14 YUVARLANMA ELEMANLI (RULMANLI) YATAKLAR

14.1 RULMANLI VE KAYMALI YATAKLARIN KARILATIRILMASI Ya ihtiyac olmayan en basit yatak olarak, eski zamanlarda kullanlan odun tekerlek-odun mil (aft) verilebilir. Uzun kullanma sresi ve az srtnme elde etmek iin bu tasarma hayvan ya da bitkisel yalar ilave edilmitir. Modern makinalarda kullanlan kaymal yataklarda, elik aft yataklamak iin anmaya uygun yatak elemanlar, rnein; kalay esasl, bronz veya teflon seilir. Yataklarda, yatak ile mil arasndaki srtnmeyi azaltmak iin sv veya gres yalar genel uygulamalar iin kullanlmaktadr. rnein; cim kesme makinas tekerlei, el arabas tekerlei, bisiklet tekerlei ve bisiklet zinciri gibi yerlerde gres yalar yalayc olarak tercih edilmekle birlikte bu uygulamalarda hidrodinamik ya filmi olumadndan ya iki yzeyi bir birinden tamamen ayrmaz. Motor krank aft ve kam mili uygulamalarnda ise oluan hidrodinamik ya filimi her iki yzeyi bir birinden ayrr. Bisiklet, kompresr ve tekerlek gibi makine elemanlarnn yaltaklanmalarnda yuvarlanma elemanl (rulmanl) yataklar kullanlmaktadrlar. Rulmanl yatan i bilezii aft ile temas halinde iken di bilezii makine gvdesiyle temas halinde olup her iki bilezik arasnda yuvarlanma elemanlar mevcuttur. Rulmanlarda yuvarlanma srtnmesi sz konusu olup, bu kaymal yataklarda oluan kayma srtnmesine karlk gelir. Kullanlma yerlerine ve yk tama kapasitesine gre deiik rulman tasarmlar yaplm olup bunlardan en ok kullanlanlar ekil 14. 1 ila ekil 14.10 arasnda gsterilmitir. Tasarm gerei rulmanlarda yuvarlanma elemanlar ile bilezikler arasnda ok kk kontak alan olduundan, kontak blgesinde byk gerilmeler sz konusudur. Bu nedenle rulmanlar oluturan temel para , i bilezik, yuvarlanma elemanlar (bilyeler) ve di bilezik, iin seilen malzemelerin gerilme dayanm yksek olmaldr. Rulmanlarda yukardaki paraya ilaveten, bilyeleri eit mesafede tutan bir kafes eleman da kullanlr.

Modern makinelerde millerin yataklanmasnda rulman ve kaymal yataklar ska kullanlr. Rulmanl yataklarn kaymal yataklara kar olan avantajlar ve dezavantajlar aada sralanmtr.

ekil 14

Avanta

1. iRykg

2.

3. Y

4.1 Rad

ajlar:

lk harekettise sadece hRulmanl yayataklanmakolaylatrrgeirmek i

Srtnme k

Yalanmas

dyal Rulma

te ve son hahidrodinamiataklar tren

asnda kullanr (balang

in fazladan

katsaysnn

basit ve ba

an ve Yuvar

arekette dik filim oluvagonlarn

nlarak, bir srtnmesn bir lokomo

dkl,

akm kolay

rlanma Ele

k srtnmunca dk

nn akslarnabirine bal

si dk oldotife ihtiya

, srtnme k

ydr.

emanlar

e deerlerink srtnme a monte edil birok vag

duundan), b duyulmaz.

kayplarnn

ne sahiptir. Kmeydana gelen tekerlekgonun ilk habylece vag

n azalmasn

Kaymal yaelir. rnei

klerin areketini gonlar hare

salar.

atakta in;

kete

4. Yatak boluu az olduundan, yksek toleransta imalat gereken yerlerde kolayca kullanlabilir. rnein, elektrik motor aftnn yataklanmasnda.

5. Yatak boyu (genilii), kaymal yataklara nazaran daha kktr.

6. Yataa (afta) nceden yklenmi yk olabilir.

Dezavantajlar:

1. Deiken yklere kar snmleme kapasiteleri kaymal yataklara oranla azdr.

2. Yksek hzlarda kaymal yataklara oranla daha fazla grltl alrlar.

3. Radyal ynde daha fazla yer tutarlar (yuvarlanma eleman, i ve d bilezikler mevcut olduundan).

4. alma mrleri kaymal yataklara oranla daha azdr.

5. Kaymal yataa oranla daha pahaldr. Normal alma koullarnda, kafesi olmayan bir rulman iin genelde alnan srtnme katsays 0.001 ila 0.002 arasnda bir deerdir.

14.2 RULMANLARIN TARH Tarihte ilk kez srtnme kuvvetini yenmek iin Msrllar M 200 yllarnda yuvarlanma elemanlar kullandklar sanlmaktadr. Daha sonra yuvarlak odunlardan yaplm ve ham petrolle yalanan yataklar ilk at arabalarnn tekerleklerinde kullanlmtr. Leonardo da Vinci 1500 yllarnda ilk modern rulmanlarn temellerini kefetmitir. Rulmanlar 1700 li yllarda atlarn ektii arabalarda kullanlmaya balanm ve normalde iki atn zorla ektii arabay, bu rulmanlar sayesinde bir atla ekebilmilerdir. Bessemer,in elik prosesini 1856 ylnda kefedilmesiyle, rulmanlar ekonomik olarak elik malzemeden retilmeye balanm ve bisikletlerde yaygn olarak kullanlmtr. Avrupa da rulmanlar 19. yzylda hzl bir ekilde gelitirilerek birok makine parasnn yataklanmasnda kullanlmaya balanmtr.

