Doğrudan bir cevap istiyorsanız: Yetersiz veya yanlış yağlama, rulman arızalarının önde gelen nedenidir ve tüm erken rulman arızalarının tahminen %36 ila %54'ünden sorumludur. Sektöre ve uygulamaya bağlı olarak. SKF ve NSK dahil olmak üzere büyük rulman üreticileri tarafından yürütülen bazı araştırmalar, yağlama yönetimi başarısızlıklarından kaynaklanan kirlenme vakalarını da hesaba kattığınızda rakamın daha da yüksek olduğunu ortaya koyuyor.
Rulmanlar hassas bir şekilde tasarlanmış bileşenlerdir. Yuvarlanma elemanları, yuvarlanma yolları ve kafesler, genellikle yüksek hızlarda ve sıcaklıklarda, çok büyük stres altında çalışır. Metal yüzeyleri ayıran doğru yağlayıcı film olmadığında, doğrudan temas meydana gelir ve bu da hızlı aşınmaya, ısı oluşumuna, yüzey yorulmasına ve sonuçta ciddi arızalara yol açar. Fizik basittir: metalin metale hızlı bir şekilde çarpması ısı üretir, ısı malzemeyi bozar ve bozunan malzeme bozulur.
Bununla birlikte, rulman arızası nadiren tek bir izole faktörden kaynaklanır. Yağlama sorunları sıklıkla diğer arıza türlerini tetikler veya hızlandırır. Nedenlerin tüm yelpazesini ve bunların nasıl etkileşime girdiğini anlamak, ister bir üretim tesisinde, ister rüzgar türbininde, ister otomotiv aktarma organlarında veya gıda işleme hattında olsun, dönen ekipmanı yöneten herkes için çok önemlidir.
Yağlama arızası sadece gres veya yağın bitmesi meselesi değildir. Yağlayıcının işini yapmasını engelleyen çok çeşitli koşulları kapsar. Bu koşulların her biri, yatak yüzeylerinde farklı hasar modelleri oluşturur.
Bir rulman yeterli miktarda yağlayıcı almadığında, dönen elemanları yuvarlanma yollarından ayıran elastohidrodinamik film, metal-metal temasını önleyemeyecek kadar ince hale gelir. Bu, yapışkan aşınmaya, bulaşmaya ve lokal ısı artışlarına neden olur. 1.500 dev/dak veya üzerinde çalışan elektrik motorlarında, metal yüzeyler, yağlayıcının aç kalmasından birkaç dakika sonra yıkıcı sıcaklıklara ulaşabilir.
Uygulama hızı ve sıcaklığına göre yanlış viskozite derecesine sahip bir yağlayıcının kullanılması en yaygın bakım hatalarından biridir. Çok ince bir yağlayıcı, yük altında yeterli bir film tabakasını koruyamaz; çok kalın olan ise çalkalama ve sürükleme yoluyla aşırı ısı üretir. Örneğin yüksek hızlı iş mili rulmanları için, düşük viskoziteli yağ veya NLGI 1 gresi yerine standart bir NLGI 2 gresi kullanılması, çalışma sıcaklığını önemli ölçüde artırır ve rulman ömrünü kısaltır.
Mantığın tersine, çok fazla yağlayıcı da önemli bir sorundur. Aşırı greslenen rulmanlar, çalkalama nedeniyle yüksek iç sıcaklıklara maruz kalır, bu da gres baz yağını ve kalınlaştırıcıyı parçalayarak sızıntıya ve sertleşmeye neden olur. Aşırı gresleme, elektrik motorlarındaki rulman arızalarının önemli bir kısmını oluşturur Teknisyenlerin sıklıkla eski malzemeyi temizlemeden gres uyguladıkları ve bu durumun zamanla sorunu daha da ağırlaştırdığı bir durum.
