ลูกล้อกับตลับลูกปืน (แบริ่ง) ทุกสิ่งที่คุณต้องรู้

ลูกล้อกับแบริ่ง ทุกสิ่งที่คุณต้องรู้

บทความนี้เราจะพาคุณมาทำความรู้จักกับรองลื่น ตลับลูกปืน หรือแบริ่ง (3 ชื่อนี้คืออันเดียวกันนะคะ) ทั้งประเภท วิธีการเลือกใช้ และวิธีการดูแลรักษาเพื่อยืดอายุการใช้งาน

แบริ่ง ส่วนประกอบสำคัญในลูกล้อที่ช่วยในการเคลื่อนที่ การหมุน การถ่ายแรง ทำให้ลูกล้อเคลื่อนที่ได้นิ่มนวล ในขณะที่รับน้ำหนักจำนวนมาก แบริ่งคือชิ้นส่วนที่ใช้รองรับเพลา หรือแกนหมุนให้ตรงตามแนวแกน ทำหน้าที่ในการรับน้ำหนัก และถ่ายแรงที่เกิดขึ้นจากแกนหมุนลงไปสู่ตัวล้อ หรืออุปกรณ์ที่มีการหมุน

แบริ่งช่วยลดแรงเสียดทาน ลดความฝืดระหว่างการหมุน หรือการเคลื่อนที่โดยตรงกับตัวเพลา หรือแกนโลหะของล้อ ให้ล้อสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างลื่นไหล

มาเริ่มจากประเภทของแบริ่งกันเลยค่ะ

ประเภทของแบริ่ง

แบริ่ง สามารถแบ่งออกได้หลายประเภท ซึ่งหากแบ่งเป็น 2 ประเภทใหญ่ ๆ ก็คือ แบริ่งกาบ (Plain Bearings) และแบริ่งลูกปืน (Rolling Bearings) ค่ะ

แบริ่งกาบ (Plain Bearings)

เป็นแบริ่งลักษณะทรงกระบอกกลวงโดยมีแกนหมุนหรือเพลาที่หมุนอยู่ภายในอีกชั้น ในการทำงานของแบริ่งกาบ ชิ้นส่วนจะสัมผัสกันโดยตรง จึงมีการดูดซับแรงมากกว่าแบริ่งลูกปืน แต่จะเกิดแรงเสียดทานที่สูงกว่า ทำให้แบริ่งกาบมีอัตราการสึกหรอที่มากกว่าแบริ่งลูกปืนค่ะ

แบริ่งลูกปืน (Rolling Bearings)

มีลักษณะเป็นตลับวงแหวน จะบรรจุลูกปืนกลม ๆ ไว้ภายในให้เคลื่อนที่อยู่ระหว่างวงแหวนชั้นในและชั้นนอก ลูกปืนทำด้วยโลหะแข็ง มีลักษณะกลมเหมือนลูกบอล ทำหน้าที่รองรับการเคลื่อนที่และลดความฝืดระหว่างเพลากับตัวเครื่องจักร ช่วยเพิ่มสมรรถนะในการทำงานหมุน การเคลื่อนที่ให้ดีมากยิ่งขึ้น

แบริ่งลูกปืนสามารถแบ่งออกมาได้หลายรูปแบบ ดังนี้

Deep Groove Ball Bearings
Deep Groove Ball Bearings

แบริ่งลูกปืนเม็ดกลมร่องลึก (Deep Groove Ball Bearings)

สามารถรับแรงในแนวแกนได้ทั้งสองทิศทาง เหมาะกับงานที่ต้องการความเร็วสูง เนื่องจากแรงบิดต่ำ ตลับลูกปืนนี้มีทั้งแบบเปิด ฝาเหล็ก ซีลยาง ซึ่งอาจติดตั้งอยู่ทั้งสองด้านของตลับลูกปืน โดยภายในบรรจุจารบีเอาไว้ ในบางชิ้นอาจมีแหวนล็อคอยู่ที่ผิวนอกวงแหวนนอก รังที่ใช้โดยมากเป็นรังเหล็ก

Angular Contact Ball Bearings
Angular Contact Ball Bearings

แบริ่งลูกปืนเม็ดกลมสัมผัสเชิงมุม (Angular Contact Ball Bearings)

รับแรงในแนวรัศมี และแนวแกนทิศทางเดียว มุมสัมผัสมีทั้ง 15, 25, 30 และ 40 องศา มุมสัมผัสยิ่งมากก็ยิ่งสามารถรับแรงในแนวแกนได้มาก ค่ามุมสัมผัสน้อยเหมาะสำหรับงานที่ต้องการความเร็วสูง โดยทั่วไปมักใช้ตลับลูกปืนชนิดนี้เป็นคู่ โดยจะมีการปรับช่องว่างภายในอย่างเหมาะสม สำหรับตลับลูกปืนที่มีความเที่ยงตรงสูงจะมีมุมสัมผัสน้อยกว่า 30