14.3 RULMANLI YATAK ETLER Rulman eitleri iki ana kategoride toplanabilir, 1) Bilyeli rulmanlar ve 2) makaral rulmanlar. Her iki kategoride eit rulman mevcuttur. 1) Radyal rulmanlar, radyal ynde yk tarlar, 2) eksenel rulmanlar, eksenel ynde yk tarlar ve 3) asal temasl rulmanlar, radyal ve eksenel yk tarlar.

ekil 14.1, 14.2, 14.3 ve 14.4 tipte bilyeli rulmanlar gstermektedir. ekil 14.3f eksenel rulman, ekil 14.3b ve 14.3c asal temasl rulmanlar ve ekil 14.1, 14.2 ve 14.3 deki dier ekiller radyal rulmanlar gstermektedir. ekil 14.1a tipik derin yivli radyal bilyeli rulmann paralarn ve montajn gstermektedir. ekil 14.1b ana paralarn montaj srasn, ekil 14.1c bilye ile yivin temasn gstermektedir. Bilye ile yivin temas yerlerindeki stres analizi dier yuvarlanma elemanlarna gre daha zordur. Bilyeli yataklar, ekil 14.2 de grld gibi tadklar yke bal olarak deiik byklklerde imal edilirler. Bu yataklar radyal yke kar boyutlandrlmalarna ramen belli bir deere kadar eksenel ykleri de tayabilirler. ekil 14.3a yiv kavisinden entikli radyal rulmanlar gstermektedir. Bu rulmanlara derin yivli rulmanlarda olandan daha fazla bilye konulabilmektedir. Bu durumda, rulmann radyal yk tama kapasitesi %20 ila %40 artrlrken, eksenel yk tama kapasitesi ar oranda azalr. Bunlara ilaveten, bu tip rulmanlar sadece 3o lik asal sapmay karlayabilirken, derin yivli rulmanlar 15 o lik asal sapmalar karlayabilir. ekil 14.3b de grlen eik bilyeli rulmanlar sadece bir eksenel dorultuda ok fazla yk tamakla beraber dier dorultuda hi yk tamazlar. Genelde her iki ynde eksenel ykn olduu durumlarda bu rulmanlardan iki tane kullanlarak, her biri bir ynde gelen eksenel kuvvetleri karlarlar. ekil 14.3c grld gibi iki eik rulman birletirilip, tek bir rulman olarak imal edilmitir. ekil 14.3d ve 14.3e oynak bilyeli rulmanlara rnek olarak verilmi olup, bu rulmanlar yatak ve aft ekseni arasnda oluan byk eksen sapmalarn (a sapma ve eksenel kaymalar) karlayabilirler. Bilyeli rulmanlar genel olarak ayrlmayan tek para olarak birletirilmilerdir. Bu durumda rulmana kapak ya da conta ilavesi yaplarak i ksmda gres yann doldurulabilecei bir hacim oluturulur. Birden fazla conta ve kafes trleri ekil 14.4 de gsterilmitir. Kafes le bilye arasnda ok kk boluklar vardr ve bu boluklar yala dolduundan yalamaya yardmc olurken metal-metal srtnmesine engel olur. Ancak ok kk metal paralar bu boluklara girebilir. Conta ise dnen paralara deerek alan fakat rulman di etkilerden koruyan ve iyi bir yalama ortam salayan paradr. Bu paralar (conta, kapak ve kafes) rulmanda srtnmelere ve anmalara sebep olurlar. Anmalar ve srtnmeleri azalmak iin rulmanlarn imalatnda (yal satlrlar) ya kullanlmaktadr. Modern makinalarda rulmanlarn kullanmnda, d ve i bilezikleri sabitlenmeden kullanlrlar. Bu durum rulmanlarn daha yksek ykler tamasna, mrlerinin uzamasna, grltlerinin azalmasna ve daha ucuza mal edilmelerine neden olur.

Genelde bilyeli rulman ile silindirik makaral rulman arasndaki fiziksel fark, yuvarlanma elemanlarnn silindirik ve di bileziin ayrlabiliyor olmasdr. Silindirik makaralar ve kafes i ya da di bilezie bal olarak veya bal olmayarak imal edilebilirler. Bu durum kapak ya da contann bileziklerin bir paras olarak imal edilmelerini zorlatrr. Kapak ve contalar pres altnda monte edilirler.

ekil 14

4.2 Deiik Serilerrdeki Rulmmanlarn Greceli Oraanlar

ekil 14

ekil 14

4.3 Bily

4.4 Kap

yeli Rulman

pakl ve Co

n Tipleri

nta Kapakkl Rulmanllar

ekil 14ekil 14kapaksde tek tasabitlemher iki du ksmelemanbelli birgrldelemanleksenel

Silindiridrt tiptneli ruboyunun

ekil 14eksenel kadarnyksek

4.5 Silin

4.5 drt eiz rulmann arafl eksen

me adaptrdorultuda dmlarnda olunn u ksmr dzende tu gibi inelar bir birlerulman g

ik makaral te imal ediliulmanlar, sin apnn en

4.6 deiyk tama eksenel yoranda ekse

ndir Yuvar

it silindir mdi bilezii

nel yk tay rulmann ida az bir ekuan gerilmemlarnn aputabilmek ie yuvarlanmerine temas stermekted

rulmanlar irler. 1) Siliilindirik rulmn az 4 kat o

ik f makaa kapasitesinnde tayabenel yk ta

rlanma Elem

makaral rulmnde yiv olm

yabilen rady bileziine

ksenel yk e younlamp 0.004 mmin kafes sisma elemanlhalindedirleir.