Gres ve yağın sınırlı servis ömrü vardır. Isı döngüsü, oksidasyon, su girişi ve mekanik kesmenin tümü zamanla yağlayıcı performansını düşürür. Devreye alma sırasında mükemmel bir şekilde test edilen bir gres, çalışma koşullarına bağlı olarak 4.000 ila 8.000 saatlik kullanımdan sonra koruyucu kapasitesinin çoğunu kaybetmiş olabilir. Pek çok bakım aralığı, fiili durum yerine takvim süresine göre ayarlanır ve bu durum, rulmanların etkin ömründen çok daha uzun süre kullanılmış yağlayıcıyla çalışmasına yol açar.
Farklı kaynaklar, rulman arızası nedenlerini biraz farklı şekillerde sınıflandırır, ancak katkıda bulunan başlıca faktörler, sektör çalışmaları arasında tutarlıdır. Aşağıdaki tablo, rulman üreticileri ve güvenilirlik mühendisliği kuruluşları tarafından yayınlanan araştırmalardan derlenen verileri yansıtmaktadır.
| Arıza Nedeni | Tahmini Katkı | Birincil Hasar Modu |
|---|---|---|
| Yağlamayla ilgili (tüm türler) | %36 – %54 | Aşınma, bulaşma, aşırı ısınma |
| Kirlenme | %14 – %16 | Aşınma, çukurlaşma, sahte brinelleme |
| Yanlış montaj / kurulum | %16 – %21 | Aşırı yük, yanlış hizalama kırıkları |
| Yorgunluk (normal yaşam sonu) | %10 – %17 | Spalling, yüzey altı çatlaması |
| Diğer / çeşitli | %5 – %10 | Elektrik erozyonu, korozyon, aşırı yük |
Bu rakamlar sektörlere göre değişiklik göstermektedir. Çelik fabrikalarında ve madencilikte, zorlu çevresel etkilerden dolayı kirlenme daha büyük bir rol oynar. İlaç ve gıda işlemede su girişi ve agresif temizleme işlemleri daha ön plandadır. Rüzgar türbinlerinde, değişken hızlı sürücülere özgü bir arıza modu olan rulmanlardan elektrik akımı geçişi giderek daha önemli hale geliyor. Uygulamanıza özel hata etkenlerini anlamak, sektör ortalamasındaki rehberliği körü körüne takip etmekten daha önemlidir.
Kirlenme, yatağın içinde herhangi bir yabancı maddenin (katı parçacıklar, su, proses kimyasalları) bulunmasıdır. Çıplak gözle görülemeyen parçacıklar bile ciddi hasara neden olabilir. Boyutu yalnızca 10 mikron olan (~70 mikronluk insan saçından daha küçük) bir çelik parçacığı, bir rulman bilyası veya silindiri tarafından yuvarlandığında yuvarlanma yolu yüzeyinde bir gerilim yükseltici yaratacak kadar büyüktür.
Rulman yatağına giren kir, metal artıkları ve işleme parçacıkları aşındırıcı aşınmaya ve yüzeyde çukurlaşmaya neden olur. Hidrolik sistemlerde, yağ temizliğini ISO 4406 Kod 16/14/11 veya daha iyisine göre sürdürmek, Kod 20/18/15 ile çalışmaya kıyasla rulman ve bileşen ömrünü birkaç kat uzatabilir. Temiz ve kirli bir yağlama sistemi arasındaki fark genellikle 20.000 saatlik rulman ömrü ile 5.000 saatlik rulman ömrü arasındaki farktır.
Su özellikle yıkıcıdır. Triboloji literatüründe yayınlanan araştırmaya göre, bir rulman yağlayıcısındaki %0,1 kadar az su içeriği, rulman yorulma ömrünü %48'e kadar azaltabilir. Su, rulman çeliğinin hidrojenle gevrekleşmesine neden olur, yuvarlanma yollarında ve yuvarlanma elemanlarında korozyonu teşvik eder ve yağlayıcının film oluşturma özelliğini azaltır. Termal döngü sırasındaki yoğuşma (çalışma sırasında ısınan ve gece boyunca soğuyan ekipman), sızdırmaz rulmanlara nem girişinin sık görülen bir yoludur.
