બેરિંગ

બેરિંગ : મશીનના ફરતા ભાગો જેવા કે શાફ્ટ, સ્પિન્ડલ, ધરી (ઍક્સલ) કે ચક્ર(વ્હીલ)ને ટેકો આપતી પ્રયુક્તિ (device). કોઈ પણ યંત્રમાં સામાન્ય રીતે, ફરતા ભાગો રહેવાના જ. આવા ફરતા ભાગો ઘસાઈ ન જાય તેમજ ઘર્ષણમાં શક્તિનો વ્યય ઓછો થાય, તે માટે ટેકો આપનાર બેરિંગનું મશીનોમાં ઘણું મહત્ત્વ છે. ફરતો ભાગ શાફ્ટ હોય તો બેરિંગ સ્થિર હોય છે અને તેથી ઊલટું ફરતા ભાગમાં. જેમકે ચક્રમાં જડી દીધેલ બેરિંગ ફરતું હોય તો તેને ટેકો આપનાર ધરી સ્થિર હોય છે. મોટાભાગનાં બેરિંગો જે ફરતા શાફ્ટને ટેકો આપે છે, તે શાફ્ટ, બેરિંગને અરીય (radial) કે અક્ષીય (axial) અથવા અરીય-અક્ષીય ભાર (load) આપે છે. એટલે કે બેરિંગે અરીય કે અક્ષીય અથવા અરીય-અક્ષીય પ્રકારનો ભાર સહન (વહન) કરવાનો થાય.

વિકાસના તબક્કાઓને ધ્યાનમાં લેતાં બેરિંગો નીચે પ્રમાણેના ચાર પ્રકારોમાં મૂકી શકાય : (1) સાદું સિલિન્ડ્રિકલ (plain cylindrical) બેરિંગ; (2) બૉલ(છરા)-બેરિંગ; (3) રોલર-બેરિંગ; (4) તરલ-પટ (fluid film) બેરિંગ.

સાદું બેરિંગ : બેરિંગનો આ સૌથી સાદો અને જૂનો પ્રકાર છે. પૈડું શોધાયું ત્યારથી જ આ સાદું બેરિંગ શોધાયું હશે તેમ કહી શકાય. ગાડાં, ઘોડાગાડી, રથ વગેરેનાં પૈડાંમાં સદીઓ સુધી આ પ્રકારનાં બેરિંગોનો ઉપયોગ થતો રહ્યો છે. આ સાદા બેરિંગનો અંદરનો ભાગ, જેમાં શાફ્ટ ફરતો હોય અને ટેકો મેળવતો હોય, તેને બુશિંગ કહેવાય છે અને શાફ્ટનો જેટલો ભાગ બુશિંગમાં ફરતો હોય તેને જર્નલ કહે છે. સામાન્ય રીતે બુશિંગ બ્રૉન્ઝ, ફૉસ્ફર બ્રૉન્ઝ, કાસ્ટ આયર્ન કે ઍલ્યુમિનિયમની મિશ્રધાતુનાં બનેલાં હોય છે. અમુક બુશિંગમાં તેના અંદરના ભાગે ‘બેબીટ મેટલ’ કે ‘વ્હાઇટ મેટલ’નું પાતળું પડ લગાવેલું હોય છે. બેબીટ મેટલ (વ્હાઇટ મેટલ) ટિન, તાંબું, ઍન્ટિમની અને સીસા(lead)ની ધાતુમાંથી તૈયાર કરાય છે. આ બેરિંગમાં બુશિંગ અને જર્નલ વચ્ચે નિયમિત રીતે ઊંજણ તરીકે લુબ્રિકેટિંગ ઑઇલ પૂરું પાડવું જરૂરી બને છે.

બૉલ-બેરિંગો અને રોલર-બેરિંગો : બૉલ-બેરિંગ અને રોલર-બેરિંગ એ રોલિંગ-બેરિંગના પ્રકારો છે. રોલિંગ બેરિંગને ‘ઍન્ટિફ્રિક્શન’ બેરિંગ પણ કહે છે. બૉલ-બેરિંગ અને રોલર-બેરિંગમાં બે રિંગો વચ્ચે અનુક્રમે બૉલ (છરાઓ) અને રોલરો ગોઠવવામાં આવે છે. આ વ્યવસ્થાને લીધે બેરિંગ અને શાફ્ટ વચ્ચે જે સાપેક્ષ ગતિ છે તે રોલિંગ પ્રકારની (rolling motion) મળે છે, જ્યારે અગાઉના સાદા બેરિંગમાં સાપેક્ષ ગતિએ સરકતી ગતિ (sliding motion) જોવા મળતી હતી. કોઈ પણ વસ્તુ કે દાગીનાને ઘસડીને લઈ જવો તેના કરતાં ગોળ ફરતા ટેકા પર મૂકીને  સરકાવીને લઈ જવો તે સહેલું છે. આ સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ રોલિંગ બેરિંગમાં થાય છે. રોલિંગ ગતિમાં ઘર્ષણબળ ઓછું જોઈએ છે.

બૉલ-બેરિંગ ચાર જુદા જુદા ભાગોનું બનેલું હોય છે : (1) અંદરની રિંગ; (2) બહારની રિંગ; (3) બંને રિંગો વચ્ચે મુકાતા બૉલ;  (4) બૉલને પકડી રાખતું પીંજરું (cage).

