Tahrik rulmanı, güç aktarımı sırasında oluşan hem radyal hem de eksenel yükleri taşırken dönen bir şaftı destekleyen bir tahrik şaftı, dişli kutusu veya şanzıman muhafazasının içine monte edilen yuvarlanma elemanlı rulmandır. Basit bir destek rulmanından farklı olarak, bir tahrik rulmanı tipik olarak birleşik yük, daha yüksek dönme hızı ve aynı makinedeki standart bir rulmana göre daha fazla ısı altında çalışır. bu nedenle seçimi, kurulumu ve bakım programının genellikle aktarma organlarının geri kalanından daha katı olması gerekir.
Uygulamada bu terim, her biri farklı yük yönü, hız ve kullanılabilir alan kombinasyonuna uygun olan çeşitli yuvarlanma elemanı ailelerini (konik makaralı rulmanlar, silindirik makaralı rulmanlar, oynak makaralı rulmanlar, sabit bilyalı rulmanlar ve iğneli rulmanlar) kapsar. Döner elemanın ötesinde, çalışan bir tahrik yatağı düzeneği aynı zamanda doğru mil ve yatak uyumuna, doğru sızdırmazlık düzenlemesine ve uygulamaya uygun bir yağlama rutinine de bağlıdır. Bunlardan herhangi birini yanlış anladığınızda etiket üzerindeki rulman tipinin önemi kalmaz, çünkü arıza modu uzun hizmet ömrünün sonundaki yorgunluktan haftalar veya aylar içinde erken aşınmaya dönüşür.
Aşağıdaki bölümlerde tahrik rulmanı türlerinin nasıl birbirinden ayrılacağı, radyal ve eksenel yükün bu kararı nasıl şekillendirdiği, bir tahrik rulmanının erken arızalanmasına gerçekte neyin sebep olduğu, onu koruyan sızdırmazlık ve montaj seçenekleri, doğru şekilde nasıl monte edildiği, her tipin farklı endüstrilerde nerede görüldüğü ve gerçek çalışma koşullarında servis ömrünü güvenilir bir şekilde uzatan bakım alışkanlıkları açıklanmaktadır.
Tahrik rulmanı seçimi yuvarlanma elemanının şekliyle başlar, çünkü geometri, rulmanın erken yorulmadan ne kadar radyal yük, eksenel yük veya birleşik yük emebileceğini belirler. Aşağıdaki beş tip, otomotiv, endüstriyel ve ağır makine ekipmanlarında bulunan tahrik mili, dişli kutusu ve şanzıman uygulamalarının büyük çoğunluğunu kapsamaktadır.
Konik yuvarlanma yolları üzerinde çalışan konik makaralar, bu yatağın radyal ve eksenel yükleri aynı anda taşımasına izin verir; bu nedenle, şaftın hem yanlara hem de kendi ekseni boyunca ittiği tekerlek göbeklerinde, diferansiyellerde ve ana tahrik sistemlerinde sürekli olarak ortaya çıkar. Konik makaralı rulmanlar sıklıkla eşleştirilmiş çiftler halinde, sırt sırta veya yüz yüze monte edilir, böylece düzenek her iki yönden gelen itmeye karşı direnç gösterebilir.
Makaralar ve yuvarlanma yolu arasındaki hat teması, radyal yükü geniş bir yüzeye yayarak bu rulmana güçlü bir radyal kapasite kazandırır. Ağır saf radyal yükler taşıyan endüstriyel dişli redüktörlerinde, kağıt makinelerinde ve demiryolu tahrik ünitelerinde yaygın bir seçimdir, ancak eksenel yükün de mevcut olması durumunda çoğu tasarımın ayrı bir baskı yatağına ihtiyacı vardır.
Namlu şeklindeki silindirler bu rulmana yerleşik bir kendi kendine hizalanma yeteneği kazandırır, böylece şaft sapmasını ve yatak yanlış hizalamasını diğer birçok tahrik rulmanı tipinden daha iyi tolere eder. Rüzgar türbini ana şaftları, madencilik kırıcıları ve ağır dişli kutuları bu toleransa dayanır, çünkü bu makinelerdeki uzun şaftlar yük altında nadiren tam olarak düz durur.