Gıda işleme ve kimya tesislerinde agresif temizlik maddeleri ve proses sıvıları contaları aşabilir ve doğrudan rulman çeliğine zarar verebilir. Hafif asitler veya alkalin bileşikler bile yuvarlanma yollarının yüzey kimyasını değiştirerek, dökülmeye kadar ilerleyen mikro çukurlaşmalar yaratır. Uygun conta tasarımlarına ve kimyasal olarak uyumlu yağlayıcılara sahip rulmanların seçilmesi bu ortamlarda kritik öneme sahiptir.
Montaj hataları, erken rulman arızalarının önemli bir kısmını oluşturur; tahminler, bunun tüm vakaların %16 ila %21'i arasında olduğunu göstermektedir. Bunu özellikle sinir bozucu yapan şey, rulmanın hizmette tek bir tur atmadan önce kurulum hasarının meydana gelmesidir. Doğru yağlayıcıyla doğru şekilde monte edilmiş ve iyi hizalanmış bir sistemde çalışan bir rulman, nominal L10 ömrüne ulaşacak veya bu ömrü aşacaktır. Bir şaft üzerine çekiçle çakılan bir rulman çalışmaz.
En yaygın kurulum hatalarından biri, yanlış rulman bileziğine bastırarak geçirme kuvveti uygulamaktır. Sabit bilyalı rulmanı bir mile bastırırken, kuvvet yalnızca iç bileziğe uygulanmalıdır; bilezik preslenerek takılmıştır. Bilyalar ve dış halka boyunca uygulanan itici güç, brinellenmeye neden olur: her bilya konumunda yuvarlanma yollarında kalıcı girintiler. Rulman dışarıdan hasarsız görünebilir, ancak yuvarlanma yolu yüzeyleri zaten işaretlenmiştir ve gürültü üretecek ve ilk dönüşünden itibaren zamanından önce arızalanacaktır.
Rulmanlar, millere ve yataklara özel sıkı geçmelerle monte edilmek üzere tasarlanmıştır. Küçük boyutlu bir şaft, rulman iç bileziğinin sürünmesine veya dönmesine izin verir; bilezik mile göre dönerek yoğun sürtünme ısısı üretir ve sonunda kaynaklanır veya tutukluk yapar. Çok sıkı bir yatak deliği dış bileziği bozabilir, iç boşluğu azaltabilir ve yatağın oda sıcaklığında bile ısınmasına ve önceden yüklenmesine neden olabilir.
Şaftın merkez çizgisi ile yatak deliği arasındaki açısal yanlış hizalama (hatta rulmanın tasarlanan yanlış hizalama toleransının onda biri kadar bile olsa) yuvarlanma elemanları arasında eşit olmayan yük dağılımı oluşturur. Silindirik ve konik makaralı rulmanlar özellikle yanlış hizalamaya karşı hassastır. Silindirik makaralı bir rulmanın toleransının ötesinde yalnızca 0,05°'lik bir yanlış hizalamayla çalıştırılması, hesaplanan hizmet ömrünü %50 veya daha fazla azaltabilir.
Döner temas yorgunluğu, bakım veya tasarım hatasından kaynaklanmayan tek rulman arıza modudur; doğru şekilde monte edilmiş, uygun şekilde yağlanmış ve nominal yük ve hız parametreleri dahilinde çalıştırılmış bir rulman için beklenen kullanım ömrü sonu mekanizmasıdır. Rulman ömrünün standart ölçüsü - L10 ömrü - aynı rulmanlardan oluşan bir grubun %90'ının yorulma çatlaması gelişmeden önce tamamlayacağı devir sayısı (veya belirli bir hızda çalışma saati) olarak tanımlanır.
