Rulman nedİr ?

[Teknik Adam]

Rulman günümüzde en çok kullanılan makine elemanlarının başında gelmektedir. Temel olarak yuvarlanma hareketi sağlayan bir yatak görevi görür. İç ve dış bileziklerin arasında bulunan bilyeler vasıtası ile sürtünme kuvveti minimumda kalarak dönme hareketi ve yük taşıma işlemi yapılmış olur. Kullanım alanları çok geniştir. Dolayısı ile çok farklı ebatlarda üretilebilirler.

Rulman Çalışma Prensibi

Dünya’daki ilk rulman üretici firma Schaeffler firmasına bağlı FAG firmasıdır. Ancak, konu ile ilgili ilk patent Philip Vaughan tarafından 1794 yılında alınmıştır.
Rulman, günümüzdeki makinelerin bir çoğunda dönme hareketlerinin birbirine bağımlı olduğu parçaların bağlanmasında kullanılmaktadır. Rulman kullanımı bu dönen parçalar arasındaki kuvvetin ve yükün aktarılmasını sağlamaktadır. Tabi ki, bilyeler vasıtası ile meydana gelen yuvarlanma hareketi, sürtünmeyi minimumda tutmaktadır. Böylelikle enerji kaybı minimum seviyelerde bir güç aktarımı söz konusu olur. Rulman, yüksek teknoloji ve hassasiyet ile üretimi yapılan bir makine elemanıdır. Toleransları çok düşüktür.
Aşağıdaki şemada İngilizce olarak hazırlanan ve rulman parçalarını daha rahat anlamanızı sağlayacak tanımlar mevcuttur.

Rulman Komponentleri

Üstteki resimde en soldaki rulmanın komple bir yandan kesidi görülmektedir. ” Seal “ olarak belirtilen parçalar ( 2 adet ) rulmanlarda sızdırmazlık sağlamak için konmaktadır. Sızdırmazlık konusu rulman için çok önemlidir. Çünkü devamlı çalışan bu parçaların içerisine girebilecek toz ya da talaş, makine içerisine de girerek parçaların hasar görmesine neden olabilmektedir.
” Outer Ring “ denilen parça rulmanın en dış katmanında bulunan dış bilezik, ” Inner Ring ” ise, iç kısımdaki iç bileziktir. ” Rolling Elements “, iç bilezik ile dış bileziğin birbirleri üstünde kaynamalarını sağlayacak parçalardır. Bu parçalara bilye adı verilmektedir. ” Cage “ ise, tam Türkçe karşılığı kafes olan parçalar olup, bilyeler kafesteki oyukların içerisine yerleştirilmektedir.

Makine parçalarının bağlantılarında rulman kullanımının avantajları aşağıdaki şekilde sıralanmaktadır ;

• Çok düşük sürtünme kuvveti
• Düşük sürtünme kuvveti sayesinde düşük sıcaklık kullanımı ve minimum enerji kayıpları
• Yedek parça olarak çok kolay bulunmaları ve değişimlerinin kolay ve hızlı olması
• Makine parçaları içerisinde az yer kaplaması.

RULMAN ÇEŞİTLERİ NELERDİR ?

Rulman çeşitleri temel olarak 2 farklı grupta incelenmektedir. Bunlardan ilki Radyal Rulmanlar, diğeri ise Eksenel Rulmanlardır.
Bir çok kitapta ve internet ortamında konu ile ilgili karışık bilgiler olmasına rağmen, en basit anlatım ile temel olarak radyal rulman, kuvvetin yatak eksenine dik etki ettiği, eksenel rulmanlarda ise, kuvvet yatak eksenine paralel etki ettiği rulman tipleridir.
Ancak, günümüzde bir çok rulman bu her iki kuvvete de karşı koymak durumundadır. Kendi içlerinde birden fazla çeşidi vardır. Bu çeşitler genellikle karşı koymak durumunda olduğu yüklere göre sınıflandırılır. Örnek olarak; sadece radyal yüklere maruz kalan silindir ya da iğne makaralı tipler, radyal yük ile beraber eksenel yüklere de maruz kalan konik makaralı tipler bulunmaktadır.
Her iki kuvvete de maruz kalarak çalışan tiplerde, bilyalar ya eğik yerleştirilmeli ya da sistemdeki makara konik seçilmelidir. Buradaki temel amaç yuvarlanma elemanlarının iç ve dış bileziklere daha önceden belirlenen bir açı ile temas etmesidir. Belli bir açı ile temas olduğu için bu tip parçalara açısal rulmanlar da denilmektedir.

