Dikey millerde eksenel bilyalı rulmanlar radyal yükleri taşıyabilir mi?

Hayır. Standart eksenel bilyalı rulmanlar radyal yükleri değil, eksenel yükleri taşımak üzere tasarlanmıştır. Dikey bir mile monte edilmeleri bu sınırlamayı değiştirmez. Milin ve bağlı bileşenlerin ağırlığını taşıyabilirler; ancak yanal kuvvetler için ayrı bir radyal rulman veya birleşik yükler için tasarlanmış bir rulman düzenlemesi gerekir.

Bu ayrım önemlidir; çünkü dikey bir mil, önemli yanal kuvvetlere maruz kalmasına rağmen basit bir eksenel rulman uygulaması gibi görünebilir. Kayış tahrikli dikey bir mikser buna iyi bir örnektir: yer çekimi mil boyunca aşağı yönde etkili olurken kayış gerginliği mile yanal yönde kuvvet uygular. Her iki yük aynı anda mevcuttur, ancak rulman tertibatından geçerken farklı yük yolları izlemeleri gerekir.

Bu nedenle sorulması gereken asıl soru, eksenel rulmanın mili taşıyıp taşıyamayacağı değildir. Asıl soru, destek düzenlemesinin bir rulmandan geometrisinin izin vermediği bir işi beklemeden, çalışma sırasındaki tüm kuvvetleri taşıyıp taşıyamayacağıdır.

Dikeylik, yönelimi belirtir; yük koşullarının tamamını değil

Eksenel kuvvet, milin merkez çizgisine paralel etki eder. Radyal kuvvet ise bu çizgiye dik yönde etki eder. Dikey bir milde, merkezlenmiş rotorun ağırlığı genellikle eksenel yüke katkıda bulunur. Ancak milin yönelimi; kayış kuvvetleri, dişli tepkileri, hidrolik kuvvetler, kaplin tepkileri veya rotor dengesizliği hakkında çok az bilgi verir.

Dikey bir pompayı ele alalım. Dönen grubun bir ağırlığı vardır; ayrıca çark hidrolik eksenel kuvvet oluşturabilir ve belirli çalışma koşullarında radyal kuvvetler meydana gelebilir. Pompanın tasarımına ve çalışma noktasına bağlı olarak net eksenel kuvvet artabilir, azalabilir veya yön değiştirebilir. Yalnızca grubun ağırlığına göre rulman seçmek, gerçek çalışma koşullarının önemli bir bölümünü göz ardı eder.

Mil ucundan taşan bir kasnak, başka bir karmaşıklık daha yaratır. Kasnağın yanal kuvveti, rulman tepkilerinin yanı sıra bir eğilme momenti de oluşturur. Kasnak ile en yakın destek arasındaki mesafe ve rulmanların birbirine olan uzaklığı bu tepkileri etkiler. Dışarıdan etkiyen orta düzeyde bir yanal kuvvet, her rulmanda mutlaka orta düzeyde yük oluşacağı anlamına gelmez.

Rulmanları seçmeden önce mili, destek noktalarını ve uygulanan kuvvetleri şematik olarak gösterin. İlk çalıştırma, durdurma ve öngörülebilir anormal koşulları da hesaba katın. Bu basit çalışma, yalnızca eksenel rulmana dayalı bir çözümün neden yetersiz olduğunu çoğu zaman ortaya çıkarır.

Eksenel bilyalı rulmanlar neden radyal kılavuz olarak kullanılamaz?

Geleneksel tek yönlü bir eksenel bilyalı rulman; bir mil rondelası, bir gövde rondelası ve bunların arasında yer alan bilye-kafes grubundan oluşur. Yuvarlanma yolları, kuvveti bir rondeladan bilyeler aracılığıyla diğer rondelaya eksenel yönde aktaracak şekilde düzenlenmiştir.

Bu düzen, yuvarlanma yolları mil çevresindeki radyal yükleri destekleyen radyal bilyalı rulmandan temelde farklıdır. Eksenel rulmanın kafesi, bilyeler arasındaki mesafeyi korur ve onları yönlendirir; radyal mil desteğinin yerini tutmaz. Rondela deliği ile yakındaki bir bileşen arasındaki temas da kabul edilebilir bir yanal yük yolu olarak değerlendirilmemelidir.

Eksenel rulman yanal hareketi kısıtlamaya zorlanırsa, tertibatta temasın yer değiştirmesi, sürtünme, dengesiz yükleme ve kafes hasarı görülebilir. İlk olarak hangi parçanın arızalanacağı; geçmelere, boşluklara, hıza ve çevredeki yapıya bağlıdır. Hemen arıza meydana gelmemesi, bu düzenlemenin uygun olduğu anlamına gelmez.