ekil 14. 6 dndirik makamanlarn zolduu duruaral rulmanne sahipkenbilmektedir.ma kapasit

manl Rulm

manlara rnmadndan,yal bir rulmae eksenel ytarlar. Sil

masn ortadm azaltlr. Bstemi kullan rulmanlarder. ekil 14

dan 14. 9 a aral, 2) fzel bir durumumdur.

n rnei gsn, iki sral o. F makartesine sahip

manlar

nek gsterme eksenel yan grlmek

k tamadlindir makardan kaldrmBu rulmanlanlr fakat bada kafes kul4.5d silindir

kadar olan makaral, mu olup, yu

stermektediolan radyan ral eik rulptirler.

ektedir. ekk tamamaktedir. eki taraftan taral yuvarlan

mak iin yuvarda yuvarlaaz durumlallanlmaz verik yuvarlan

ekillerde g3) konik ma

uvarlanma e

ir. Tek sralynde tad

lmanlar ise b

kil 14.5a daaktadr. ekil 14.5c de aklarak rulnma eleman

varlanma anma elemaarda, ekil 1e yuvarlanmnma eleman

gsterildii akaral, 4) ielemannn

olan az bird ykn %bir ynde

grlen kil 14.5b

lmann nlarnn

anlarn 4.9 da

ma nl bir

gibi ineli.

r %30 u ok

ekil 14ekil 14geometrdi bilezGeneldetekerlekrulman

ekil 14

4.6 F

4.7 de konikrik grnmziklerdeki ye, tek sral,klerinde). Butipleri ise im

4.7 Kon

Yuvarlanm

k makaral rm ise ekil yuva yzeyl iki konik yuraya kadarmalat kata

nik Yuvarla

ma Eleman

rulman rne14.8 de vererinin eim

yuvarlanma r bahsedilenaloglarndan

anma Elem

nl Rulmanl

ekleri grlmrilmitir. Ko

mi dnme ekelemanl ru

n rulman tipn bulunabili

manl Rulm

lar

mektedir. Bonik yuvarlakseni zerinulman ayn apleri ok genir.

anlar

Bu tip rulmananma elemade ayn nokanda kullannel tipler olu

anlarn ayrnannn eimktada birleinlr (Araba lup daha de

ntl mi, i ve

irler.

iik

ekil 14Tm yueksenel

ekil 14YuvarlaBunlar aimalatgsterilmimal ediyataklarmilleri ydorultuve sabitekil 14birok b

4.8 Kon

uvarlanma eve radyal y

4.9 neanma elemaarasnda hemlarn katalomitir. ekiilmi millerrdr. ekil 1yataklamak uda olan aftlenmemi i4.10e nce birleme nok

nik Yuvarla

lemanl rulmyk tama k

e Yuvarlan

anl yataklarm genel, heoglarndan bil 14.10a adrin yataklan4.10b ayakiin kullan

ftlarn yatak ve di bileaftn ucunaktalarnda k

anma Elem

manlarn iikapasitesine

nma Eleman

r eitli uyguem de zel kbulunabilirledaptrl rulmmasnda, ya

kl rulman yulrlar. eki

klanmasndaezikli rulmaa birletirilmkullanlrlar

manl Rulm

inde, ine ye sahip rulm

nl Rulman

ulamalar ikullanm amer. Bunlardmana, bir ataklarda heuvas, aftlail 14.10c flaa kullanlr.anlara kaymi rulman,. ekil 14.1

anlarn Ay

yuvarlanma manlardr ve

nlar

in, eitli emal olanlaran birka ta

rnek olup, ber hangi bir arn yzeye anl rulman ekil 14.10 kasnann

bunlar as0f kam ba

yrntl Gr

elemanl ru ekil14.9 d

ekillerde imr mevcuttur

anesi ekil 1bu rulmanlaileme yapmparalel oldu

n yuvas, yz0d ara makan uyarlandsal hareketinlkl ineli r

rnm

ulmanlar en da gsterilm

mal edilmektr. Bunlar ru14.10 da ar genel ammakszn kuuu duruml

zeye dik ara tekerle rulmanlarn gerekli oldrulman, di

fazla mitir.

tedirler. lman

al ullanlan larda

i, ucuz rdr. duu bilezie

ekil 14etki edeuyarlanmakine mil, bu m

4.10 ze

en yksek mnm yataklaaftlarnn ymotorlarda

el Rulmanla

miktardaki car, su pompyataklanmagenellikle k

ara Baz r

am kuvvetlepalarnn afasnda kullankay kasnak

rnekler

erini tamaftlarnda, inlrlar. ek

ak tertibatnd

akta kullanlim makarnakil 14.10h Vda kullanlm

lrlar. ekil larnn aftl

V-kayl kasmaktadr. e

14.10g aftlarnda ve dsnaa uyarlekil 14.10i b

fta dier lanm bilyeli

bur ve ekil14.10j srekli dnen zincir yataklar, Bunlar daha az kullanlmakta olan rulmanl yatak uygulamalar olup mil zerinde hareket eden paralarn yataklanmasnda kullanlrlar.

