบบางนั้นทำได้ง่ายกว่า เนื่องจากวงแหวนนั้นบางกว่าและเสียรูปง่ายกว่า ในฐานะผู้ผลิตตลับลูกปืนขนาดเล็กและขนาดเล็ก ตลับลูกปืน JITO แนะนำลูกค้าว่าต้องใช้ความระมัดระวังมากขึ้นกับขนาดเพลากับตัวเรือน ความกลมของเพลาและตัวเรือนยังมีความสำคัญมากกว่าสำหรับตลับลูกปืนชนิดบาง เนื่องจากเพลาที่อยู่นอกรอบจะทำให้วงแหวนบางเสียรูป และเพิ่มเสียงรบกวน การสั่นสะเทือน และแรงบิด

*ความคลาดเคลื่อน
ความเข้าใจผิดเกี่ยวกับบทบาทของการเล่นในแนวรัศมีและแนวแกน ทำให้หลายคนสับสนระหว่างความสัมพันธ์ระหว่างการเล่นและความแม่นยำ โดยเฉพาะความแม่นยำที่เป็นผลมาจากความคลาดเคลื่อนในการผลิตที่ดีขึ้น

บางคนคิดว่าตลับลูกปืนที่มีความเที่ยงตรงสูงไม่ควรมีการเคลื่อนไหวใด ๆ และควรหมุนได้อย่างแม่นยำมาก สำหรับพวกเขา การเล่นแนวหลวมในแนวรัศมีให้ความรู้สึกแม่นยำน้อยลง และให้ความรู้สึกว่ามีคุณภาพต่ำ แม้ว่าอาจเป็นตลับลูกปืนที่มีความแม่นยำสูงซึ่งออกแบบโดยเจตนาให้มีการเล่นแบบหลวมก็ตาม ตัวอย่างเช่น เราเคยถามลูกค้าบางรายของเราว่าทำไมพวกเขาถึงต้องการตลับลูกปืนที่มีความแม่นยำสูงกว่า และพวกเขาบอกเราว่าต้องการ "ลดระยะการเล่น"

อย่างไรก็ตาม เป็นเรื่องจริงที่พิกัดความเผื่อช่วยเพิ่มความแม่นยำ ไม่นานหลังจากการถือกำเนิดของการผลิตจำนวนมาก วิศวกรก็ตระหนักว่าการผลิตผลิตภัณฑ์สองชิ้นที่เหมือนกันทุกประการนั้นไม่สามารถทำได้จริงหรือประหยัด หากเป็นไปได้ด้วยซ้ำ แม้ว่าตัวแปรการผลิตทั้งหมดจะคงเดิม แต่ก็มีความแตกต่างเล็กน้อยระหว่างหน่วยหนึ่งกับหน่วยถัดไปเสมอ

ปัจจุบันนี้สิ่งนี้ได้กลายมาเป็นตัวแทนของความอดทนที่ยอมรับได้หรือยอมรับได้ ระดับความคลาดเคลื่อนสำหรับตลับลูกปืนเม็ดกลม หรือที่เรียกว่าพิกัด ISO (เมตริก) หรือ ABEC (นิ้ว) ควบคุมค่าเบี่ยงเบนที่อนุญาต และครอบคลุมการวัด รวมถึงขนาดวงแหวนด้านในและด้านนอก และความกลมของวงแหวนและร่องน้ำ ยิ่งคลาสสูงและค่าพิกัดความเผื่อที่เข้มงวดมากขึ้น ตลับลูกปืนก็จะยิ่งมีความแม่นยำมากขึ้นเมื่อประกอบเข้าด้วยกัน

ด้วยการสร้างสมดุลที่เหมาะสมระหว่างการประกอบและการเล่นในแนวรัศมีและแนวแกนระหว่างการใช้งาน วิศวกรจึงสามารถบรรลุระยะหลบในการปฏิบัติงานเป็นศูนย์ในอุดมคติ และรับประกันเสียงรบกวนต่ำและการหมุนที่แม่นยำ ในการทำเช่นนั้น เราสามารถขจัดความสับสนระหว่างความแม่นยำและการเล่นได้ และในลักษณะเดียวกับที่ Stanley Parker ปฏิวัติการวัดทางอุตสาหกรรม เปลี่ยนวิธีการมองตลับลูกปืนโดยพื้นฐาน