Derin oluklu bir yuvaya yerleştirilmiş küresel bilyalar, düşük sürtünme ve sessiz çalışmayla orta dereceli radyal ve eksenel yüklerin üstesinden gelir. Bu, onları aşırı yüklenmeye maruz kalmayan daha küçük tahrik milleri, pompalar ve motor tahrikli miller için pratik bir uyum haline getirir ve basit tasarımları, değiştirme maliyetini ve teslim süresini düşük tutar.
İnce, uzatılmış silindirler, daha fazla yuvarlanma elemanını küçük bir kesite sığdırır; bu rulmanın, kompakt aktarma organlarındaki dişli kutusu milleri ve biyel kolu muyluları gibi radyal alanın dar olduğu durumlarda seçilmesinin nedeni tam olarak budur. Takas, konik veya küresel makara tasarımına göre daha düşük bir eksenel yük kapasitesidir.
Tahrik yatağıyla ilgili her karar basit bir soruya gelir: Yük gerçekte hangi yöne itiyor? Radyal bir yük, konveyör rulosunun bant üzerinde oturan malzemenin ağırlığı tarafından aşağı doğru bastırılması gibi mile dik olarak baskı yapar. Genellikle itme kuvveti olarak adlandırılan eksenel bir yük, dişlilerin vites değiştirip devreye girerken transmisyon şaftı boyunca kuvvet uyguladığı şekilde şaftın kendisi ile aynı yönde itilir.
Birçok tahrik mili radyal ve eksenel yükü aynı anda görür; bu konumda konik makaralı rulmanların bu kadar yaygın olmasının nedeni tam olarak budur - konik geometri, aksi takdirde iki ayrı rulman tipinin bir araya getirilmesini gerektirecek işi tek bir rulmanın yapmasına olanak tanır. Tahrik rulmanı her iki yük yönü için de küçük boyutlara sahip olduğunda, yuvarlanma elemanları temiz bir şekilde yuvarlanmak yerine kayar ve bu kayma, erken rulman aşınmasının büyük bir bölümünün fiilen başladığı yerdir.
Döner eleman tipi seçildikten sonra bir sonraki karar, tahrik yatağının nasıl kapatılacağıdır çünkü sızdırmazlık, kirlenmeye ne kadar iyi direnç gösterdiğini ve sisteme ne kadar sürtünme kattığını kontrol eder. Üç geniş kategori vardır ve doğru olanı temizliğe, hıza ve rulmana daha sonra ne kadar kolay bakım yapılabileceğine bağlıdır.
| Muhafaza Tipi | Kirlenme Koruması | Sürtünme / Hız | Tipik Kullanım |
|---|---|---|---|
| Açık (koruma veya mühür yok) | Hiçbiri tek başına | En düşük sürtünme, en yüksek hız | Yağ banyolu dişli kutuları ve temiz kapalı muhafazalar |
| Korumalı (temassız metal) | Orta, yalnızca daha büyük parçacıkları engeller | Düşük sürtünme, yüksek hız | Elektrik motorları, fanlar, orta derecede temiz ortamlar |
| Mühürlü (kauçuk temas contası) | En yüksek seviyede, tozu ve nemi engeller | Daha yüksek sürtünme, azaltılmış azami hız | Yıkama, dış mekan ve servisi zor konumlar |
Açık tahrikli rulmanlar, kirletici maddeleri dışarıda tutmak için tamamen çevredeki muhafazaya güvenir, bu nedenle yalnızca temiz, sürekli yağ beslemeli bir dişli kutusu içinde anlamlıdırlar. Korumalı rulmanlar, çalışma sürtünmesine zar zor dokunurken kaba kalıntıları dışarıda tutan temassız bir metal bariyer ekler; bu nedenle genel amaçlı motorlarda yaygındırlar. Yalıtılmış tahrik yatakları, iç bileziğe karşı bir lastik dudağı bastırır; bu, hız kapasitesinden bir miktar ödün verir ve az miktarda ısı ekler, ancak sık bakımın pratik olmadığı kirli, ıslak veya dış mekan tahrik mili uygulamalarında en iyi korumayı sağlar.
