ชนิดของลูกปืน

            โดยทั่วไปแล้วตลับลูกปืนจะแบ่งได้เป็นสองประเภทใหญ่ๆคือ ตลับลูกปืนแบบเม็ดกลมซึ่งมีลูกกลิ้ง (rolling element) เป็นรูปทรงกลม และตลับลูกปืนแบบเม็ดยาว (roller bearing) ซึ่งจะมีลูกกลิ้งเป็นรูปทรงกระบอก โดยปกติแล้วตลับลูกปืนเหล่านี้จะรับแรงได้ทั้งแรงในแนวรัศมีและแรงรุนได้ นอกจากนั้นตลับลูกปืนทั้งสองชนิดนี้ยังแบ่งแยกออกได้เป็นตลับลูกปืนชนิดต่างๆ ดังที่ได้แสดงไว้ในรูปที่ 2 และรูปที่ 3 ซึ่งจะกล่าวถึงคุณลักษณะของตลับลูกปืนแต่ละชนิดได้โดยสังเขปดังต่อไปนี้




1.1 ตลับลูกปืนเม็ดกลมร่องลึกแถวเดี่ยว (Deep groove ball bearing) เป็นตลับลูกปืนชนิดที่มีการใช้งานมากที่สุด ประกอบด้วยร่องลึกเป็นทางกลิ้งสำหรับลูกกลิ้งทรงกลม  สามารถรับแรงได้ทั้งในแนวรัศมีและในแนวแกน (แรงรุน) โดยอัตราส่วนของแรงในแนวแกนต่อแรงในแนวรัศมีที่รับได้ประมาณ 0.70 และสามารถรับการเยื้องแนวของเพลาได้ประมาณ ±0°15' เมื่อต้องการเพิ่มความสามารถในการรับแรงในแนวรัศมีขึ้นไปอีก ก็อาจทำได้โดยการเพิ่มจำนวนลูกกลิ้งที่บรรจุในรางให้มากขึ้น ซึ่งจำเป็นที่จะต้องตัดผิวหน้าวงแหวนด้านหนึ่งให้มีช่องสำหรับใส่ลูกกลิ้ง (filling notch) เพิ่มขึ้นการทำเช่นนี้จะทำให้ตลับลูกปืนสามารถรับแรงในแนวรัศมีเพิ่มขึ้นอีกประมาณ 20 ถึง 40% แต่ก็มีผลให้ความสามารถในการรับแรงในแนวแกนลดลง ทั้งนี้เนื่องมาจากพื้นที่สำหรับรับแรงในแนวแกนลดลงนั่นเอง

สำหรับตลับลูกปืนชนิดนี้ยังมีการใช้แผ่นโลหะปิด (shield) ไว้ระหว่างช่องว่างของวงแหวนเพื่อป้องกันสิ่งสกปรกรวมทั้งช่วยรักษาปริมาณของจารบีมิให้รั่วไหลออกมาจากตลับลูกปืน  เป็นการใช้แผ่นกันฝุ่นแบบยางสังเคราะห์ปิดเพื่อจุดประสงค์เดียวกันแต่เป็นการปิดแบบแนบสนิด (Seal)

angular contact

1.2 ตลับลูกปืนชนิดเม็ดกลมสัมผัสเชิงมุม (angular contact)  เป็นตลับลูกปืนที่ออกแบบมาสำหรับใช้ในการรับแรงรุนในแนวแกนซึ่งมีค่าสูง โดยมีมุมสัมผัส (Contact angle) ต่างๆกัน เมื่อมุมสัมผัสเพิ่มขึ้น ตลับลูกปืนก็สามารถที่จะรับแรงในแนวแกนเพิ่มขึ้นด้วย แต่จะรับแรงในแนวรัศมีได้น้อยลง ในกรณีที่ต้องการใช้รับแรงในแนวแกนสองทิศทางก็ให้ใช้แบบมีลูกกลิ้งสองแถว (double row) หรืออาจใช้ตลับลูกปืนสองตลับใช้แบบหันหน้าเข้าหากัน


1.3 ตลับลูกปืนชนิดปรับแนวได้เอง (Self-aligning) ออกแบบสำหรับใช้ในกรณีที่เพลาอาจจะมีการเยื้องแนวเป็นมุมที่ค่อนข้างมาก เป็นแบบปรับแนวได้เองภายในตลับลูกปืน ซึ่งอาศัยผิวทรงกลมของวงแหวนนอกในการช่วยปรับมุมได้ถึงประมาณ ± 2° ส่วนตลับลูกปืน เป็นแบบปรับแนวได้เองภายนอก สามารถปรับมุมได้สูงมากโดยการเจียระไนผิวด้านนอกของของวงแหวนนอกให้รับกับผิวหน้าของตัวเสื้อตลับลูกปืน (bearing housing)

1.4 ตลับลูกปืนเม็ดกลมกันรุน (thrust ball bearing)   ออกแบบสำหรับรับแรงในแนวแกนโดยเฉพาะ ถ้ามีแรงในแนวรัศมีอยู่ด้วยแล้วจะต้องใช้ตลับลูกปืนชนิดอื่นช่วยรับแรงนี้ ดังนั้นในกรณีที่มีแรงทั้งสองชนิดอยู่พร้อมกันแล้วก็ควรที่จะเลือกใช้ตลับลูกปืนชนิดเม็ดกลมสัมผัสเชิงมุมแทน

1.5 ตลับลูกปืนเม็ดกลมกันรุนปรับแนวได้เอง (Self-aligning thrust)  ออกแบบสำหรับใช้รับแรงในแนวแกน ในกรณีที่เพลาอาจจะมีการเยื้องแนวเกิดขึ้น