14.4 RULMANLI (YUVARLANMA ELEMANLI) YATAK TASARIMI

Rulmanlarn ayrntl tasarm metodolojisi burada incelenmeyecektir. Dier taraftan rulmanlarn nasl seilecei ve kullanlaca anlatlacaktr. Rulmanlarn tasarmnda yuvarlatlm yzey temas ve yorulma gz nnde bulundurulur. ekil 14.1c de yuvarlanma eleman ile yivin temas grlmektedir. Burada yivin yuvarlakl ok nemli bir parametredir. Yivin yarapnn, bilye yarapndan nemsiz saylacak kadar byk seilmesi iki parann temas yzeyini izafi olarak artrr ve temas noktasndaki gerilmesini azaltr. Fakat bu gerilme dnme eksenine gre deiik blgelerde deiik deerlerdedir. Bu durum kaymalara ve buna bal olarak anmalara neden olur. Yivin yuvarlaklnn seimi, (genelde i bilezikteki yivin yuvarlaklk yarap, bilyeninkinin %104 olarak ve di bilezik yivinin yarap ise ok az byk seilir) ykn geldii alan ile kayma arasndaki ilikiyi ayarlayacak bir deerde olmaldr. Rulmanlarda malzeme seimi de ok nemli olup, genelde yksek karbonlu krom elikleri (SAE 52100) 58 ila 65 Rockwell C deerine varan sertletirilmelerden sonra kullanlr. Rulmann kullanm yerine ve tad yke bal olarak zel sl ilemler kullanlarak temas yzeylerinde i gerilmeler oluturulur. Yuvarlanma elemanlar genelde karbonlu eliklerden imal edilirler. Yzeyde oluan basma i gerilmeleri karbonlama srasnda oluur. Kullanlan tm rulman malzemeleri vakumda tutularak gazlar uzaklatrlr. Tasarmda rulmanlarn i ve di bileziklerinin ve yuvarlanma elemanlarnn rijit olmas ok nemlidir. Rulmanlardaki temas yzeyinde oluan gerilmeler, rulmann i bilezik, di bilezik ve yuvarlanma elemannda oluan deformasyon (sehim) ile dnme hznn ve yalamann bir kombinasyonudur. Bu durum rulman tasarm mhendislerinin elastohidrodinamik yalama alann kullanmalarn gerektirir.

Rulmanlarda imalat toleranslar olduka nemlidir. Bilyeli rulmanlarda, Anti Friction Bearing Manufacturers Association (AFBMA) nin Annular Bearing Engineers Committee (ABEC) si ABCE 1, 5, 7 ve 9 olarak drt deiik rulman kalitesi yaynlamtr. ABCE 1 standart kalite olup hemen hemen tm normal uygulamalarda kullanlr. Dier kalitedeki rulmanlar ise, daha iyi (sk) toleranslara sahiptir. rnein: delik ap 35 mm ila 50 mm arasndaki rulmanlar iin, ABCE 1 tolerans kalitesi kullanldnda delik tolerans 0.00000 inch ila -0.00050 inch arasnda deiirken, ABCE 9 tolerans kalitesi kullanldnda i delik tolerans 0.00000 inch ila -0.00010 arasnda deiir. Rulmann dier paralar ve boyutlar iin de buna uygun toleranslar, yine ayn grup (AFBMA) tarafndan yaynlanm olup, bilyeler iin RBEC standardn 1 ve 5 kalitelerinde yaynlamtr.

14.5 RULMANLI YATAKLARININ TAKILMASI

Genel uygulamalarda dnen makine elaman ile temas halinde olan rulman bilezii o makine elemann zerine sabitlenerek izafi hareketi nlenir. Tolerans kalitesine, yatak tipine ve byklne gre nasl taklaca belirlenir. rnein: ABEC 1 toleransndaki bir rulman da sabit bilezik tolerans 0,0005 inch olup dnen ring 0,0005 inch kesime yzeyine sahiptir. aft ve rulman yatak yeri iin imalat toleranslar genelde 0,0003 inch olarak ABEC 1 bilyeli rulman iin alnr.

Bilinmesi gerekir ki, toleranslarn biraz fazla olmas veya rulmann dzgn bir ekilde yatana ve ya afta veya her ikisine taklmamas durumunda, bilyeler ile i ve di ringler arasndaki tolerans deiir. Bilyeler ile yivleri arasnda (bilyeler ile i ve di bileziklerdeki yivleri arasnda) kesime yzeyleri oluur (bilyelerle yivler arasndaki tolerans azaltr) ve bu durum rulmann mrnn azalmasna neden olur.

Rulmanlar taklrken veya karlrken uygulanacak yk mutlaka sk gemi parann temas halinde olduu bilezie (i ya da di bilezie) olmaldr. Aksi durumda rulmana zarar verilebilir. Rulmann taklma durumuna bal olarak bazen i ya da di bileziklerden di bilezik soutularak ve i bilezik stlarak monte (yerine taklrlar) edilirler. Rulmanlarn taklmas ve karlmas konusunda ANSI ve AFBMA standartlarndan bilgi edinilebilir.

14.6. RULMANLARIN KATALO BLGLER Rulmanlar imalat kataloglarnda numara ile tanmlanrlar. Bu numaralar, rulmann tm boyutlarn, yk kapasitesini, takma koullarn, yalama ve alma koullarn verir. Tablo 14.1 de en ok kullanlan radyal bilyeli rulmanlarn, eik bilyeli rulmanlarn ve silindirik makaral rulmanlarn boyutlar verilmektedir. Genelde bu tip rulmanlarn delik aplar rulman numarasnn son iki rakamnn be katdr. rnein: L08 numaral rulman hafif ykler iin olup delik ap 40 mm ve rulman numaras 316 olan rulman ise orta derecede ykler iin olup delik ap 80 mm dir. Rulman numarasndaki numaralar ya da harfler rulman hakknda bilgiler iermektedir.

Tablo 14.2 ise rulmanlarn tayabilecei ykleri vermektedir. Burada deneyler iin uygulanan yk normalde ayn grup rulman iin uygulanann %90 nna karlk gelen sabit yk olup, rulman 3000 saat ve 500 rpm dnme hzyla altrlr. Bu deney sonucunda rulman yiv yzeylerinde yorulma grlmemesi gerekmektedir. Farkl rulman reticileri ayn rulman iin farkl yk deerleri verebilirler, onun iin katalogdan mutlaka kontrol edilmelidir.

ekil 14

14.7 R

Bilinen ABEC 1seer. maruz kyaparlarolarak adeeri rolmaz.