แบริ่งลูกปืนสัมผัสเชิงมุมแถวเดี่ยวสำหรับประกบคู่ (Angular Contact Ball Bearings Single Row, For Faired Mounting)

มีลักษณะเดียวกับแบริ่งลูกปืนเม็ดกลมสัมผัสเชิงมุม ต่างกันตรงที่นำตลับลูกปืน 2 ตลับมารวมกัน สามารถประกบคู่ได้ทั้งแบบหน้าชนหน้า แบบหลังชนหลัง หรือการหันหน้าเรียงตามกัน จะสามารถรับแรงแนวรัศมีและแนวแกนได้ทั้งสองทิศทาง ทำให้เพิ่มแรงรับที่เท่ากันในตลับลูกปืนแต่ละตัว

Double Roll Angular Contact Ball Bearings
Angular Contact Ball Bearings, Double Roll

แบริ่งลูกปืนเม็ดกลมสัมผัสเชิงมุมสองแถว (Angular Contact Ball Bearings Double Row)

ลูกปืนเม็ดกลมสัมผัสเชิงมุมสองแถว จะต่างจากลูกปืนเม็ดกลมสัมผัสเชิงมุมแถวเดี่ยว เนื่องจากมีวงแหวนในหนึ่งวง วงแหวนนอกหนึ่งวง และแต่ละวงมีรางวิ่งของตนเอง ตลับลูกปืนแบบนี้สามารถรับแรงแนวแกนได้สองทิศทาง

แบริ่งลูกปืนสัมผัสเชิงมุมสี่จุด

มีลักษณะของวงแหวนในและวงแหวนนอกแยกออกจากกันได้ เนื่องจากวงแหวนในแยกออกจากกันในระนาบรัศมี จึงสามารถรับแรงในแนวแกนได้สองทิศทาง ลูกกลิ้งทำมุม 35 องศากับวงแหวนแต่ละวง

Self Aligning Ball Bearings
Self-Aligning Ball Bearings

แบริ่งลูกปืนเม็ดกลมปรับแนวได้เอง (Self-aligning Ball Bearings)

มีลักษณะเป็นวงแหวนสองรางวิ่ง โดยวงแหวนนอกมีรางวิ่งลักษณะโค้งอยู่หนึ่งรางวิ่ง ซึ่งจุดศูนย์กลางของความโค้งเป็นจุดเดียวกับแนวแกนของตลับลูกปืน เม็ดลูกกลิ้งและรังสามารถหักเหได้รอบศูนย์กลางของตลับลูกปืน

Cylindrical-Roller-Thrust-Bearings
Cylindrical Roller Thrust Bearings

แบริ่งลูกปืนเม็ดกลมทรงกระบอก (Cylindrical Roller Thrust Bearings)

ตลับลูกปืนมีลักษณะของลูกกลิ้งคล้ายทรงกระบอกยาว สัมผัสเป็นเส้นตรงกับรางวิ่ง มีความสามารถในการรับแรงในแนวรัศมีได้สูง และเหมาะกับงานความเร็วสูง

ลักษณะของตลับลูกปืนมีหลายแบบทั้งแบบสำหรับตลับลูกปืนแถวเดียว หรือตลับลูกปืนสองแถว โดยวงแหวนนอก และวงแหวนในของทุกแบบสามารถถอดแยกได้

ตลับลูกปืนเม็ดทรงกระบอกบางแบบไม่มีโครง หรือสันขอบที่วงแหวนในหรือวงแหวนนอก ดังนั้นวงแหวนสามารถเคลื่อนที่ตามแนวแกนได้ และสามารถรับแรงในแนวแกนได้ทิศทางเดียว

ในตลับลูกปืนเม็ดทรงกระบอกสองแถว จะมีความแข็งเกร็งแนวรัศมีแนวรัศมีสูงสามารถใช้กับเครื่องมือกลที่มีความเที่ยงตรงสูงได้

Needle-Roller-Bearings
Needle Roller Bearings

แบริ่งลูกปืนเม็ดเข็ม (Needle Roller Bearings)

ลูกปืนจะมีลักษะเรียวยาว ประมาณ 3 – 10 เท่าของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกปืนนั้น ๆ อัตราส่วนของเส้นผ่านศูนย์กลางนอกต่อเส้นผ่านศูนย์กลางวงกลมใน จะส่งผลต่อความสามารถในการรับแรงในแนวรัศมี

Taper-Roller-Bearings
Taper Roller Bearings

แบริ่งลูกปืนเม็ดเรียว (Taper Roller Bearings)