Yorulma hasarı, temas bölgesinin altındaki tekrarlı kayma gerilmeleri tarafından başlatılan yüzey altı çatlakları olarak başlar. Milyonlarca gerilim döngüsü boyunca bu çatlaklar yüzeye doğru yayılır ve sonunda malzemenin kırılmasına neden olur; bu süreç, dökülme olarak adlandırılır. Parçalanmış yuvarlanma yolları, açıkça tanımlanmış kenarları olan, karakteristik pürüzlü, pullu bir görünüme sahiptir. Düzgün bakımı yapılan bir rulmanın dökülme yorgunluğuna ulaşması aslında bir bakım başarısıdır — Bu, rulmanın önlenebilir sebeplerden dolayı erken arızalanması yerine tasarım ömrünü tamamladığı anlamına gelir.
Uygulamada gerçek yorulma ömrüne ulaşan rulmanların oranı nispeten küçüktür. Çoğu, gürültü, titreşim, sıcaklık artışı veya dökülme başlamadan önce planlı bakım aralıkları nedeniyle değiştirilir. Yorulma arızası zamanından önce (hesaplanan L10 ömründen önce) meydana geldiğinde, bu genellikle aşırı yüklemenin, malzeme kusurlarının veya marjinal yağlama koşullarının zaman içindeki kümülatif etkisinin bir işaretidir.
Elektroerozyon veya elektrik deşarjlı işleme (EDM) hasarı olarak da adlandırılan elektrik erozyonu, elektrik motorlarında değişken frekanslı sürücülerin (VFD'ler) yaygın olarak benimsenmesiyle birlikte bir arıza nedeni olarak önemli ölçüde arttı. VFD'ler, şaft akımlarını indükleyebilecek yüksek frekanslı voltaj darbeleri sağlar. Bu akımlar rulmandan boşaldığında yuvarlanma yolu ve yuvarlanma elemanı yüzeylerinde mikroskobik ark kraterleri oluştururlar.
Hasar modeli kendine özgüdür: yuvarlanma yolları, halka etrafında çevresel olarak uzanan düzenli oluklarla buzlu veya yivli bir görünüm geliştirir. Bu yivlenme modeli elektriksel erozyonun güvenilir bir teşhis göstergesidir. Yeterli şaft topraklaması veya yalıtımlı yatakları olmayan VFD'lerle çalıştırılan motorlarda, elektrik erozyonu bir yatağı 3 ila 6 ay gibi kısa bir sürede tahrip edebilir Yağlama ve montaj mükemmel olsa bile.
Çözümler arasında şaft topraklama halkaları, yalıtımlı rulman yatakları veya iç halkalar veya elektriksel olarak iletken olmayan silikon nitrür döner elemanlara sahip seramik hibrit rulmanlar yer alır. Uygun karşı önlemin seçimi motor boyutuna, VFD konfigürasyonuna ve sistem topraklama düzenlemelerine bağlıdır.
Arızalı rulmanlar, atılmadan önce dikkatlice incelendiklerinde yüzeylerinde teşhis kanıtları taşırlar. Bazen metal kırılma yüzeylerini incelerken fraktografi olarak adlandırılan rulman arıza analizi, gözlemlenen hasar modellerini bilinen arıza modlarıyla eşleştiren yapılandırılmış bir süreçtir. Çoğu rulman üreticisi bu amaçla arıza analizi kılavuzları ve laboratuvar hizmetleri sunmaktadır.
Arızalı rulmanların çıkarıldıktan hemen sonra (temizlemeden önce) kapalı plastik torbalarda saklanması, rulmanın silinmesi veya yıkanması durumunda kaybolabilecek yağlayıcı durumunu ve kalıntı kalıntılarını korur. Sökmeden önce takılı yatak konumunun, şaft işaretlerinin ve yatak deliği durumunun fotoğraflarının çekilmesi, analiz için değerli bir bağlam sağlar.
Rulman arızalarının çoğunluğunun önlenebilir olduğu göz önüne alındığında, yapılandırılmış bir önleme yaklaşımı, istatistiksel olasılık sırasına göre en yaygın arıza türlerini hedefler.