Dier dihzndanyksek uygulamkullanlisinin yaeer buhbileziinproblem1.25 x 1te de yuvarlanuygulam

Rulmanfazla ise

4.11 aft

RULMAN

bir rulman 1 kullanlr)

rnein: Eekalrsa (katar. Bu durumadlandrlr vrulman dne

ikkat edilmn ziyade, yhzlarda (rp

malarnda nr. Bylece alayc ile har metoduyn izgisel h

m karmada106 dir. DN birine, gresnma eleman

malarnda ru

n seiminde,e, rulman im

t ve Rulman

SECM uygulamas

), yalaycyer rulman sa

alog deerinm Birinell seve rulman derken geer

mesi gerekenzeydeki izpm) altrnemli bir fayalama itanm miyla yalany

hz 75 m/s van alr. Bdeeri, arp

s ile yalamnl rulmanlaulman imala

, eksen sapmmalats ile

n Yata K

iin mheny, kapatma abit durumd

nin zerindeertlik deneydnerken gse, yzeyde

n durum makzgisel hzdrlabilirler. Yaktr olup, iin gerekli oinimum oluyor ve plastve katalog dBundan anlapma ile ya

mada te ikiar iin DN datsyla kon

malar ve ya grlme

Ke Yara

ndis; rulmaa eklini (kapda iken (dne), bilyeler yyinin oluturrltl ale oluan uk

ksimum hzr. Bylece k

Yalama zeince ya, buolan ya filimur. ABEC 1 tik kafes le bdeerinin lan DN de

lamada ve yisine der. deeri 450,0nuularak aalama ekllidir.

ap

an tipini, tolpak ya da cnmyor) yyivlerinin irduu ukurmasna nekur tm ring

zdr. Buradakk rulmaellikle yksuhar eklindmi oluur fakalitesinde bilyeler bir

te biri kadaeeri (delik ya damlamRulmanlar

000 olarak aalnmas ger

lide gz n

erans kaliteonta) ve tem

ksek deerdine doru ra benzediiden olur. E

gi kaplayaca

aki hz snrlanlar bykek hzl rulm

de ya veya akat srtnmolan bir srbirinden ay

ar yk altndap (mm)

mas ile yaln en iyi aralnr. Ykseken DN de

ne alnmal

esini (geneldmel yk orade sabit ykok az girininden Biriner yk verandan, g

lamas dnmklere oranlaman sprey ya

meyi sonucural bilyeli ruyrlm ise, ida 3000 saaarp rpm) glama koullrtlarnda, bisek hz eeri belirleldr. Eer s

de ann ke nti nellik rilen rlt

me daha

u oluan ulman i t hibir genelde larnda irok

enir.

caklk

Rulmanalann bzaman i

Tablo 1

n boyutlar gbykl diinde herha

14.1 Rulm

genellikle ade etkili oluangi bir prob

manl Yata

aftn apnar. Bunlara iblem karm

ak Boyutlar

a gre seilmilaveten, rulmadan tay

r

mekle birliklmann gereyabilmelidir

kte, rulmannkli olan yk.

n yerletirilk de belli b

lecei bir

Tablo 1

14.1 in Devam

Tablo 1

14.1 in Devam

Tablo 1

14.2 Rulmmanl Yataak Kapasiteesi, C, 90x1106 %90 GGvenlikle DDnme m

mr

14.7.1 RULMANLARIN MR ARTLARI Genelde rulmanlarn gerekli mr katalogda belirtilenden daha farkldr. Palmgren bilyeli rulmanlarn mrn uygulanan ykn yaklak olarak nc kuvveti ile ters orantl olduunu ifade etmitir. Daha sonraki almalar gstermitir ki bu deer yuvarlanma elemanl yataklarda 3 ve 4 arasnda deimektedir. Birok imalat halen Palmgrenin deeri olan 3 bilyeli rulmanlar iin ve 10/3 ise silindirik makaral rulmanlar iin st olarak almaktadr. Burada 10/3 deeri her iki bilyeli ve silindirik makaral rulmanlar iin kullanmtr.

.

14.1

/.14.1 Burada;

C = Kapasite (katalogdan) oran (Table 14.2)

Creq = Uygulama iin gerekli C deeri LR = Kapasiteye karlk gelen mr (genelde 9 x 107 devir deeri alnr.) Fr = Uygulamadaki gerek radyal yk

L = Fr ykne karlk gelen mr veya uygulamadaki mr gereksinimi Rulmanlara kapasitesinin iki katnda ykleme yaplnca mr 10 kat azalmaktadr.

Farkl imalatlarn kataloglarnda farkl LR deerleri kullanmaktadr. Bazlar LR = 106 devir (dnme) olarak alrlar. Hzl bir hesaplama ile 106 devir temeline gre verilen mr deerleri ile karlatrmak iin Tablo 14.2 deki deerlerin 3.86 ile arplmas gerekir.

