Kendinden Yağlamalı Rulmanlar Nelerdir? Türler, Kullanım Alanları ve Seçimi

Kendinden Yağlamalı Rulmanlar Nedir ve Nasıl Çalışır?

Kendinden yağlamalı bir yatağın tanımlayıcı özelliği, herhangi bir dış kaynak olmadan, yatak malzemesinin kendisinden sürekli bir yağlayıcı film oluşturma yeteneğidir. Bu, üç temel mekanizmadan biriyle gerçekleşir:

Kovanlı Rulmanlar Kendiliğinden Yağlanır mı?

Kovanlı yataklar (kaymalı yataklar veya kaymalı yataklar olarak da bilinir), yapı malzemelerine bağlı olarak geleneksel olarak yağlanabilir veya kendi kendine yağlanabilir. Bakım gerektirmeyen uygulamaları seçerken bu ayrım önemlidir.

Sinterlenmiş bronz kovanlı rulmanlar En yaygın olarak kullanılan kendinden yağlamalı kovanlı yatak türüdür. ISO 2795 ve MPIF Standardı 35, bu bileşenler için yağ içeriği gerekliliklerini tanımlar; standart bir kalite, minimum Hacimce %19 yağ . Rulman erişiminin kapalı veya zor olduğu elektrik motorlarında, ev aletlerinde, ofis ekipmanlarında ve otomotiv yardımcı tahriklerinde bulunurlar.

Katı polimer kovanlı rulmanlar asetal (POM), naylon (PA6/PA66) veya dahili yağlayıcı katkı maddeleri içeren PEEK'ten yapılmış başka bir kendinden yağlamalı manşon formatıdır. Bunlar hiç yağ olmadan çalışır; bu da onları gıda işleme, tıbbi cihazlar ve petrol kirliliğinin yasak olduğu su altı uygulamaları için uygun kılar.

Hidrodinamik çelik destekli kovanlı rulmanlar - büyük krank millerinde ve türbin muylularında kullanılanlar gibi - kendi kendini yağlamaz. Şaftı yataktan ayıran hidrodinamik kamayı korumak için her zaman basınçlı yağ beslemesine ihtiyaç duyarlar. Yağ beslemesinin arızalanması bu tasarımlarda anında rulman arızasına neden olur.

Seramik Rulmanlar Kendiliğinden Yağlanır mı?

Seramik rulmanlar sıklıkla "kuru çalışır" ifadesiyle pazarlanmaktadır; bu da onların gerçekten kendi kendini yağlayıp yağlamadığı konusunda kafa karışıklığı yaratmaktadır. Kesin cevap şudur: hayır, seramik rulmanlar kendi kendini yağlamaz ancak malzeme özellikleri çeliğe kıyasla yağlama gereksinimlerini önemli ölçüde azaltır.

En yaygın seramik yatak malzemesi olan silikon nitrür (Si3N4), yağlayıcıya bağımlılığı azaltan çeşitli özelliklere sahiptir:

• Yüzey sertliği 1.400–1.600 HV rulman çeliği için 700–800 HV'ye kıyasla — marjinal yağlama koşullarında yapışma aşınmasını azaltır
• Yoğunluğu 3,2 g/cm³ çelik için 7,8 g/cm³'e kıyasla — yüksek hızda yuvarlanma yolu üzerinde daha düşük merkezkaç kuvvetleri oluşturarak daha ince yağlayıcı filmlerin ayrılmayı sürdürmesine olanak tanır
• Düşük termal genleşme katsayısı ( 3,2 × 10⁻⁶/°C ) — çelik bir yataktaki yağlayıcıyı sıkıştırabilecek sıcaklık dalgalanmaları ile iç boşluk değişimini azaltmak
• Manyetik olmayan ve elektriksel olarak iletken olmayan — değişken frekanslı tahrik uygulamalarında kullanılan çelik yataklarda meydana gelen elektrostatik deşarj yağlayıcı bozulmasını önler

Uygulamada tam seramik rulmanlar, temiz, düşük yüklü koşullarda, özellikle de devir başına temas süresinin son derece kısa olduğu çok yüksek hızlarda, yağlama olmadan kısa süreler boyunca dayanabilir. Ancak sürekli çalışma için, ilerleyen yüzey yorulmasını önlemek amacıyla bir yağlayıcıya (minimum kuru bir film bile olsa) hala ihtiyaç vardır. Hibrit seramik rulmanlar (seramik bilyalar, çelik halkalar) neredeyse her zaman geleneksel yağlama gerektirir.

Geleneksel Rulmanların Yağlamaya İhtiyacı Var mı?

Evet — tüm geleneksel döner elemanlı rulmanlar (bilyalı rulmanlar, silindirik makaralı rulmanlar, konik makaralı rulmanlar, iğneli rulmanlar) hizmet ömürleri boyunca yağlama gerektirir. Yağlayıcı, hiçbir rulman geometrisinin tek başına sağlayamayacağı dört işlevi yerine getirir:

• Elastohidrodinamik film oluşumu: Basınçlı bir film 0,1 ila 1,0 mikron yük altında yuvarlanma elemanlarını yuvarlanma yolundan ayırarak metalin metale temasını önler
• Isı dağılımı: Büyük rulmanlarda dolaşan yağ, yuvarlanma teması ve kafes sürtünmesinden kaynaklanan ısıyı ortadan kaldırır; bu, rulmanın nominal dinamik yükünün %50'sinin üzerinde çalışırken kritik öneme sahiptir
• Korozyon koruması: Gres ve yağ, temas yüzeylerindeki nemi uzaklaştırır; yağlama yapılmadığında rulman çeliği nemli ortamlarda saatler içinde paslanır
• Kirletici hariç tutma: Rulman boşluğuna doldurulan gres, aksi takdirde üç gövdenin aşınmasına neden olabilecek toza ve aşındırıcı parçacıklara karşı fiziksel bir bariyer oluşturur

Yetersiz yağlamanın sonucu ciddidir: SKF ve NSK tarafından yapılan araştırmalar şunu göstermektedir: Erken rulman arızalarının %36'sından fazlası yetersiz miktar, yanlış yağlayıcı türü, kirlenmiş yağlayıcı veya hatalı yeniden yağlama aralıkları gibi yağlama sorunlarına bağlanabilir. Karşılaştırma yapmak gerekirse, doğru yağlama altında yorulma arızaları saha arızalarının yalnızca %14'ünü oluşturur.