Yağlayıcıları depoda bulunanlara göre değil, yatak tipine, hız faktörüne (n × dm), çalışma sıcaklığı aralığına ve çevreye maruz kalmaya göre seçin. Tesisteki her yağlama noktası için doğru yağlayıcı tipini, miktarını ve yeniden yağlama aralığını belgeleyin. Dokunarak dağıtmak yerine kalibre edilmiş gres tabancaları kullanın; standart bir gres kartuşu tabancası strok başına yaklaşık 1,3 gram verir; bu da hacimlerin hesaplanmasında yararlı bir temeldir. Arıza oluşmadan önce bozulmayı tespit etmek için ultrasonik izleme veya gres örneklemesi kullanarak mümkün olan durumlarda duruma dayalı yeniden yağlama aralıkları uygulayın.
Rulmanların millere çekiçle takılmasını ortadan kaldırın. Uygun montaj aletlerini kullanın: sıkı geçmeli iç bilezikler için indüksiyon ısıtıcılar (80°C–100°C'ye ısıtma genellikle yeterlidir ve rulman çeliği metalurjisini etkilemez), yalnızca takılan bileziğe kuvvet uygulayan adaptörlü hidrolik presler ve orta boy rulmanlar için mekanik montaj aletleri. Şaft ve yatak boyutlarını kurulumdan önce kalibre edilmiş bir mikrometre ile doğrulayın; 10 dakikalık bir ölçüm adımı, aylarca süren erken arıza araştırmasını önler.
Yedek rulmanları orijinal ambalajlarında, aşırı sıcaklıklardan uzak, temiz ve kuru bir alanda saklayın. Montaj anına kadar rulman paketlerini asla açmayın. Dağıtım sırasında yağlayıcı kaplarını kapalı ve filtrelenmiş halde tutun. Muhafaza contalarını rutin olarak inceleyin ve değiştirin; değiştirilmesi 2 ABD Doları tutarındaki aşınmış dudaklı conta, 500 ABD Doları tutarındaki rulmanın aylar içinde tahrip olmasına neden olabilecek kirlenmeye neden olabilir. Partiküllere yüksek oranda maruz kalınan ortamlarda, tek dudaklı contalardan çift dudaklı contalara yükseltmeyi veya daha iyi bir izolasyon için labirent contalı rulman ünitelerine geçmeyi düşünün.
Titreşim analizi, sıcaklık izleme, yağ analizi ve ultrasonik emisyon izlemenin her biri rulman durumuna ilişkin farklı pencereler sağlar. Zarf analizi veya yüksek frekanslı rezonans tekniklerini kullanan iyi uygulanmış bir titreşim programı, arıza kritik hale gelmeden 4 ila 8 hafta önce rulman arızalarını tespit edebilir ve acil bir kapatma yerine planlı bir bakım penceresi sırasında planlı değiştirmeye olanak tanır. Normal çalışma seviyelerinin üzerindeki sıcaklık artışı, son aşamadaki bir uyarı işaretidir; bir rulman, geçmişteki temel çizgisinin 10°C ila 15°C üzerinde çalıştığında, ciddi hasar zaten mevcut olabilir.
Bağlı ekipmandaki her rulman değişiminden sonra mil hizalaması bir lazer hizalama aletiyle doğrulanmalıdır. Kadranlı gösterge yöntemleri daha küçük makineler için kabul edilebilir. Kaplinin nominal yanlış hizalama kapasitesinden daha sıkı olan hizalama toleranslarını hedefleyin; kaplin, hatalı kurulumdan kaynaklanan rutin yanlış hizalamayı değil, işletim termal büyümesi altında kalan yanlış hizalamayı karşılar. 0,05 mm paralel ofset ve 0,05 mm/100 mm açısallığa göre hizalanmış bir pompa motoru seti, 0,2 mm dahilinde hizalanmış bir pompa-motor setinden sürekli olarak daha uzun süre dayanır.