14.7.2 DAYANIKLILIK GEREKSNM Deneyler gstermitir ki, yuvarlanma elemanl rulmanlarn (zellikle bilyeli rulmanlarn) orta mr %10 luk yorulma arzas mrlerinin 5 katna eittir. Standart mr iin genelde L10 ile (bazen B10) kullanlr. Bu mr %10 arzaya karlk geldiine gre, ayn zamanda %90 arzalanmayan duruma karlk gelir ve bu %90 gvenilirlik deeri olur. Bylece, %50 gvenilirlik mr (orta mr), yaklak olarak %90 gvenilirlik mrnn be katdr. Rulman imalatlar genelde %90 dan daha yksek dayankllk deerleri iin tasarm yapmaktadrlar. Yorulma mrleri iin yaplan testlerde ayn imalat grubundan seilen rulmanlar kullanlmasna ramen test sonucunda normal dalm erilerine uymamaktadr. Genelde rulmanlarn yorulma karakteristii ekil 14.12 de grld gibi arpk bir dalm gsterir. Bu dalm W. Weibull tarafndan matematiksel forml ile ifade edilmi olup adna Weibull dalm denmitir. ekil 14.13 de grlen gvenli mr ayarlama faktr (life

adjustmformlsilindiridan byyerine k

ekil 14

14.7.3 E

Silindirisilindiriynde taiki tane amacyltanmaBilyeli rgelen mayndr yk, ykradyal rstandartsahip ol

ment reliabilnden retilik makaral yk) rulmankoyarsak;

4.12 Rulm

EKSENEL

ik makaral ik yuvarlanmayabildiklsilindirik m

la kullanlrasnda kullan

rulmanlar imr, bu ykve aadk as ya

rulmanlardat deerleri 1lan rulmanla

lity factors) en deerler rulmanlar i

nn mr Kr

man Yorul

L YKN E

rulmanlar ma elemanlleri ykn a

makaral rulmrlar. F manlrlar.

in, herhangklerin toplamda sralanma bal olaraa ykleme a15o, 25o ve 3ara ait denk

AFBMA nyardmylain geerlidr LR deerle

lma mr

ETKS ok dzgnarnn ular

ancak %20 sman aftlar

akaral rulm

gi deerdekmna eit ol

m denklemlak ekil 14.3snn dee35o olarak uklemler veril

nn yapt tea elde edilmdir. Verilen erinin bir so

.

Dalm

n olarak konrnda oluansini ekseneln yataklanm

manlar ise so

ki radyal yklan (karlklerle kullan3b de gstereri sfrdr. Buygulanr. Blecektir.

estler ve Wemitir. Bu fak

herhangi binucudur. Bu

.

ekil 14.13

nstrksiyon n srtnme kl ynde taymasnda haf

on derece y

klere () vek gelen) yknlarak hesaprilmitir. RaBilyeli yata

Burada sadec

eillbullun mktr hem bilir gvenilirlu katsaylar

Gvenili

yaplsalar vkuvvetleri nyabilirler. Bfif eksenel yksek eksen

e eksenel yk () ye karplanr. Rulmadyal yklnaklarda yce 25o lik y

matematik lyeli hem dlik deeri ir denklem

lirlik Katsa

ve yalansalnedeniyle raBu durumlayklerin ta

nel yklerin

klere () krlk gelen manlara uygn uygulandkleme asykleme acs

e in (%90 1 de

14.2

14.2

ays,

lar bile adyal ar iin nmas

karlk mrle

gulanan d nn sna

14.7.4 Standardeiimolup, bauygulanverilmi

Tablo 1

OK YKrt rulman ka

mleri (ok yaz durumlanan nominal olup, zel

14.3 Uyg

0.35

0.68

KLEME

apasitesi norklemeler) grda ise (kral yk uygulauygulamala

gulama Kat

0

10,

0

10,

rmal dzgngz nnde nk aft) okama faktrarda deneyi

tsays

0.35,

10,

0.68,

10,

n yk dalbulundurul

k yklemele kadar aim de nem

1 1.115

1.176

1 0.870

0.911

m altnda blmamtr. Ber sz konusartar. Tablo

mlidir.

0.35

0.68

belirlenmi Baz durumlsu olur. Bu o 14.3 de baz

olup, ani ylar iin bu ddurumda ru

az deer

14.3

14.4

yk doru ulmana rleri

14.7.5

Denklem

Buradakalnmalkullanl

Tablo 1

Genel odeerinidnmesarasnda

Problemalmakeksenel

Verilen1.2 kN v

stenen

ZET

m 2 de ye

ki soru, yukdr. Eer dabilir.

14.4 Uyg

olarak rulmain altnda al

si nedeniyle aki hz fark

m 1: Makinktadr. Ykyk 1.5 kN

nler: Rulmave eksenel y

n: Uygun rul

erine ve

karda veriledaha iyi bir k

gulama Ko

ann di bilelnr. Son za mr azalt mr hesa

ne iin seilekler hafif ve N olup uygu

an her gn 8yk = 1.5 kN

lman sein

ilave ed

en denklemlkaynak yok

ullarna G

ezii yke kamanlarda ymaya gerek

ab iin kulla

en rulman gorta iddettlama aclar

8 saat ve haN

niz.

dilirse aad

lerin kullanksa, Tablo 14

Gre Yatak

kar izafi hayaplan alk yoktur. Eanlr.

gnde 8 saatte ok etkis 0o ve

aftada 5 gn

daki denkle

.

.

lmas duru4.4 deki de

Tasarm

areket ediyomalar gster her iki r

t haftada 5 gi yapmakta 25o iin

n alyor, s

mler elde ed

munda L nerler belki

mrleri

or ise rulmatermitir ki, ring dnyo

gn, 1800 rpolup, radya

n uygun rulm

sabit yk ta

dilir.

n deeri nebu amala

ann mr kdi bilezii

orsa, iki ring

rpm le al yk 1.2 kNman seiniz

yor, radya

14.5

14.5

e olarak

katalog i gin

N ve z.

al yk =

ekil 14zm

Kabulle

D

Tablo 1alma kullanl

Standaralnp v

4.14 Rad

:

er: 1) %90

Denklem 14

1.51.2

4.3 den haf koullarnaarak alm

rt %90 gvee denklem 5

dyal ve Eik

gvenilirlik

4.3 ve 14.4

1.25

1.2 1 1.

