RULMAN ÖMRÜNÜN BELİRLENMESİ

4. RULMAN ÖMRÜNÜN BELİRLENMESİ

Dizayn edilen bir sistemde yük büyüklükleri nedeni ile bir şaft çapı ortaya çıkar ve o çapa uygun  olarak bir rulman seçilir. Seçilen rulmanın ömrünü devir sayısı, çalışma şartları, kullanılan yağ, bilya boşlukları, eksenel ve radyal yükler belirler. Rulman ömrü yıl olarak değil toplam kaç milyon devir (L10) yapabileceği ile ölçülür.

Rulman ömrü belirlenmiş rulman tipine göre farklı yöntemlerle hesaplanır. Bu yöntemlerin ne olduğu ilgili rulman katalog sayfalarında belirtilmektedir. Burada bir örnek ile ömür hesabının nasıl yapıldığını anlatmaya çalışalım. Bu örnekte SKF katalogunda verilen değerler referans olarak alınmıştır.

Sitemden gelen yükler nedeni ile ortaya çıkmış şaft çapı d=40 mm olsun

Radyal yük  Fr= 7000 N

Eksenel Yük Fa = 2470 N

Devir sayısı: 3000 rpm

Kullanılacak yağ: ISO VG 46

Sistemde radyal yükle beraber onun yaklaşık 30% si oranında eksenel yük olduğu için oynak makaralı SKF 22208E kod numaralı rulman seçilmiş olsun. İlgili katalog sayfasından;

SKF 22208E

d= 40 mm,

D=80 mm

B= 23 mm.

Dinamik yük sayısı (C)= 89,700 N

Statik yük sayısı (C0) = 98,000 N

Yorulma yük limiti Pu=10,600N

e= 0.28

Y1= 2.4

Y2= 3.6

Önce verilen eksenel yükü bu rulman kaldırabilirmi? kontrol edelim.

Oynak makaralı rulmanlarda kabul edilebilir eksenel yük  Fap=3*B*d= 3*23*40 = 2760N

Fa < Fap  olmalı.  2470 N < 2760 N  aranan şart sağlanıyor.

Fa/Fr  < e ise  P= Fr+Y1*Fa

Fa/Fr  > e ise  P= 0,67*Fr+Y2*Fa 

Fa/Fr=7000N/ 2470N  = 0.35> e=0.28 => P=0.67* Fr + Y2* Fa

Burada P: Eşdeğer dinamik yatak yükü olup ömür hesabının ana parametresidir.

P=0.67* 7000+ 3.6*2470

P=13,582 N

L10= (C/P)3,33

L10= (89,700/13,582)3,33

L10=540 milyon devir

Burada L10 milyon devir cinsinden rulmanın kaç devir yapabileceğini gösteren parametredir.

 ŞEKİL 6

Devir cinsinden hesaplanan ömrü saate çevirmek mümkün. Ancak bu durumda gözardı edilmemesi gereken şey rulmanın sürekli aynı devir sayısında dönmesi ve dönmenin kesintisiz devam etmiş olması durumunda elde edilen sonucun doğru sonuç olabileceğidir.

Rulman ömrünü saat cinsinden belirten parametre L10h olarak gösterilir.

L10h= (1,000,000* L10 )/ (60* N)

Seçtiğimiz rulmanın  3000 rpm de hiç durmadan döneceğini kabul edersek

L10h= (1,000,000* 540)/ (60* 3000) = 3.000 saat rulman dönebilme süresi.

Bu değer bu günkü rulmanlar için oldukça kısa bir ömre eş değerdir (3,000 saat=yaklaşık 4 ay).

Halbuki bir SKF rulman bu ömrün yaklaşık 15-20 katını sağlamaktadır. Bu nedenle SKF ürettiği rulmanlar için yeni bir ömür teorisi denklemi geliştirdi. Buna göre rulmanın bilya boşluğu, yağlanma durumu, güvenirlik (a1) kriterleri ile birlikte yukardaki formüle SKF rulmanları için kullanılacak bir katsayıyı (aSKF) çarpan olarak hesaba katmak gerekmektedir. Buna göre

SKF rulmanları için yeni ömür hesabı (Lnna ) = a1* aSKF* L10

Güvenirlik katsayısını katalogdan 90% güvenirlik için alırsak (Bkz. Şekil 5)

a1=1 kabul edebiliriz ( Güvenilirlik arttıkça katsayı azalmaktadır.)

SKF için katalogda makaralı rulmanlar için verilen diyagramı kullanmamız gerekir.

Bu diyagramı kullanabilmek için yatay eksendeki ɳc*( Pu/P) değerini ve K eğrilerinden hangisini kullanacağımıza karar vermemiz gerekmektedir.

ɳc kullanılan yağın temizlik katsayısı olup çok temiz yağlar için ɳc=1 alınır. (Bkz. Şekil 6)

(ɳc * Pu/P) = 1* 10,600/13,582 = 0.78

K= ν / ν1

ν: seçilen yağın viskositesi olup ISO VG 46 için bu değer tablodan 46 mm2/ s olarak bulunur.

ν1 : Rulmanın devir ve ortalama çap diyagramından bulunur. (Bkz. Şekil 7)

dm=(d+D)/2

dm = (40+80)/2= 60mm.

dm= 60 mm ve  3000 rpm de  ν1= 12 olarak tespit edilir

K= 46 / 12 = 3.8 ve (ɳc * Pu/P)=0.78 değerleri ile diyagramdan(Bkz. Şekil 8)

aSKF =20  olarak bulunur.

(Lnna ) = a1* aSKF* L10 = 1*20*540 = 10,800 Milyon devir olarak bulunur.

Bu değeri 3000 rpm için saate çevirirsek

Lnnah= (1,000,000* L10 )/ (60* N)

Lnnah= (1,000,000* 10,800 )/ (60* 3,000)= 60,000 saat= yaklaşık 7 yıl bu rulmanın belirtilen şartlarda hiç durmadan çalışabileceğini tespit etmiş oluruz.

  

Yukarıda vermiş olduğumuz ömür hesabını SKF sitesindeki hazır programdan alabilirsiniz. Ancak önce SKF sitesine üye olmanız gerekmektedir.

Üye olduktan sonra aşağıdaki köprüden ömür programına ulaşabilirsiniz.

http://webtools.skf.com/BearingSelect/frames_main.jsp?action=first&lang=en&unit=null&parentWindow=main