Kağıt üzerinde mükemmel bir şekilde seçilmiş bir tahrik rulmanı, etrafındaki şaft ve yatak toleransları yanlışsa yine de erken arızalanabilir. Fit tek bir ayar değildir; hangi halkanın döndüğüne, yükün ağırlığına ve servis için muhafazanın çıkarılması gerekip gerekmediğine göre seçilir.
Rulmanın yük altında kaymasını veya dönmesini önlemek için dönen halkada, çoğunlukla da şaftta kullanılır. Daha ağır yükler daha fazla girişim gerektirir ancak aşırı girişim iç boşluğu azaltır ve çalışma sıcaklığını yükseltir.
Servis sırasında döner bağlantıyı bozmadan kolay montaj, termal genleşme ve sökme işlemlerine olanak sağlamak için sabit halkada, genellikle mahfazada kullanılır.
Bazı ayarlamaların veya daha kolay çıkarmanın gerekli olduğu yerlerde uygulanan orta zemin uyumu, genel endüstriyel tahrik rulmanı kurulumlarındaki yuva deliklerinde yaygın olarak kullanılır.
Çok gevşek bir uyum, yatağın sürünmesine ve iç dönmeden ısı üretmesine neden olur; çok sıkı bir bağlantı iç boşluğu ortadan kaldırır ve normal yük altında yuvarlanma yolunun çatlamasına neden olabilir.
Çalışma kuralı olarak, dönen bir iç bileziğe ve sabit bir radyal yüke sahip çoğu genel tahrik mili uygulaması, şaft üzerinde sıkı geçme ve mahfazada geçiş veya boşluklu geçme gerektirir. Eksenel olarak bölünmüş mahfazaya sahip uygulamalarda, özellikle mahfaza yarımları birbirine cıvatalandığında dış bileziğin deforme olmasını önlemek için tipik olarak daha gevşek bir mahfaza uyumu kullanılır.
Zamanından önce meydana gelen arızaları araştıran rulman mühendisleri sürekli olarak aynı birkaç temel nedeni işaret etmektedir ve yağlama sorunları, rulmanın kendisindeki herhangi bir mekanik kusurdan daha sık olarak bu listenin başında yer almaktadır. Tüm döner makine rulman arızalarının yaklaşık yarısı üretim hatasından ziyade yetersiz yağlama, kirlenme veya yanlış hizalamadan kaynaklanmaktadır Bu, çoğu tahrik rulmanı arızasının, farklı bir rulman yerine daha iyi çalışma uygulamalarıyla önlenebileceği anlamına gelir.
Montaj kalitesi de rulman seçimi kadar belirleyicidir; çünkü yanlış bileziğe veya tolerans dışı mile uygulanan kuvvet, yepyeni bir rulmana daha çalışmadan zarar verebilir. Üç montaj yöntemi hemen hemen her tahrik rulmanı kurulumunu kapsar ve doğru olanı esas olarak rulman boyutuna bağlıdır.
Daha küçük rulmanlar için kullanıldığında kuvvet, asla yuvarlanma elemanları aracılığıyla değil, bir pres veya manşon ve darbe halkası kullanılarak takılan halka aracılığıyla uygulanır. Bu, delik çapı kabaca dört inç'e kadar olan rulmanlar için en yaygın yöntemdir.
Rulman bir indüksiyonlu ısıtıcı ile ısıtılır, böylece aşırı kuvvet olmadan şaft üzerinde kayacak kadar genişler, ardından soğur ve sıkı bir uyum sağlayacak şekilde büzülür. Üreticiler genellikle ısıtma sıcaklığını rulmanın ısıl işlemini etkileyebilecek noktanın çok altında sınırlar.
En büyük tahrik yatakları için ayrılmış bir hidrolik pres veya hidrolik somunlu bir adaptör manşonu, montaj kuvvetini eşit şekilde dağıtır ve bu boyutta çekiçle tahrikli bir yöntemin yaratabileceği şok yükleme riskini ortadan kaldırır.
Montajdan önce mil ve yatak deliğini belirtilen toleransa göre ölçün, çentik veya çapak olup olmadığını kontrol edin ve kirlenmenin yuvarlanma yoluna yerleşmesini önlemek için rulmanı montaj anına kadar ambalajında saklayın.