અંદરની રિંગમાં તેના બહારના ભાગે અને બહારની રિંગમાં તેના અંદરના ભાગે ખાંચો આપવામાં આવે છે. આ ખાંચામાં છરા બેસે છે (ફરે છે). પીંજરું આ છરાઓને એકબીજાથી ચોક્કસ અંતરે (દૂર) રાખે છે. જે ફરતા શાફ્ટને ટેકો આપવાનો હોય તેના પર અંદરની રિંગ જડી દેવામાં આવે છે, જ્યારે બહારની રિંગ મશીનના સ્થિર ભાગમાં જડવામાં આવે છે. શાફ્ટ ફરે એટલે અંદરની રિંગ ફરે અને તેના પર મુકાયેલા છરા ફરે.

રોલર-બેરિંગમાં પણ બૉલ-બેરિંગ પ્રકારની રચના હોય છે – અંદરની રિંગ, બહારની રિંગ, બે રિંગો વચ્ચે ફરતા રોલરો અને રોલરોને એકબીજાંથી સરખા અંતરે રાખવા માટે પીંજરું. રોલર-બેરિંગો મોટા ભાર માટે પસંદ થાય છે. રોલર-બેરિંગમાં ટેપર રોલર-બેરિંગનો પ્રકાર ખૂબ પ્રચલિત છે. આ પ્રકારના બેરિંગમાં અંદરની રિંગમાં બહારના ભાગે અને બહારની રિંગમાં અંદરના ભાગે ઢળતી સપાટી (tapar) હોય છે અને રોલરો પણ સાદા નળાકારને બદલે શંકુ આકારના હોય છે.

આ પ્રકારની વ્યવસ્થાને લીધે શાફ્ટનો અરીય (radial) ઉપરાંત અક્ષીય (axial) ભાર પણ આ બેરિંગ સહેલાઈથી લઈ શકે છે. આ કારણે ઢળતી સપાટી ધરાવતા રોલર-બેરિંગો બહોળા પ્રમાણમાં વપરાય છે.

નીડલ-બેરિંગ એ પણ રોલર-બેરિંગનો એક પ્રકાર છે. તેમાં રહેલા રોલર નાના વ્યાસના, પરંતુ પ્રમાણમાં લાંબા એટલે કે સોય (needle) જેવા હોય છે. આ બેરિંગો અરીય ભાર, વધુ ગતિ (આંટા દર મિનિટમાં) અને જ્યાં શાફ્ટનું પોતાની ધરી પર ગોળ ફરવા ઉપરાંત અક્ષીય ચલન થતું હોય તેવા સંજોગોમાં વપરાય છે. આ બેરિંગમાં સોય (રોલિંગ ભાગો) સીધી શાફ્ટ ઉપર જ આવતી હોઈ અંદરની રિંગની જરૂરિયાત રહેતી નથી.

તરલ-પટ બેરિંગો (fluid film bearings) : આ પ્રકારનાં બેરિંગોમાં સરકતી બે સપાટીઓ વચ્ચે તેલ, પાણી, હવા કે વાયુનું તરલ-પટ રાખવામાં આવે છે. એક રીતે જોઈએ તો આ બેરિંગો પ્રથમ પ્રકારનાં બેરિંગો એટલે કે સાદાં સિલિન્ડ્રિકલ બેરિંગોને મળતાં હોય છે, કારણ કે તેમાં પણ બે સરકતી સપાટીઓ અને વચ્ચે તરલ-પટ હોય છે; પરંતુ ફેર એ છે કે અહીં આ પ્રકારનાં બેરિંગોમાં તરલ-પટ મેળવવા દબાણપૂર્વક તેલ, હવા કે વાયુને બે ફરતી સપાટીઓ વચ્ચે ભરવામાં આવે છે. તરલપટનું સામર્થ્ય (strength) તરલ પદાર્થના દબાણ અને સપાટીના ક્ષેત્રફળ પર આધાર રાખે છે. શાફ્ટની ગતિ કે શાફ્ટ અને બુશની ઉત્કેન્દ્રિતા પર તે આધાર રાખતું નથી. સાદાં બુશ-બેરિંગોમાં તરલ સપાટીના સામર્થ્યનો આધાર શાફ્ટની ગતિ તેમજ શાફ્ટ-બુશની ઉત્કેન્દ્રિતા પર હોય છે. તરલ-પટ બેરિંગમાં જ્યાં પમ્પ વડે હવા, વાયુ, પાણી કે તેલને પહોંચાડી તરલ-પટ જાળવી રખાતું હોય તેવાં બેરિંગો ‘દ્રવસ્થિત બેરિંગો’ (hydrostatic bearings) કહેવાય છે. હવા-બેરિંગો (air bearings) દ્રવસ્થિત બેરિંગોનો એક પ્રકાર છે. તરલ-પટનું સામર્થ્ય શાફ્ટની ગતિ પર આધાર રાખતું હોય તેવાં બેરિંગો દ્રવગતિકીય બેરિંગો (hydrodynamic bearings) કહેવાય છે. આધુનિક યંત્રોમાં, જ્યાં ઘર્ષણબળ ઘટાડવું હોય, ગતિમાં ચોકસાઈ જરૂરી હોય, ગતિનો વ્યાપ મોટો હોય ત્યાં દ્રવસ્થિત બેરિંગોનો ઉપયોગ વધી રહ્યો છે.

ગાયત્રીપ્રસાદ હીરાલાલ ભટ્ટ

પ્રદીપ સુરેન્દ્ર દેસાઈ