ลูกปืนมีลักษะทรงกรวย มีตัวนำร่องคือโครงของวงแหวน สามารถรับแรงแนวรัศมี และแนวแกนทิศทางเดียว การปรับช่องว่างภายในตลับลูกปืนสามารถปรับระยะแนวแกนระหว่างวงแหวนใน หรือวงแหวนนอก สามารถแยกประกอบได้อย่างอิสระ ตลับลูกปืนชนิดนี้แบ่งออกเป็น 3 แบบ คือสัมผัสมุมปกติ มุมปานกลาง และมุมชัน

Spherical-Roller-Bearings
Spherical Roller Bearings

แบริ่งลูกปืนเม็ดโค้ง (Spherical Roller Bearings)

มีลักษณะคล้ายถังไม้โค้ง อยู่ระหว่างวงแหวนในซึ่งมีสองรางวิ่ง และวงแหวนนอกซึ่งมีหนึ่งรางวิ่ง

ศูนย์กลางความโค้งของผิวหนังรางวิ่งของวงแหวนนอก เป็นจุดเดียวกับแกนของตลับลูกปืน ทำให้ตลับลูกปืนปรับแนวได้เอง ดังนั้นหากเพลาหรือตลับลูกปืนเกิดโก่งตัว หรือเกิดการเยื้องแนวจากแนวแกน ก็จะสามารถรับตัวเองได้โดยอัตโนมัติ ทำให้ไม่เกิดแรงที่สูงเกินไปมากระทำต่อตลับลูกปืน

ตลับลูกปืนเม็ดโค้งนั้นไม่เพียงแต่สามารถรับแรงในแนวรัศมีได้สูง แต่ยังสามารถรับแรงในแนวแกนได้สองทิศทางอีกด้วย มีความสามารถในการรับแรงแนวรัศมีได้อย่างดีเยี่ยม และเหมาะสำหรับใช้งานที่มีแรงกระทำหรือกระแทกสูง ๆ

Thrust-Ball-Bearings-Single-Direction
Thrust Ball Bearings Single Direction

แบริ่งลูกปืนกันรุนเม็ดกลมรับแรงทิศทางเดียว (Thrust Ball Bearings Single Direction)

ประกอบด้วยวงแหวนที่มีลักษณะคล้ายแหวนรอง มีร่องรับแรงทิศทางเดียว รางวิ่งวงแหวนที่สวมติดกับเพลาเรียกว่า แหวนรองเพลาหรือวงแหวนใน ส่วนวงแหวนที่สวมติดกับตัวเรือน เรียกว่าวงแหวนรองตัวเรือน หรือวงแหวนนอก

Thrust-Ball-Bearings-Double-Direction
Thrust Ball Bearings Double Direction

แบริ่งลูกปืนกันรุนเม็ดกลมรับแรงสองทิศทาง (Thrust Ball Bearings Double Direction)

มีวงแหวนสามวง โดยวงแหวนกลางจะสวมติดกับเพลา มีตลับลูกปืนกันรุนเม็ดกลมที่มีแหวนรองปรับแนวได้เอง ซึ่งแหวนนี้จะอยู่ส่วนล่างของแหวนรองตัวเรือน เพื่อรับการเยื้องแนวของเพลา

Spherical-Roller-Thrust-Bearings
Spherical Roller Thrust Bearings

แบริ่งตลับลูกปืนกันรุนเม็ดโค้ง (Spherical Roller Thrust Bearings)

มีรางวิ่งโค้งหนึ่งรางอยู่ที่แหวนตัวเรือน และมีเม็ดลูกกลิ้งทรงโค้งวางเรียงอยู่โดยรอบ รางวิ่งของแหวนรองตัวเรือนที่มีลักษณะโค้งนี้ ทำให้ตลับลูกปืนปรับแนวได้เอง และสามารถรับแรงในแนวแกนที่สูงมาก ๆ ได้ ทั้งยังสามารถรับแรงในแนวรัศมีได้ปานกลาง ในขณะที่รับแรงในแนวแกนอยู่ด้วย

แล้วแบริ่งแต่ละประเภทเหมาะกับการใช้งานลูกล้อแบบไหนบ้าง ?