Kuvvet her zaman sıkı geçmeli halkanın içinden geçmeli, hiçbir zaman bilyaların, makaraların veya karşıt halkanın üzerinden geçmemelidir ve rulman hizmete alınmadan önce eksenel boşluğu ortadan kaldırmak için düzenek mil omzuna sıkı bir şekilde oturtulmalıdır.
Arızalı bir tahrik yatağını erkenden tespit etmek, nöbet geçirdikten sonra onu değiştirmekten hemen hemen her zaman daha ucuzdur, çünkü erken belirtiler genellikle yatağın kendisiyle sınırlıdır, tam bir tutukluk ise mile, muhafazaya ve çevredeki dişlilere zarar verebilir. Aşağıdaki tablo, rutin denetim sırasında en sık rapor edilen işaretleri ve bunların tipik olarak neyi işaret ettiğini özetlemektedir.
| Gözlemlenen İşaret | Muhtemel Neden |
|---|---|
| Artan çalışma sıcaklığı | Yetersiz veya bozulan yağlayıcı |
| Sürtünme veya gürleme sesi | Yuvarlanma yolunda kirlenme veya yüzey çukurlaşması |
| Yanmış yağlayıcı kokusu | Yüksek sıcaklıkta uzun süreli çalışma |
| Dış halkada mavi veya kahverengi renk değişikliği | Sertliği zaten azaltmış olan uzun süreli ısıya maruz kalma |
| Görünür titreşim veya şaft sallanması | Yanlış hizalama veya yuvarlanma yolu yorgunluğu |
| Yağlanmış bir mahfazada yağ basıncının düşmesi | Yağın bypass edilmesine neden olan aşınmış yatak boşluğu |
| Tutarsız veya kumlu hale gelen gres | Çalışma hızı ve ısı için yanlış gres viskozitesi |
Titreşim ve sıcaklık izleme artık daha yüksek değere sahip tahrik millerinde yaygın olarak kullanılıyor çünkü bu iki okuma, rulman duyulabilir bir ses çıkarmadan çok önce yukarı doğru eğilim gösteriyor ve bakım ekiplerine bir arızaya tepki vermek yerine değiştirmeyi planlama fırsatı veriyor.
Tahrik yatağı ömrünü gerçekten uzatan bakım çalışmalarının çoğu, tek bir düzeltici eylem yerine bir avuç tutarlı alışkanlık yoluyla, bir sorun görünür hale gelmeden önce gerçekleştirilir.
Aralığı genel bir takvim tarihi yerine çalışma hızı, yük ve sıcaklığa dayandırın, ardından zaman içindeki sıcaklık ve titreşim eğilimleri gibi inceleme verilerini kullanarak ayarlayın.
Bir rulman kendisini yalnızca yuvarlanma temas bölgelerindeki gresten sızan ince yağ filmi ile yağlar; dolayısıyla yatağın ihtiyaç duyduğundan daha fazla gres eklemek, yağlamayı iyileştirmek yerine basitçe ısıyı hapseder.
Contaları iyi durumda tutun, mümkünse gresi ve yağı filtreleyin ve herhangi bir bakım çalışması sırasında rulman yatağının etrafındaki alanın temizliğini kontrol edin.
Şaftın ve mahfazanın üretici spesifikasyonuna uygunluğunu kontrol edin ve servis sonrasında tahrik rulmanı her takıldığında veya yeniden takıldığında montaj uygulamasını onaylayın.
Her iki ölçümde de haftalar boyunca meydana gelen kademeli artış genellikle tek başına alınan herhangi bir ölçümden daha güvenilir bir erken göstergedir.
Tezgah üzerinde ambalajsız bırakılan rulman, daha tek bir tur bile dönmeden toz ve nemi toplar, bu nedenle ambalajı yalnızca montaj anında açın.
Belirli bir endüstri için gerçek çalışma koşulları (yük, hız, kirlilik ve görev döngüsü) hesaba katıldığında aynı çekirdek rulman türleri farklı şekilde seçilir. Aşağıdaki örnekler aynı mühendislik ilkelerinin farklı ekipmanlarda nasıl uygulandığını göstermektedir.
