Rulmanların Aşırı Isınmasına Neden Olan Nedir? Teknik Kök Neden Analizi

Rulmanlarda Aşırı Isınmanın Temel Nedenleri

Aşırı ısınma nadiren tek bir izole faktörden kaynaklanır. Daha sıklıkla, termal stresi artıran birbiriyle ilişkili koşulların sonucudur. Aşağıdaki kategoriler endüstriyel uygulamalarda en sık tanımlanan temel nedenleri temsil etmektedir.

Yağlama Arızası

Yağlama, herhangi bir rulmanın can damarıdır. Başlıca işlevleri arasında yuvarlanan elemanları yuvarlanma yollarından ayırmak, ısıyı dağıtmak ve korozyonu önlemek yer alır. Yağlama başarısız olduğunda sürtünme katlanarak artar ve aşırı ısı oluşur.

• Yanlış yağlayıcı türü veya viskozitesi: Çalışma hızına göre çok yüksek viskoziteye sahip bir yağ veya gresin kullanılması, direnci ve ısı oluşumunu artırır. Tersine, düşük viskozite, yeterli bir elastohidrodinamik (EHD) filmi korumakta başarısız olur ve bu da metal-metal temasına ve sürtünmeli ısınmaya yol açar.
• Yağlayıcı bozulması: Yüksek sıcaklıklara, kirlenmeye veya oksidasyona maruz kalma, yağlayıcı baz yağları ve koyulaştırıcıları parçalayarak bunların film oluşturma yeteneklerini azaltır. Bozulmuş gres sertleşebilir veya dönen elemanları ayırma özelliğini kaybedebilir.
• Aşırı yağlama veya az yağlama: Aşırı gres yatak boşluğunu doldurarak çalkalanmaya ve yüksek çalışma sıcaklıklarına neden olur. Yetersiz gres, açlığa ve sınır yağlama koşullarına yol açar. Araştırmalar, daha sert greslerin (daha yüksek NLGI dereceleri), yuvarlanma yoluna geri kaymaya karşı direnç göstererek yüksek hızlı uygulamalarda daha iyi performans gösterebileceğini ve dolayısıyla direnci azalttığını göstermektedir.
• Uyumsuzluk: Farklı gres kimyalarının (örneğin, lityum bazlı ile poliüre bazlı) karıştırılması, yumuşamaya, sertleşmeye veya yağın ayrılmasına neden olarak termal stabiliteyi tehlikeye atabilir.

Yanlış Montaj ve Uyumlar

Bir rulman ile bitişik bileşenleri (şaft ve yatak) arasındaki ilişki, iç boşluğu ve yük dağılımını belirler. Yanlış montaj termal performansı doğrudan etkiler.

• Aşırı girişim uyumu: Milin veya yatağın aşırı sıkı oturması yatak halkalarını sıkıştırarak iç radyal boşluğu azaltır. Bu azalma, çalışma boşluğunu ortadan kaldırarak dönen elemanların sıkışmasına ve aşırı sürtünmeye neden olabilir.
• Yetersiz açıklık: Doğru oturuşlarda bile, başlangıç açıklığı beklenen termal genleşmeye göre çok düşük olan bir rulmanın seçilmesi, rulman ısınıp genişledikçe tutukluk ile sonuçlanabilir.
• Yanlış hizalama: Şaft ile yatak arasındaki açısal yanlış hizalama, dönen elemanların çarpık yollar boyunca ilerlemesine neden olarak eşit olmayan gerilime ve bölgesel ısınmaya neden olur. Bu, özellikle sınırlı yanlış hizalama kapasitesine sahip silindirik ve iğneli rulmanlar için zararlıdır.

Aşırı Yük veya Dengesiz Yükleme

Her rulman, belirli bir dinamik ve statik yük kapasitesine göre derecelendirilmiştir. Bu sınırların ötesinde çalışmak veya rulmanın eşit olmayan yük dağılımına maruz bırakılması stresi ve sürtünmeyi artırır.

• Aşırı yükleme: Rulmanın hesaplanan yük değerinin aşılması, yuvarlanma elemanı-yuva yolu arayüzündeki temas gerilimlerini artırır. Daha yüksek stres, daha fazla elastik deformasyon ve sürtünme enerjisi anlamına gelir ve bu da ısı olarak kendini gösterir.
• Tek yönlü rulmanlarda eksenel yük: Önemli eksenel kuvvetler için tasarlanmamış rulmanlara (örn. standart silindirik makaralı rulmanlar) itme yüklerinin uygulanması, kenar yüklemesine ve aşırı ısı oluşumuna neden olur. Konik makaralı rulmanlar veya eğik bilyalı rulmanlar, birleşik yükleri taşımak için özel olarak tasarlanmıştır.
• Dengesiz dönen bileşenler: Dengesiz bir şaft veya rotor, yatağın dinamik değerini aşan döngüsel yüklere neden olur ve bu da değişken sürtünmeye ve ani sıcaklık artışlarına yol açar.

Kirlenme ve Yabancı Parçacıklar

Rulmana giren kir, toz, metal talaşları veya proses artıkları gibi parçacıkların termal davranış üzerinde büyük etkisi vardır.

• Girinti hasarı: Parçacıklar yuvarlanma elemanları tarafından yuvarlanarak yuvarlanma yollarında girintiler oluşturulabilir. Bu "parlaklaşma" işaretleri yüzey pürüzlülüğünü arttırır ve daha sonraki yuvarlanma elemanları bunlarla karşılaştıkça sürtünmeye neden olur.
• Aşındırıcı aşınma: Yağlayıcıda asılı duran ince, sert parçacıklar, taşlama bileşiği görevi görerek malzemeyi kademeli olarak uzaklaştırır ve yatağın geometrisini değiştirerek çalışma açıklığının artmasına ve aşırı ısınmaya neden olur.
• Nem girişi: Su kirliliği, yağ filmi kalınlığını azaltır ve yüzeyleri pürüzlendiren ve aşınmayı hızlandıran, dolayısıyla sürtünmeyi ve sıcaklığı artıran korozyonu teşvik eder.

Yetersiz Soğutma veya Havalandırma

Normal çalışma yükleri altında bile rulmanlar, dağıtılması gereken temel miktarda ısı üretir. Yetersiz soğutma, kademeli sıcaklık birikmesine neden olabilir.

• Kısıtlı hava akışı: Doğal konveksiyon soğutmalı makinelerde, mahfazanın etrafında boşluk olmaması veya soğutma kanatçıklarının kirli olması ısıyı hapsedebilir.
• Soğutma sistemi arızası: Sıvı soğutmalı muhafazalarda tıkalı soğutma sıvısı geçişleri, düşük soğutma sıvısı seviyeleri veya pompa arızaları, ısının yatak bölgesinden uzaklaştırılmasını engeller.
• Yüksek ortam sıcaklığı: Zaten sıcak olan ortamlarda çalışmak, ısı dağıtımı için mevcut sıcaklık farkını azaltır.