1.2 1

fif ve orta dea karlk ge

ma artlarna

1800

enilirlik iin5b kullanla

. 2

k Bilyeli Ru

k,

den;

1 0.8

.115 1.51.2

0.870 1.51.2erecede okelen gvenlia karlk ge

30,000

n ekil 14.3 arak;

2.41.5 3

ulmanlar

870 0

0.35

52 0.68

k kuvvetler ii mr 30,0len mr a

60

den, Kr = 1

3290 10190 10

1 1.1

0.68

.

.

iin Ka = 1.000 saate olaadaki gib

1.0 ve tanm

. .

15 0.

5 alnr. Tabarak seilir.bi hesap edil

mlamadan LR

.35

.

blo 14.4 den Bu deer lir.

R = 90 x 106

n

6 devir

Tablo 1gelen ruTablo 1gelen ru

Problemrulmantahmin

Verilen

stenen

ekil 14Kabulle

zm

4.2 den radulmanlar sr4.2 den rad

ulmanlar sr

m 2: Radyan mrn %edin. Rulma

nler: Rulma

nler: a) ru

b) 30

4.15 Radya

er: 1) B

2) U

: 1) denklem

.

dyal rulman rasyla tablodyal rulman rasyla tablo

al temasl 21%90 gvenian ekil 14

an numaras

ulmann m

0,000 saat

al Rulman

Bilyeli rulma

Uygulama ka

m 14.5a;

1

1.81.5

iin rulmano 14.1 den Liin rulman

o 14.1 den L

11 numarallirlikle tahm.15 de gr

211, mr

mrn %90 g

mr iin g

ann mr y

atsays Ka =

1.2 1 1.1

.

3290 1190 1

n delik aplaL14, 211 ve n delik aplaL11, 207 ve

yatak, probmin edin, b)lmektedir.

30,000 saat

gvenilirlikl

venilirliin

ykn 10/3

= 1.5, Tablo

115 1.51.2

1.090

1010

.

ar 70, 55 ve307 olarak ar 55, 35 ve306 olarak

blem 1 deki) 30,000 saa

t

le tahmin ed

ni tahmin ed

gcyle ter

o 14.3 den

0.35

10 12.4

.

e 35 olup buseilir. Ace 30 olup buseilir.

uygulama iat mr iin

din,

din.

s orantldr

.

12.041.5

.

u aplara kasal rulman u aplara ka

iin seilmin gvenilirli

r. Denklem

arlk iin, arlk

itir. a) ini

14.5a.

2) Tekra

ekil 14NOTE:30,000 s

Problemyk %5dilimindRulman

Verilenoranlar

stenenzm

ekil 14Tablo 1C = 8.5

Denklem

ar denklem

3

4.13 den gv

: %90 gvensaat dir.

m 3: Bir tan50 lik zamande 7 kN olarnn B10 ve or

nler: 207 rur iin, Ka =

n: B10 ve orta

: Yk dal

4.16 Rad

4.1 den 2075 (LR = 90 x

m 14.5a dan

14.5a dan;

1800

3240 10

venilirlik %

nilirlikle rul

ne 207 numan diliminde rak zamanlartalama mr

lman, n = 11

alama mr

lmnn graf

dyal Rulma

7 nolu rulmax 106)

n;

30,000

90

%95 olarak b

lman mr

aral radyan3 kN, %30

a deimektrn bulunu

1000 rpm, y

r

fik gsterim

an ve Yk D

an iin delik

.

60

10 123.bulunur.

= 45920 sa

n bilyeli rulmluk zaman dtedir. Yk duz.

yk 3 kN, 5 k

mi

Deiimi k ap bulun

; ;

,

.06

.

aat, %95 gv

man 1000 rpdiliminde 5

dzgn olar

kN ve 7 kN s

nur ve Tabl

Ka = 1 ve %

.

venilirlik ile

rpm hzyla kN ve %20ak dalm

srasyla %

o14.2 den a

%90 gveni

e rulman m

dnyor. R0 lik zaman olup Ka =

%50, %30 ve

ayn rulman

ilirlik iin K

mr =

Radyal

1 dir.

e %20

n iin,

Kr = 1.0

1.0 1.0.

.

a. 3 90 10 8.53 .

b. 5 90 10 8.55 .

.

c. 7 90 10 8.57 .

.

Rastgele ykler iin Yorulma mr forml:

.

1

1

Burada; n belli bir zamandaki devir says, N belli bir zamandaki devir saysna karlk gelen mr (ykleme says), X dakika olarak operasyon zaman,

1

5002886 10

300526.8 10

200171.8 10 1

524,436min veya

Orta mr yaklak olarak () mrnn be kat kadardr. Bylece orta mr 43,703 saattir. NOTE: Averaj mr ise orta mrn yaklak be kat olduu deneylerle ispat edilmitir.

14.8 RULMANLARDA YALAMA Rulmanlarda temas yzeyleri yuvarlanma ve kayma gibi izafi hareketler yaparlar. Gerekte hareketlerin nasl olduunu anlamak ok zordur. Eer kayma yzeyinin izafi hz yeteri kadar yksek ise hidrodinamik yalama oluur. Tamamen dnme hareketi olduunda (kayma yok) ve yalayc yzeyler arasna uygulanrsa Elastohidrodinamik yalama (EHD) gerekleir. Buna rnek olarak dililerin di temas, rulmanlar ve kam millerindeki kam yzeyleri verilebilir. Rulmanlarda iki yzey arasna skan ya filminde ok yksek bir basn oluur. Viskozite basnla eksponenil olarak artndan, yzeyler arasna skan yan viskozitesinin ok fazla artmasna sebep olur. Bu sebepten dolay, kontak blgesine giren ve kontak blgesinden kan yadaki viskozite deiimi, souk asfalt ile ince makine yann viskozite fark kadar olduu deneylerde gzlenmitir.