แบริ่งกาบ

แบริ่งกาบสามารถดูดซับแรงได้มากกว่าแบริ่งลูกปืน เหมาะสำหรับใช้งานในอุตสาหกรรม หรือยานยนตร์ขนาดใหญ่ เช่น รถยนต์ บิ๊กไบค์ เครื่องผสมปูนซีเมนต์ เรือ หรืออุตสาหกรรมอาหารแปรรูป

แบริ่งลูกปืน

สามารถใช้ในงานประกอบได้หลากหลาย เช่น ใช้งานสำหรับชุดลูกล้อ ใช้งานในเครื่องจักร หรือใช้งานในเครื่องยนตร์ที่มีขนาดเล็กไปจนถึงขนาดปานกลาง ที่ต้องการการขับเคลื่อนสูง และมีรูปแบบของการใช้งานที่หลากหลายมากกว่าแบริ่งชนิดอื่น

วิธีการดูแลรักษาแบริ่งเพื่อยืดอายุการใช้งาน

แบริ่งเป็นชิ้นส่วนที่ไม่มีการซ่อมตลอดอายุการใช้งาน ดังนั้นการติดตั้งจึงต้องติดตั้งอย่างถูกวิธีค่ะ แต่เราสามารถถอดออกมาทำความสะอาดได้ด้วยตัวเอง หากรู้สึกว่าลูกล้อมีอาการฝืด ติดขัด ไม่ลื่นไหล ซึ่งอาจเกิดได้จากหลายปัจจัย เช่น น้ำมันหล่อลื่นหมด เกิดสนิม หรือมีฝุ่นเกาะเป็นจำนวนมาก หากปล่อยไว้เป็นเวลานานอาจทำให้แบริ่งชำรุด แตกหักได้ค่ะ บทความนี้เรามีวิธีการดูแลรักษาแบริ่งทั้งสองชนิด มาฝาก

สำหรับการดูแลแบริ่งกาบ โดยทั่วไปจะใช้น้ำมันเป็นตัวหล่อลื่นมากกว่าจารบี ควรเลือกน้ำมันหล่อลื่นที่มีความหนืดที่เหมาะสมกับความต้องการ และมีปริมาณน้ำมันหล่อลื่นที่เพียงพอ ดังนั้นจึงควรตรวจสอบคุณภาพและปริมาณของน้ำมันหล่อลื่นอยู่เสมอ

การเลือกใช้น้ำมันจะขึ้นอยู่กับความหนืดที่ต้องการใช้ในการหล่อลื่นที่เพียงพอแก่ตลับลูกปืนที่อุณหภูมิ น้ำมันหล่อลื่นพื้นฐานโดยทั่วไปแบ่งเป็น 3 ชนิด ได้แก่

  • น้ำมันแร่ที่มีความหนืดอยู่ 90%
  • น้ำมันสังเคราะห์มีความหนืดอยู่ 10%
  • และน้ำมันจากสัตว์และพืช มีความหนืดอยู่น้อยกว่า 1%

โดยความถี่ในการเติมน้ำมัน จะขึ้นอยู่กับสภาพการทำงาน และคุณภาพของน้ำมันที่ใช้ เป็นต้น

สำหรับการดูแลแบริ่งลูกปืน ส่วนใหญ่จะใช้จารบีเป็นตัวหล่อลื่น เพราะจารบีจะทำหน้าที่ซีลป้องกันไม่ให้ความชื้นหรือสิ่งสกปรกต่าง ๆ เข้าไปทำความเสียหายแก่ลูกปืนค่ะ

ชนิดของจารบีที่คุณเลือกขึ้นอยู่กับความเร็วรอบแรงกด และอุณหภูมิของแบริ่งในขณะใช้งาน การเลือกใช้จารบีควรเลือกใช้ชนิดที่สามารถทนต่ออุณหภูมิสูง และอุณหภูมิต่ำ คือไม่เหลวและไม่แข็งตัวขณะที่ใช้งานภายใต้อุณหภูมิต่ำหรือสูง ที่สำคัญต้องทนต่อการถูกชะล้าง หรือโดนน้ำได้เป็นอย่างดี เพราะอาจจะทำให้แบริ่งเกิดสนิมได้

สรุป

ยาวหน่อยนะคะกับบทความนี้ แต่แบริ่งเป็นชิ้นส่วนสำคัญที่ขาดไม่ได้สำหรับลูกล้อ ที่ต้องบอกว่าทุกการหมุนจะไม่สามารถทำงานได้ดีหากขาดชิ้นส่วนสำคัญอย่างแบริ่งไป

การเลือกใช้ประเภทของแบริ่งก็ขึ้นอยู่กับลักษณะของการใช้งาน เช่น การหมุนที่ต้องการซับแรงมากก็ควรใช้แบริ่งกาบ ส่วนงานที่ต้องการความเร็วของจำนวนรอบหมุนก็ควรใช้แบริ่งตลับลูกปืนค่ะ

แบริ่งเป็นชิ้นส่วนที่ใส่ตายตัว จะเปลี่ยนก็ต่อเมื่อพัง หรือชำรุดเท่านั้น ไม่สามารถซ่อมบำรุงได้ ถ้าเราอยากใช้งานไปนาน ๆ ก็ควรหมั่นดูแลให้แบริ่งสะอาด และดูแลน้ำมันหล่อลื่นอยู่เสมอค่ะ