ทำไมและที่ไหนจึงใช้ตลับลูกปืน

บางครั้งอุปกรณ์ที่มีประโยชน์ที่สุดในฟิสิกส์และวิศวกรรมเป็นอุปกรณ์ที่ง่ายที่สุด ตลับลูกปืนแสดงให้เห็นว่าวงแหวนโลหะสามารถใช้ประโยชน์ได้หลากหลายมากเพียงใด ดังที่คุณเห็นได้จากสิ่งของทั่วไปมากมาย เช่น ยานพาหนะ จักรยาน สเก็ตบอร์ด และเครื่องจักรอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับชิ้นส่วนโลหะที่เคลื่อนไหว มนุษย์ได้ใช้พลังของตลับลูกปืนมาเป็นเวลาหลายศตวรรษ

การใช้ลูกปืน

ลองนึกภาพการลื่นไถลบนพรมเนื้อนุ่มขณะสวมรองเท้า อาจเป็นเรื่องยากเพราะการเสียดสีระหว่างพรมกับรองเท้าของคุณ ซึ่งอาจทำจากอะไรก็ได้ เช่น หนัง พลาสติก ไม้ หรือยาง หากคุณสวมถุงเท้าแทน มันจะง่ายกว่ามากเพราะแรงเสียดทานระหว่างพรมนุ่มกับวัสดุของถุงเท้าน้อยกว่ามาก ลูกปืนทำงานในลักษณะเดียวกัน

ตลับลูกปืนช่วยลดแรงเสียดทานระหว่างน้ำหนักบรรทุก พวกเขาทำเช่นนี้เพราะเป็นลูกโลหะหรือลูกกลิ้งที่เคลื่อนที่ไปรอบ ๆ พื้นผิวโลหะเรียบในวงในและวงนอก (บางครั้งเรียกว่าวงแหวน) คุณสามารถเรียนรู้เกี่ยวกับการใช้งานตลับลูกปืนจำนวนมากผ่านระบบฟิสิกส์ ตลับลูกปืนรับน้ำหนักประเภทหนึ่งในทิศทางแนวรัศมี และโหลดเหล่านี้ใช้แรงตั้งฉากกับแกนหมุนของตลับลูกปืน

การเลื่อนของลูกบอลโลหะไปรอบๆ ห่วงของตลับลูกปืนทำให้เกิดการเสียดสีระหว่างวัตถุกับพื้นผิวซึ่งทำให้วัตถุช้าลง ในบางกรณีวัตถุเข้าใกล้จุดหยุด กลไกนี้ช่วยให้ตลับลูกปืนได้ใช้ในระบบรอกหรือระบบหมุนที่ต้องควบคุม ตัวอย่างเช่น ดุมล้อของรถใช้แรงในแนวรัศมีจากน้ำหนักของรถและแรงขับจากการเลี้ยว

ในทุกกรณีของตลับลูกปืน ความสมดุลระหว่างแรงผลักและแรงในแนวรัศมีทำให้ตลับลูกปืนลดแรงเสียดทานระหว่างลูกบอลในวงแหวนด้านในและวงแหวนรอบนอก และรองรับน้ำหนักของวัตถุ ตลับลูกปืนรับน้ำหนักและถ่ายโอนจากวงแหวนรอบนอกไปยังวงแหวนด้านในเพื่อให้ทรงกลมที่อยู่ตรงกลางของวงแหวนแต่ละวงหมุนได้อย่างง่ายดาย

ทรงกลมแต่ละอันเชื่อมต่อกับวงแหวนทั้งสอง แต่จำเป็นต้องลดแรงเสียดทานระหว่างส่วนประกอบต่างๆ ของลูกปืนเท่านั้น ด้วยเหตุผลเหล่านี้ ตลับลูกปืนจึงถูกสร้างขึ้นเพื่อลดแรงเสียดทานและลดความเร็วในการหมุน

ประเภทของตลับลูกปืน

ประเภทของตลับลูกปืนแตกต่างกันอย่างมากตามกลไกที่เกี่ยวข้อง ชนิดที่นิยมใช้กันมากที่สุดคือ ตลับลูกปืนเม็ดกลมแถวเดียวแบบแข็ง หรือตลับลูกปืนแบบเรเดียล การออกแบบนี้ทำให้ลูกวิ่งในรางร่องลึก และการจัดเรียงลูกปืนร่องลึกช่วยให้รับน้ำหนักได้ทั้งแนวรัศมีและแนวแกน ตลับลูกปืนแบบซีลได้รับการหล่อลื่นอย่างถาวรเพื่อลดการบำรุงรักษา

ตลับลูกปืนเม็ดกลมสองแถวใช้ลูกปืนสองแถว การออกแบบให้ความแข็งแกร่งมากขึ้นในการเคลื่อนที่ของตลับลูกปืน พบได้ในมอเตอร์ไฟฟ้า ปั๊มหอยโข่ง และคลัตช์แม่เหล็กไฟฟ้า ตลับลูกปืนบางตัวจะเรียงตัวกันในลักษณะที่ช่วยให้เพลามีความผิดปกติในมุมที่สัมพันธ์กับตัวเรือนของลูกปืน

ตลับลูกปืนแบบสัมผัสเชิงมุมมีด้านหนึ่งของวงแหวนรอบนอกถูกตัดออกเพื่อให้ลูกบอลสอดเข้าไปได้มากขึ้น ตลับลูกปืนเหล่านี้สามารถรับน้ำหนักตามแนวแกนได้มากในทิศทางเดียว และใช้ลูกปืนในตลับลูกปืนได้มากขึ้นด้วย ซึ่งหมายความว่าวิศวกรใช้เป็นคู่ในทั้งสองทิศทางเพื่อบรรทุกของหนัก ในการตั้งค่าที่ทำให้ตลับลูกปืนเม็ดกลมสองแถวสัมผัสเชิงมุม ตลับลูกปืนประเภทนี้แตกต่างกันไปตามวัสดุเช่นกัน

/