  ตลับลูกปืนแบบเม็ดยาวชนิดต่างๆ
1.6 ตลับลูกปืนเม็ดทรงกระบอก (Cylindrical Roller Bearing) ประกอบด้วยลูกกลิ้งทรงกระบอกกลมตรง         ตลับลูกปืนชนิดเม็ดยาวแบบนี้รับแรงในแนวรัศมีได้มากกว่าตลับลูกปืนประเภทเม็ดกลม เพราะมีพื้นที่รับแรงมากกว่า แต่ไม่สามารถจะรับแรงในแนวแกนได้ หรือถ้ารับได้ก็รับได้ไม่มากนัก ในกรณีที่ต้องการใช้รับแรงทั้งสองแนวซึ่งมีค่ามากก็ควรจะเลือกใช้ตลับลูกปืนประเภทเม็ดเรียว (Tapered Roller Bearing) 
1.7 ตลับลูกปืนเม็ดโค้งกันรุนเม็ดโค้ง (Spherical Roller Thrust Bearing)และตลับลูกปืนกันรุนเม็ดเรียว (Tapered Roller Thrust Bearing) มีประโยชน์สำหรับใช้รับแรงในแนวแกนที่มีค่ามากและในที่ซึ่งอาจจะมีการเยื้องแนวได้
1.8 ตลับลูกปืนเม็ดเข็ม (Needle Bearing) มีคุณสมบัตรเช่นเดียวกับตลับลูกปืนเม็ดทรงกระบอกแต่เหมาะสำหรับใช้ในที่ซึ่งมีเนื้อที่ในแนวรัศมีจำกัด 
ตลับลูกปืนที่กล่าวมานี้เป็นเพียงส่วนหนึ่งของตลับลูกปืนชนิดต่างๆ ที่มีใช้อยู่ในชิ้นส่วนของเครื่องจักรกลทั่วไปเท่านั้น ผู้อ่านที่มีความสนใจละเอียดยิ่งขึ้นอีก อาจจะศึกษาดูเพิ่มเติมได้จากคู่มือหรือแคตตาลอกส์ของผู้ผลิตทั่วไปเช่น TIMKEN SKF FAG และ UBC เป็นต้น

2. มิติมาตรฐานของตลับลูกปืน
การกำหนดมาตรฐานของตลับลูกปืน ทำให้ผู้ผลิตสามารถที่จะผลิตตลับลูกปืนด้วยต้นทุนที่ต่ำลง ทำให้ผู้ออกแบบเครื่องจักรกลสามารถเลือกใช้ได้อย่างสะดวกและทำให้การดูแลรักษาตลอดจนการเก็บตลับลูกปืนสำรองสามารถกระทำได้ง่ายขึ้น ด้วยเหตุนี้เองสมาคมผู้ผลิตตลับลูกปืน ISO และ AFBMA จึงจัดทำมาตรฐานมิติขนาดของตลับลูกปืน โดยมาตรฐานนี้จะบอกถึงมิติภายนอกของตลับลูกปืน คือขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางโตนอก รูในและความหนา ส่วนการออกแบบภายในตลับลูกปืนให้เป็นไปตามที่ผู้ผลิตจะออกแบบ

รูปที่ 4 อนุกรมมิติของตลับลูกปืน

โดยมาตรฐานดังกล่าวนี้จะเห็นได้จากรูป 4 ซึ่งประกอบด้วยอนุกรมเส้นผ่านศูนย์กลาง (Diameter Series) เรียงตามขนาดเปรียบเทียบ 8  9  0  1  2  3  และ 4 โดยที่อนุกรม  8  มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กที่สุด และอนุกรม  4  มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางโตที่สุด  ส่วนความหนาบอกได้ด้วยอนุกรมความหนา (Width Series) เรียงตามขนาดเปรียบเทียบจาก  8  0  1  2  3  4  5  6  โดยที่อนุกรม  8  บางที่สุดและอนุกรม  6  หนาที่สุด  ดังนั้นมาตรฐานของตลับลูกปืนจึงบอกได้โดยรวมเบอร์ของอนุกรมเส้นผ่านศูนย์กลาง กับอนุกรมความหนาเข้าด้วยกัน เรียกว่าอนุกรมมิติ (Dimension Series) โดยที่เลขตัวแรกแทนชนิดของตลับลูกปืน เลขตัวที่สองแทนอนุกรมความหนา เลขตัวที่สามแทนอนุกรมเส้นผ่านศูนกลางโตนอก เช่นตลับลูกปืนเบอร์   22206  หมายถึงตลับลูกปืนชนิดเม็ดโค้งสองแถว (รหัส 2 ตัวแรก) มีอนุกรมมิติ  22 นั่นคือตลับลูกปืนมีอนุกรมความหนา  2  และอนุกรมเส้นผ่านศูนย์กลางโตนอก  2  และมีเส้นผ่านศูนย์รูในขนาด 30 มิลลิเมตร (นำ 06 คูณด้วย 5 เท่ากับ 30) จากรูป 5 จะเห็นได้ว่าผู้ออกแบบเครื่องจักรสามารถที่จะเลือกใช้ตลับลูกปืนที่มีความหนาตามต้องการได้ โดยที่ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางโตนอกเปลี่ยนไปเป็นขนาดต่างๆกัน ในทางกลับกัน ถ้ากำหนดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางไว้ ก็สามารถที่จะเลือกตลับลูกปืนที่มีความหนาต่างๆกันได้