Rulmanlarn yalanmasnn nedenleri: 1. Kayan ve dnen yzeyler arasnda ya filimi oluturmak iin. 2. Scakln yaylmasn ve uzaklatrlmasn salamak iin. 3. Yzeyleri korozyondan korumak iin. 4. Yabanc maddelerin rulmana giriine engel olmak iin.

nce ya ya da gres den herhangi birisi yalama amal kullanlr. Aada yalayc seme koullar verilmitir. Yalayc olarak ince ya seme koullar:

1. Scakln yksek olduu durumlarda, 2. Hz yksek olduu durumlarda, 3. Ya szdrmazlnn uyguland durumlarda, 4. Rulmann gresle yalanmasnn uygun olmad durumlarda, 5. Rulmann ana yalama sisteminden yalanmas durumunda (dier makine paralar da

bu sistem tarafndan yalanr). Yalayc olarak gres ya seme koullar:

1. Scaklk 200 oF dan fazla olmad durumlarda, 2. Hz dk olduu durumlarda, 3. Dardan gelen yabanc maddeler iin fazladan nlem alnmas gereken durumlarda, 4. Rulman kapann veya contasnn kullanlmas gereken durumlarda, 5. Uzun sre herhangi bir bakma ihtiya duymadan kullanm gereksinimlerinde,

14.9 RULMANLARIN EKSENEL YK TAIYABLEE UYGUN MONTAJ EKL malatlar el kitaplarnda (kataloglarnda) geni olarak rulmanlarn kullanm alanlarn ve birletirilmelerini izah etmilerdir. Burada sadece eksenel yk tayan rulmanl yataklarn birletirilmesindeki temel prensiplerden bahsedeceiz. ekil 14.17 ve 14.18 iki ayr birletirme prensibini gstermektedir. Makine parasna direk etki eden eksenel yk olmasa bile, alma srasnda titreimlerin, yerekiminin ve baka etkilerin oluturabilecei eksenel kuvvetler gz nnde bulundurulmaldr.

ekil 14

ekil 14Prensip karlanve sa tnedeniybirletirkarlameksenel

ekil 14bu bolubraklmkullanl

4.17 Her

4.18 Sold

olarak her bnmaldr. etaraftaki rulmyle hibir rurilmi paramasna ram

yk tama4.17 de gruk termal ge

mtr. Genemyor sorus

r Bir Rulma

daki Rulma

bir ynde eekil 14.17 deman ise sa

ulman dier larn sol tar

men, sa taraaz.

ld zerenlemeler lde, neden hsuna, kullan

an Sadece B

an Her ki Ytki eden ekseki birletiri tarafa dortarafa doru

rafndaki rulaftaki rulma

re rulman kasonucunda her iki yndnlmal dem

Bir Ynde

Ynde Eks

senel kuvveilmi paralru olan ekseu olan ekselman her ikan Yatann

apa ile ruloluacak y

de gelen eksmek doru ve

Eksenel Ku

senel Kuvve

et sadece velarda, sol taenel yklerinel ykleri

ki ynde geln iinde her

lman arasnklemelerdesenel yklere pahal bir

uvvet Kar

et Karlyoe sadece bir araftaki rulmi tarlar. mtamazlar. en eksenel yr iki yne ka

nda az bir boen rulmanlari tamak icevap olur.

lyor

or

rulman taraman sol tarafmalat ekli ekil 14.18

ykleri kayabildiin

oluk mevcuar korumakin iki rulm. Burada af

afndan fa doru

8 deki

nden

ut olup, k iin

man ft

zerindeolmaldtercih edgenlemrulmanl

Problemtayan B noktadoru ruVerilen

stenen

zm

Yukard

e bulunan rudr. Bu art dilmelidir. E

meler sonucularn mrn

m 4: ekildara (gerdirm

alarndan yaulman se.

nler: n = 35

n: Rulman s

: ncelikle

1200 daki iki denk

ulmanlar arsalamak hEer bolukunda bile run azalmas

de grldme) kasnaaltaklanmt

50 rpm, Yk

ecimi

rulmanlara

0 klemden;

rasndaki mehassas imalaklar uygun oulmanlar ana direk etk

gibi, zinci bir aft zetr. Gnde 8

= 1200 lb,

a gelen ykl

1.75 .

esafe, rulmaat gerektirdolarak ayarlr eksenel ytki eder.

irle hareket erine monte

8 saat ve haf

200 serisin

ler hesaplan

12002.5.

an yataklardii iin mallanmaz ise, yklenme il

ettirilen ve e edilmi veftada 5 gn

nden rulman

nmaldr.

0

ndaki mesaliyeti fazla oaz bir miktae kar kar

350 rpm dee iki 200 seralmaktad

n

.

afe ile ayn olur fakat yardaki sl ya kalr, bu

evirde 1200rili rulman idr. 200 seri

ine de

u da

0 lb yk ile A ve isinden

Tablo 14.4 den %90 gvenilirlik ve gnde 8 saat ve haftada 5 gn alma koulu ile 30,000 saat seilir. Ayrca tablo 14.3 den uygulama faktr ise Ka = 1.1 seilsin ve ekil 14.13 den %90 gvenilirlik iin Kr = 1.0 olarak alnr.

B noktasndaki rulmana gelen kuvvet daha fazla olduundan rulman seimi B noktasndaki rulman iin yaplr.

.

Burada dr.

350 60 30000

. 1714.31.1 630 10

1.090 10

. ,

Tablo 14.2 kullanlarak delik ap 65 mm olan rulman seilir. Bu deer kullanlarak Tablo 14.1 den 213 nolu rulman bu uygulamadaki her iki rulman iin seilmi olur.