Bazen rulman arızası bir bakım sorunu değil, bir tasarım veya seçim sorunudur. Yükleme koşulları için yanlış rulman tipinin belirlenmesi veya uygulanan yükler için rulmanın boyutunun düşük olması, hiçbir iyi bakım uygulamasının üstesinden gelemeyeceği arıza koşulları yaratır.
Rulman seçim süreci, eşdeğer dinamik yükün hesaplanmasını, hız faktörünün rulmanın hız derecesine göre doğrulanmasını ve L10 ömrünün, uygulamanın gerekli servis aralığını yeterli güvenlik marjıyla (kritik ekipman için genellikle 3 ila 5 faktörü) karşıladığının onaylanmasını içermelidir.
Bir rulmanın değiştirme maliyeti neredeyse hiçbir zaman rulman arızasının gerçek maliyeti değildir. Bir kağıt fabrikası, bir kimya tesisi, bir gıda üretim hattı gibi sürekli bir proses tesisinde, bir saatlik aksama süresine bile neden olan planlanmamış bir rulman arızası, ekipmanın üretim değerine bağlı olarak kolaylıkla 10.000 ila 100.000 ABD Doları veya daha fazla üretim kaybına neden olabilir. Bitişik bileşenlerdeki (contalar, miller, yataklar, kaplinler) ikincil hasarlar genellikle rulmanın kendisini gölgede bırakacak kadar maliyete neden olur.
Bakım mühendisliği kuruluşları tarafından yapılan araştırmalar, reaktif bakımın, planlı, duruma dayalı bakıma göre onarım olayı başına 3 ila 9 kat daha fazla maliyetli olduğunu sürekli olarak göstermektedir. Beklenmedik bir şekilde arızalanan ve üretim hattını 4 saatliğine kapatan 200 ABD Doları değerindeki bir rulman, hiçbir rulman fiyatı optimizasyonunun telafi edemeyeceği toplam bir olay maliyeti taşır. Bu ekonomik durum, güvenilirlik merkezli bakım (RCM) ve kestirimci bakım (PdM) hareketlerinin temelini oluşturur; amaç daha ucuz rulmanlar satın almak değil, her rulmanın tasarım ömrüne ulaşmasını sağlamaktır.
İyileştirilmiş yağlama programları, kirlilik kontrolü veya titreşim izleme ekipmanı için bir iş senaryosu oluşturan bakım yöneticileri için, yatırım getirisi hesaplaması genellikle basittir: Kritik bir arızadan kaçınıldığında, genellikle izleme ekipmanı ve program uygulama maliyetleri defalarca ödenir.
Rulman arızasının bir numaralı nedeni olan yağlama sorunları aynı zamanda en kontrol edilebilir olanıdır. Doğru yağlayıcı seçimi, uygun miktar, uygun yeniden yağlama aralıkları ve kirlenmenin önlenmesi, önlenebilir rulman arızalarının en büyük kategorisini ortadan kaldırır. Yağlamadan sonra, kurulum uygulamalarına gösterilen dikkat, kirliliğin hariç tutulması, hizalama doğrulaması ve durum izleme, istatistiksel etkinin azalan sırasına göre kalan ana arıza modlarını ele alır.
Rulmanlar kolayca aşınan sarf malzemeleri değildir; doğru çalışma koşulları sağlandığında nominal hizmet ömrüne güvenilir bir şekilde ulaşacak hassas bileşenlerdir. Erken ve tekrar tekrar arıza yaptıklarında, bunun nedeni neredeyse her zaman belirli, tanımlanabilir ve düzeltilebilir bir bakım veya tasarım boşluğuna kadar takip edilebilir. Arıza analizi süreci (her arızalı rulmanın atılmadan önce sistematik olarak incelenmesi), endüstriyel bakım araç setinde en az kullanılan araçtır ve zaman içinde arıza oluşumu ile temel nedenin ortadan kaldırılması arasındaki döngüyü en güvenilir şekilde kapatan araçtır.