Kendinden Yağlamalı Rulman Tiplerinin Karşılaştırılması

Doğru kendinden yağlamalı yatak tipinin seçilmesi, çalışma koşullarının malzemenin özel yetenekleriyle eşleştirilmesini gerektirir. Aşağıdaki tablo temel performans parametrelerini özetlemektedir:

Kendinden Yağlamalı Rulmanların Gresli Alternatiflerden Daha İyi Performans Gösterdiği Yer

geçişin yapıldığı belirli çalışma ortamları vardır. kendinden yağlamalı rulmanlar Geleneksel olarak greslenen rulmanlara göre ölçülebilir avantajlar sunar:

• Salınımlı ve yavaş dönüşlü uygulamalar: Yavaş salınım hareketi (1 rpm'den az) altındaki gresle yağlanan yataklar hiçbir zaman hidrodinamik bir film oluşturmaz; en iyi ihtimalle sınır yağlamalı olarak çalışırlar. Katı yağlayıcılı rulmanlar, düşük hızda herhangi bir aşınma mekanizması değişikliği olmaksızın, 0,05 ile 0,15 arasındaki sürtünme katsayılarında bu koşulların üstesinden gelir.
• Yıkanan ve su altında kalan ortamlar: Gıda işleme hatları, araba yıkama ekipmanları ve denizcilik donanımları, rulmanları, gresi seyrelten su girişine maruz bırakır. Sinterlenmiş polimer yataklar ve grafit tıkalı bronz, bu arıza modunu tamamen ortadan kaldırır.
• Yüksek sıcaklık bölgeleri: Geleneksel gresler 180°C'nin üzerinde bozunur; sentetik gresler bunu yaklaşık 260°C'ye kadar uzatır. Grafit tıkaçlı bronz yataklar sürekli olarak çalışır 400°C'ye kadar fırın araba tekerlekleri, konveyör ruloları ve cam tavlama fırını ekipmanlarında.
• Vakum ve temiz oda ortamları: Vakumdaki gaz çıkışlarını gresleyin, optik aletleri ve yarı iletken ekipmanı kirletin. PTFE bazlı kuru film yataklar, buhar basıncının aşağıda olduğu uydu mekanizmalarında ve elektron mikroskobu aşamalarında standarttır. 10⁻⁸ Pa gereklidir.
• Yaşam döngüsü maliyetinde azalma: Belediye su arıtma tesisi rulman değiştirme programları üzerine yapılan bir araştırma, sürgülü vana burçlarının greslenmiş bronzdan grafit emdirilmiş rulmanlara değiştirilmesinin bakım işçiliği maliyetlerini şu oranda azalttığını buldu: %62 Üç ayda bir yeniden yağlama turlarını ortadan kaldırarak 10 yıllık bir süre boyunca.

Anahtar Seçim Parametreleri ve Yaygın Boyutlandırma Hataları

Yatak basıncı (MPa cinsinden P) ve kayma hızının (m/s cinsinden V) çarpımı olan PV değeri, kendinden yağlamalı kaymalı yataklar için birincil seçim parametresidir. Her yatak malzemesinin, üzerinde yağlayıcı filmin dayanamayacağı ve yatak yüzeyi sıcaklığının yıkıcı seviyelere yükseldiği bir maksimum PV derecesi vardır.

Sahadaki erken kendinden yağlamalı rulman arızalarının çoğunluğundan üç boyutlandırma hatası sorumludur:

• Pik yük koşullarında PV sınırının göz ardı edilmesi: PV = 0,10 MPa·m/s olarak derecelendirilen bir rulman, normal çalışma için doğru boyutlandırılmış olabilir ancak başlatma veya şok yükleme sırasında, o anlardaki anlık PV kontrol edilmezse arızalanır. Tepe PV değerleri, pistonlu makinelerde kararlı durum değerinin 3 ila 5 katı olabilir.
• Yanlış mil yüzeyi kaplama spesifikasyonu: Kendinden yağlamalı rulmanlar require a shaft roughness of Ra 0,4 ila 0,8 mikron Optimum transfer filmi oluşumu için. Ra 0,2 mikronun altında cilalanan miller, PTFE veya grafitin sabitlenmesi için yeterli pürüzlülük dokusu sağlamaz, film oluşumunu geciktirir ve erken aşınmayı artırır. Ra 1,6 mikrondan daha pürüzlü miller, film oluşmadan önce yatak yüzeyini aşındırır.
• Açıklık üzerindeki termal genleşme etkilerinin hafife alınması: Polimer yataklar, çelik yataklara göre 5 ila 10 kat daha yüksek termal genleşme katsayılarına sahiptir. 20°C'de 0,05 mm çap açıklığına sahip bir PEEK rulmanı, eğer yatak-rulman çapı oranı ve malzeme kombinasyonu tasarım aşamasında doğru şekilde hesaplanmazsa 150°C'de sıfır açıklığa veya engellemeye sahip olabilir.