KULLANILAN MALZEME ÖZELLİKLERİ NELERDİR ?

Yazımızın başında belirttiğimiz gibi bu parçaların kullanıldıkları yerler makinelerin dönen kısımlarının birleşim yerleridir. Ağır yükler altında çalışabilirler. Tek bir parçanın bozulması makineyi işlevsiz kılabilir. Bu nedenle rulmanlar özel malzemelerden imal edilmelidir. Çünkü parçaların kullanımında yüksek dayanıklılık söz konusudur.
Yüksek mukavemet gerekliliği ( çekme ve akma mukavemeti ), vibrasyon, aşınma gibi koşullar altında uzun süreler çalışmalıdır. Kullanılan çelik tüm Dünya tarafından kabul edilen ve Avrupa Normlarına göre ( EN ) 100Cr6 olarak belirlenen bir çelik türüdür.
Rulman çeliklerinde karbon miktarı yüksek tutulur. Bunun nedeni ısıl işlem ile sertleştirilebilir olmasıdır. Karbon miktarı yaklaşık olarak % 1 civarında seçilir. Bunun sayesinde yapılan tavlama işlemi ile martenzit yapı elde edilir. %1.40 – %1.60 arasında da krom elementi bulunmalıdır. Krom elementi bilindiği gibi korozyon dayanımı sağlayan başlıca element olduğu gibi, ayrıca malzemelerin aşınmaya karşı dayanımını da sağlamaktadır.
Bu çelikler yüksek mukavemet özellikleri göstermesi için sadece döküm yolu ile üretilmezler. Dökümden sonra dövme işlemlerine tabi tutulurlar. Bildiğiniz gibi dövme işlemi neticesinde dökümden elde edilen mukavemetten daha yüksek dayanımlar elde edilmektedirler. Bu nedenle bu çeliklerin tane yapıları ancak dövme ile istenilen özelliklere sahip olurlar.
Not : Rulmanlarda kullanılan bilyeler çelikten imal edilebileceği gibi yüksek dayanıklı seramik ya da plastik parçalardan da imal edilebilirler. Ancak, plastik parça kullanımı yüksek sıcaklıklar için uygun değildir.

RULMAN ÇELİĞİ ÖZELLİKLERİ NELERDİR ?

ASTM A295 standardı rulman çeliklerinin özelliklerini belirlemektedir. Bu standarda göre kabaca özellikler aşağıda listelendiği gibidir ;

• Oda sıcaklığında yüksek sertlik değerleri ( 60-65 HRC )
• Yüksek karbon ve krom oranları ( krom oranı paslanmaz çeliğe oranla düşüktür. )
• 120 santigrat dereceye kadar kullanım sıcaklıkları
• Uygun maliyet
• Yüksek çekme ve basma mukavemetleri
• Uzun çalışma ömrü
• Yüksek akma dayanımı sayesinde kalıcı şekilde değiştirmeye karşı yüksek direnç.

Rulman çeliklerinden kullanım esnasında tam verim elde edilebilmesi için yağlama kesinlikle yapılmalıdır. Kullanılan yağlar gres ya da sıvı yağ olabilir. Yağların, sadece parçaların daha rahat çalışmasını değil, aynı zamanda yüksek sıcaklıklarda daha kolay ısı transferi, tozların makine içerisine girmesinin engellenmesi ve sızdırmazlık gibi işlevleri de bulunmaktadır.
Çalışan sistemler otomatik bir şekilde dışarıdan bir pompa aracılığı ile yağlanabileceği gibi, daldırma ve sıçratma yöntemleri ile de yağlanabilmektedir. Daldırmalı sistemde, çalışan rulman bir yağ banyosu içerisine kısmi olarak daldırılarak çalışır ve yağlama işlemi bu şekilde sağlanır. Ayrıca, makine durdurulup rulman çıkarılarak parçalar arasına manuel olarak yağ sürme işlemi de yapılabilir.

KULLANIM ALANLARI NELERDİR ?

Dünya’da sayısız kullanım alanı bulunan rulmanlar makine parçaları içerisinde çok önemli bir konuma sahiptir. Özellikle dönen parçaların birbirlerine bağlandığı neredeyse bütün parçalarda kullanılmaktadır. Aşağıdaki liste çoğaltılabilir.