Tekerlek göbekleri ve diferansiyelleri, birleşik radyal ve eksenel kapasiteleri nedeniyle konik makaralı rulmanları tercih ederken, alternatörlerdeki ve su pompalarındaki daha küçük şaftlar, kompakt boyutları ve düşük sürtünmeleri nedeniyle tipik olarak sabit bilyalı rulmanlar kullanır.
Rüzgar türbinlerindeki ana şaft yatakları, kendi kendine hizalanma toleransları için oynak makaralı rulmanlara dayanır, çünkü değişken rüzgar yükü altında açık havada çalışan uzun şaftlar, yıllar süren hizmet boyunca nadiren mükemmel hizalamayı korur.
Konveyör makaraları ve avaralar çoğunlukla sabit radyal yüke maruz kalır, bu nedenle silindirik makaralı veya sabit bilyalı rulmanlar standart seçimdir ve genellikle toz veya dış ortama maruz kalmanın bir faktör olduğu kapalı muhafazalarla eşleştirilir.
Yekeler, biçerdöverler ve balya makinelerindeki tahrik milleri tozlu, ıslak saha koşullarında çalışır, bu da seçimi hem kirlenme riskini hem de birleşik yüklemeyi tolere eden sızdırmaz rulmanlara ve konik silindir tasarımlarına doğru iter.
Pervane şaftı itme kuvveti, eksenel yükü baskın faktör haline getirir, dolayısıyla konik makaralı veya özel itme yatakları tipiktir ve genellikle tuzlu suya maruz kalmaya karşı korozyona dayanıklı malzemeler veya kaplamalarla belirtilir.
Tahrik rulmanının seçilmesi, rulman geometrisinin, boyutunun, sızdırmazlığının ve destekleyeceği şaftın gerçek çalışma koşullarına uyumunun sağlanmasına bağlıdır. Aşağıdaki kontrol listesi, bir rulman seçiminin yıllarca süreceğine veya erken değiştirilmesi gerekip gerekmediğine çoğunlukla karar veren faktörleri kapsamaktadır.
Şaftın radyal yük, eksenel yük veya her ikisini birden uygulayıp uygulamadığını doğrulayın ve rulmanı ortalama beklenti yerine nominal kapasitesinden daha yüksek olana göre boyutlandırın.
Yüksek hızlı miller bilyalı rulmanları ve daha hafif makaralı tasarımları tercih ederken, daha düşük hızlı, daha ağır yüklü miller küresel veya konik makaralı tipler gibi daha büyük makaralı rulmanları tercih eder.
Standart gres sürekli sıcak ortamlarda daha hızlı bozulduğundan, gres tipini ve yatak boşluğu sınıfını beklenen sıcaklık aralığına göre ayarlayın.
Mil ve yatak deliği için belirtilen tolerans sınıfını doğrulayın; çünkü yanlış yerleştirme, yatağın erken aşınmasının en yaygın nedenlerinden biridir.
Çalışma ortamında toz, nem veya döküntüden kaynaklanan kirlenmenin gerçekçi bir risk oluşturduğu durumlarda, sızdırmaz veya korumalı bir rulman seçin.
Muhafaza alanının sınırlı olduğu durumlarda, iğneli rulmanlar genellikle eşit kapasiteye sahip standart bir makaralı rulmanın sığamayacağı yerlere uyar.
Ulaşılması zor bir konumdaki tahrik yatağı, sızdırmaz, az bakım gerektiren bir tasarımı desteklerken, bakımı kolay bir konum, bunun yerine daha sık yeniden yağlama gerektirebilir.
Kesinti süresi yüksek olan sürekli çalışan ekipmanlar, aralıklı çalışan ekipmanlara göre daha muhafazakar bir rulman derecelendirmesini ve daha kısa muayene aralığını haklı çıkarır.
Mil eksenine dik olarak etki eden kuvvet.
Kuvvet şaft ekseni boyunca değil, şaft ekseni boyunca etki eder.
Rulman deliğinin milden biraz daha küçük olduğu veya dış bileziğin yatak deliğinden biraz daha büyük olduğu ve sıkı bir mekanik kavrama oluşturduğu bir uyum.
Rulman ile eşleşen parçası arasında küçük bir boşluk bırakarak montaj ve demontajı kolaylaştıran bir uyum.