Standart eksenel bilyalı rulmanlar için genel olarak geçerli bir “izin verilen düşük radyal yük” yüzdesi yoktur. Eksenel yük değerinin bir bölümünü alıp izin verilen radyal yük olarak kullanmayın. Üreticinin özel dokümantasyonu farklı bir çalışma koşuluna açıkça izin vermediği sürece, tasarım amacıyla radyal yük kapasitesini yok kabul edin.

Küresel oturma rondelası bu kuralı değiştirmez. Uygun tasarımlarda, başlangıçtaki bazı oturma hizasızlıklarını karşılayabilir. Ancak eksenel bilyalı rulmanı birleşik yük taşıyan bir rulmana veya önemli mil sehimleri için kılavuza dönüştürmez.

İşlevsel bir dikey mil düzenlemesinde yük yolları ayrılır

Yükler ve hızlar uygulamaya uygunsa, ayrı bir eksenel rulman eksenel kuvveti taşırken radyal rulmanlar mili kılavuzlayabilir. Böylece eksenel rulmanın görevi açıkça tanımlanır: milin eksenel kuvvetini gövde omzuna veya uygun şekilde tasarlanmış başka bir desteğe aktarmak.

Radyal rulmanlar yanal konumu kontrol eder ve dış kuvvetler ile eğilme momentlerinden kaynaklanan tepkileri taşır. Rulman sayısı ve aralıkları; mil rijitliğine, mil ucundan taşan bileşenlere, hizalama gereksinimlerine ve çalışma hızına bağlıdır. Uzun bir milde, eksenel rulmanın yanına yerleştirilen tek bir radyal rulman her zaman eksiksiz bir çözüm oluşturmaz.

Daha az göze çarpan görev ise milin eksenel konumunu kontrol etmektir. Birden fazla rulman, her biri mili eksenel yönde konumlandırmaya çalışacak şekilde istemeden sıkıştırılırsa, ısıl genleşme hesaplamada hiç öngörülmemiş iç yükler oluşturabilir. Tasarımda, milin eksenel konumunu hangi rulman düzenlemesinin belirlediği ve gerekli genleşme veya yer değiştirmenin nerede karşılandığı tanımlanmalıdır.

Derin oluklu bilyalı rulmanların radyal kılavuzluk sağladığı durumlarda bu konuya özellikle dikkat edilmelidir; çünkü bu rulmanlar eksenel yük de taşıyabilir. Omuz, geçme ve boşluklar bilinçli şekilde seçilmezse, ayrı eksenel rulmana aktarılması amaçlanan yükü üstlenebilirler. Yük paylaşımı, montaj toleranslarına bırakılmamalı; mühendislik esaslarına göre tasarlanmalıdır.

Eksenel yükün yönü değişirse ne olur?

Tek yönlü eksenel bilyalı rulman, yalnızca tek yöndeki eksenel yükü taşır. Yer çekimi normal çalışma sırasında rulmana yük bindirebilir; ancak yukarı yönlü bir proses kuvveti bu yükü azaltabilir veya dönen grubu amaçlanan desteğinden kaldırabilir.

Çift yönlü eksenel bilyalı rulman, her iki yöndeki eksenel yükleri karşılayabilir; ancak yine de radyal yük kapasitesi sağlamaz. Dolayısıyla eksenel yükün yön değiştirmesi, radyal kılavuzluk ihtiyacını değil, eksenel destek gereksinimini değiştirir. Seçilen rulmanın talimatlarına göre eksenel boşluk, minimum yük ve ön yükleme düzenlemeleri kontrol edilmelidir.

Birleşik yük taşıyan rulmanlar ne zaman daha uygundur?

Radyal ve eksenel desteği ayırmak kullanışlıdır; ancak bu her zaman en basit veya en rijit düzenleme değildir. Her iki yükün de önemli olduğu durumlarda, açısal temaslı bilyalı rulman veya konik makaralı rulman düzenlemesi daha doğrudan bir çözüm sunabilir.

Açısal temaslı bilyalı rulmanlar, birleşik radyal ve eksenel yükleri taşır. Temas açıları, düzenlemeleri ve ön yükleri; eksenel yük kapasitesini, rijitliği ve hız uygunluğunu etkiler. Tek bir rulman genellikle eksenel yükü yalnızca bir yönde taşır; uygun şekilde düzenlenmiş bir çift, yön değiştiren eksenel yükleri karşılayabilir ve moment direnci sağlayabilir.

Konik makaralı rulmanlar da birleşik yükleri karşılar ve yüksek yük kapasitesi ile rijitlik gerektiren uygulamalara uygun olabilir. Ancak dikkatli ayar ve yağlama gerektirirler; yüksek hızlı bir bilyalı rulman düzenlemesinin yerine her koşulda kullanılabilecek evrensel bir alternatif olarak değerlendirilmemelidirler.