• Otomobillerdeki tekerlek bağlantıları ve akslar
• Bisiklet tekerlekleri ( Jantların merkezde sabit bir eksen etrafında dönmesini sağlar. )
• Rüzgar ve Gaz türbinleri
• Elektrik motorları
• Vinçler
• İçten yanmalı motorlarda bulunan krank milinin bağlantıları
• Vites kutuları
• Konveyör hatları
• Pervane ve Fanların bağlantıları
• Dişçilik uygulamaları
• Tamburlar ( Çamaşır makinesi )
• Teleskop ve mikroskopta kullanılan döner kısımların bağlantıları

DİNAMİK VE STATİK YÜKLEMELER

Rulmanlar kullanıldıkları makineler ve makinelerin çalışma koşullarına bağlı olarak dinamik ve statik yüklere maruz kalabilirler. Parçalar çalışırken yuvarlanan bilyeler ile bilezik yüzeyleri arasında kuvvetler oluşmaktadır. Oluşan bu kuvvetleri malzemelere yüzey basıncı uygulamaktadır. Rulmanlar çalışırken meydana gelen bu değişken yükler dinamik yük olarak adlandırılırlar.

Dinamik yüklemeler neticesinde malzemelerin yüzeylerinde yorulma meydana gelebilir. Yorulma oluşmasının temel nedeni, oluşan gerilmelerin değişken olmasıdır. Yorulmaya bağlı olarak aşınma ya da ilerleyen aşamalarda malzemenin kullanılamaz hale gelmesi kaçınılmaz olur.

Bu gibi durumların önüne geçilmesi için ömür hesabı yapılır. Böylelikle çalışma periyodu bilinen bir parçanın ortalama ne kadar süre içerisinde yenisi ile değiştirilmesi gerektiği öngörülür ve planlamalar da bu öngörülere göre yapılmalıdır.
Statik yüklemelere bakıldığında ise, adından da anlaşılacağı üzere durağan yüklerden bahsedilmektedir. Durağan yükler makinelerin çalışmadığı zamanlarda parça üzerine etkiyen yüklerdir.

Örnek olarak bir aracın park halindeki hali ya da rüzgar türbininin rüzgar yokken pervanesinin durağan hali, rulmanlara statik bir kuvvet uygular. Uygulanan kuvvet yine bilyelerin bileziklere uyguladığı kuvvettir. Ancak buradaki fark yükün statik olmasıdır. Statik yüklemelerde yorulma meydana gelmez ancak; malzeme üzerinde ezilmeler oluşabilir. Statik yüklemelere verilebilecek bir diğer örnek ise, makinelerin çok düşük devirde çalışmasıdır. Çok düşük devir sayıları dinamik yük olarak kabul edilmez.
Rulmanlarda ömür hesabı yaparken hem dinamik hem de statik yükler hesaba katılmalıdır.

[cnbx42]

Merhaba bir müşterime yazdığım makalemden kısa bir bilgi vermek isterim. Yeni konu mu açmam gerekiyor bilemediğim için makalemin giriş bilgisini paylaşmak istedim İçeriğe ulaşabilmek veya forumu aktif kullanabilmek için öncelikle GİRİŞ yapmalısınız, Üye değilseniz KAYIT olmalısınız
veya aradığınız konu hakkında ElektroBLOG sayfalarımızdan arama yapabilirsiniz İsterseniz Rulman ile alakalı bilgileri paylaşabilirim.

Bir makaralı rulman sisteminin bir başka avantajı, çoğu geleneksel sistemden daha sessiz olma eğiliminde olmalarıdır. Silindirler daha özgürce hareket edebilir ve bölgedeki diğer ekipmandan etkilenmez. Ayrıca, hareketli parçaların olmaması nedeniyle, bir sistemin hızı daha hızlı ve daha tutarlıdır. Ayrıca, yüklerin daha ağır olmasının beklendiği uygulamalar için daha iyidirler.

Konik makaralı rulman, her boyuttaki yükün taşınması için etkili bir sistemdir. Bu avantajlar, onu vinçler, madencilik ekipmanı, ormancılık ekipmanı ve kızak ve kamyon kontrol sistemleri gibi sorunsuz bir çalışmanın istendiği çeşitli uygulamalar için mükemmel bir seçim haline getirir. Belirli bir uygulama için konik makaralı bir rulman sistemi seçerken, uygun bileşenlerin mevcut olduğundan ve sistemin tüm ihtiyaçlarınızı karşıladığından emin olmak önemlidir.