Montaj sırasında, iç boşluğu ortadan kaldırmak ve sertliği artırmak için genellikle konik makaralı rulman çiftlerinde uygulanan kasıtlı bir iç yük.
Yuvarlanan elemanların üzerinde hareket ettiği iç veya dış halkanın sertleştirilmiş yüzeyi.
Yuvarlanma elemanlarını yuvarlanma yolu çevresinde eşit aralıklarla yerleştiren ve birbirleriyle temas etmelerini engelleyen bileşen.
Motorlu millerde yaygın olarak görülen, rulmandan geçen elektrik akımının neden olduğu, yuvarlanma yolundaki yıkama tahtası benzeri hasar.
Bir tahrik yatağı, bir şaftın, dişli kutusunun veya diferansiyelin güç aktarım yolu içinde bulunur ve yalnızca bir şaftı yerinde tutan basit bir destek yatağına göre birleşik radyal ve eksenel yükü daha yüksek hızda ve ısıda taşıması beklenir.
Hizmet ömrü büyük ölçüde yüke, hıza, yağlama kalitesine ve kirlilik kontrolüne bağlıdır; bu nedenle uygulamalar arasında geçerli olan tek bir sayı yoktur. Nominal yükü dahilinde çalışan, iyi yağlanmış, doğru şekilde hizalanmış bir rulman, aşırı yüklenmiş, az yağlanmış veya kirlenmeye maruz kalan bir rulmandan sürekli olarak daha uzun süre dayanır.
Evet. Yanlış hizalama, aşırı yük, kirlenme, yanlış mil veya yatak uyumu ve hatalı kurulum, yağlama doğru olsa bile zamanından önce arızaya neden olabilir; bu nedenle inceleme, yalnızca yağlama yerine montaj uyumunu ve titreşim eğilimlerini kapsamalıdır.
Şaft hızına göre değişen sürtünme, gürleme veya hırıltı sesi en sık rapor edilen semptomdur ve genellikle tek başına bir yağlama sorunundan ziyade, yuvarlanma yolu üzerindeki yüzey çukurlaşmasına veya kirlenmeye işaret eder.
Her zaman değil. Konik makaralı rulmanlar, radyal ve eksenel yükün birlikte oluştuğu durumlarda güçlü bir uyum sağlar, ancak saf radyal yüke ve yüksek hıza sahip bir şaft, bunun yerine silindirik makaralı veya sabit bilyalı rulmanla daha iyi desteklenebilir.
Doğru aralık, sabit bir takvim programından ziyade hıza, yüke ve sıcaklığa bağlıdır. Çoğu güvenilirlik programı, rulman üreticisinin rehberliğine göre bir başlangıç aralığı belirler ve daha sonra zaman içinde toplanan sıcaklık ve titreşim inceleme verilerini kullanarak bunu geliştirir.
Yetersiz yağlama ve aşırı greslemeyi de içeren yağlamayla ilgili sorunların, endüstriyel dönen ekipmanlarda kirlenme, yanlış hizalama ve aşırı yüklenmeden önce gelen temel neden olduğu rapor edilmektedir.
Yalıtılmış rulmanlar toza ve neme karşı en güçlü korumayı sağlar ancak daha fazla sürtünmeyle ve daha düşük bir azami hızla çalışır. Korumalı rulmanlar daha serin ve daha hızlı çalışır ancak yalnızca orta düzeyde koruma sağlar; bu nedenle doğru seçim, çalışma ortamının gerçekte ne kadar temiz olduğuna ve rulmana ne kadar kolay servis verilebileceğine bağlıdır.
Kuvvet, doğrudan yatağın kendisine vurulan bir çekiç yerine, bir pres, endüksiyonlu ısıtıcı veya yatağa uygun boyutta bir hidrolik alet kullanılarak, asla yuvarlanma elemanları aracılığıyla değil, her zaman sıkı geçmeyi karşılayan halka aracılığıyla uygulanmalıdır.
Mekanik nedenlerin ötesinde, motor tahrikli şaftlar, yatak çukurlarından geçen kaçak akımın yıkama tahtası şeklinde yuvarlanma yoluna neden olduğu elektriksel yivlenme sorunu yaşayabilir; bu nedenle değişken frekanslı motor sürücülerinde yalıtımlı yataklar veya şaft topraklaması yaygındır.