Radyal yükün baskın olduğu ve eksenel yükün ilgili rulmanın sınırları içinde kaldığı durumlarda derin oluklu bilyalı rulmanlar yeterli olabilir. Katalogdaki 6317-2Z/P6CMV2 ürün kodu, seçim sırasında incelenebilecek ürün örneklerinden biridir; her dikey mil için bir öneri değildir. Bu ürünü belirlemeden önce yük değerlerini, hız sınırlarını, iç boşluğunu, yağlama koşullarını ve gerçek montaj düzenine uygunluğunu doğrulayın.

Seçim, yük durumuna göre yapılmalıdır. Eksenel rulmanı daha büyük bir eksenel rulmanla değiştirmek, radyal destek sorununu çözmez.

Yük değerinin ötesinde önemli olan kontroller

Radyal yükler başka bir yerde karşılanıyor olsa bile, dikey eksenel rulman montajında katalog kapasitesinin yeterli olması tek başına yetmez. Düzenlemenin güvenilir şekilde çalışıp çalışmayacağını belirleyebilecek çeşitli pratik ayrıntılar vardır:

• Minimum eksenel yük: Eksenel bilyalı rulmanların uygun yuvarlanma temasını koruyabilmesi için genellikle yeterli eksenel yüke ihtiyacı vardır. Özellikle proses kuvvetleri ağırlığın bir bölümünü dengeliyorsa, yalnızca milin ağırlığı hedeflenen hızda üreticinin gereksinimini karşılamayabilir.
• Rondela desteği ve hizalama: Destek yüzeylerinin yeterli rijitliğe, düzlüğe ve gönye doğruluğuna sahip olması gerekir. Deforme olmuş bir destek, nominal eksenel kuvvet kabul edilebilir düzeyde olsa bile dengesiz yüklemeye yol açabilir.
• Yağlayıcının ulaşması: Dikey tertibatlarda yağlayıcının dağılımına ve tahliyesine özellikle dikkat edilmelidir. Seçilen gres veya yağ sisteminin aşırı çalkalanmaya neden olmadan temas yüzeylerine ulaştığını doğrulayın.
• Hız ve sıcaklık: Gerçek rulman, kafes, yağlayıcı ve soğutma koşulları için sınır değerleri kontrol edin. Statik yük kontrolünün uygun çıkması, yüksek hızda kullanıma uygunluğu kanıtlamaz.
• Montaj ve sabitleme: Rondela yönü, geçmeler, omuzlar ve milin sabitlenmesi için çizim ve montaj talimatlarına uyun. Eksenel rulmanın yükten çıktığı durumda ne olacağını da dikkate alın.

Mevcut bir makinede ısınma, gürültü veya tekrarlayan kafes hasarı görülüyorsa, daha yüksek eksenel kapasitenin sorunu çözeceğini varsaymayın. Rulman boyutunu değiştirmeden önce istenmeyen radyal kısıtlamayı, mil sehmini, yetersiz minimum yükü ve yağlama sorunlarını kontrol edin. Hasar izleri, çalışma geçmişiyle birlikte değerlendirilmelidir.

Rulman seçmeden önce belirlenmesi gerekenler

İşe yarar bir seçim dokümanında milin yönelimi ve hızı, her iki yöndeki eksenel yükler, radyal kuvvetler ve uygulandıkları noktalar, rulman aralıkları, çalışma döngüsü, sıcaklık, yağlama yöntemi ve mevcut montaj alanı yer alır. Mümkünse mil ve gövde çizimini de ekleyin. “Dikey mil, ağır rotor” bilgisi güvenilir bir düzenleme belirlemek için yeterli değildir.

Shandong eyaletinin Liaocheng kentindeki Linqing merkezli Shandong Huamai Power Technology Co., Ltd.; özelleştirilmiş standart dışı tasarımların yanı sıra eksenel, derin oluklu, açısal temaslı ve makaralı rulmanlar üretmektedir. Bu ürün yelpazesi, seçim sürecinde tek bir rulman türüyle başlamak yerine ayrı veya birleşik yük taşıyan destek çözümlerinin değerlendirilmesine olanak tanır. Özel ölçüler, yerleşim kısıtlamalarını çözebilir; ancak doğru yük yolunun belirlenmesi gerekliliğini ortadan kaldırmaz.

Her dikey mil için belirleyici kontrol basittir: Her radyal kuvveti hangi bileşenin taşıdığını belirleyin. Yanıt eksenel bilyalı rulman, kafesi veya rondelayla tesadüfi temas ise rulman ömrü hesaplamalarının anlamlı olabilmesi için destek düzenlemesi gözden geçirilmelidir.