Giriş: Yeni ağır makinelerin üretimi için kullanılan alaşımlar, yüksek uygulama özelliklerini karşılamalı ve birçok durumda farklı aşınma direnci türlerine sahip olmalıdır.
Düşük alaşımlı dökme çelikler, ağır yüklere maruz kalan parçalarda kullanılan geniş bir demir alaşımları yelpazesine aittir. Mekanik mühendislikte, madencilik ve enerji mühendisliği için dayanıklı makineler (madencilik makineleri, taş kırıcılar, yükleyiciler, değirmenler vb.) dahil olmak üzere birçok uygulaması vardır. Bu tür döküm parçalar, genellikle HY100 veya T1 derecesi gibi tanecikli çelik için tescillenmiş Amerikan buluşuyla ilişkili ince taneli dökme çeliklerle üretilir.
Silesian Teknoloji Üniversitesi Döküm Fakültesi’nde, ağır maden makine parçalarının imalatı için düşük alaşımlı dökme çelik L2HGSNM derecesini kullanma çabaları yapılmıştır. Bu alaşım, yüksek mekanik mukavemete (Rm > 1300 MPa, Re > 1100 MPa) ve nispeten düşük sünekliğe (A5 = %6) sahip aşınmaya dayanıklı dökme çelikler grubundandır. Bu özellik göz önüne alındığında, süneklik özelliklerini artırmak için bu alaşımın kimyasal bileşimini ve üretim teknolojisini iyileştirmeye dikkat edilmiştir.
Ağır makinelerin hareketli bağlantılarında kullanılan ve yüksek ve değişken yüklere maruz kalan pim ve burçlar, genellikle toz birikimi ve tuzlu ortama maruz kalır. Maden makinelerinde, çalışma kolları ile gövde (housing) arasındaki bağlantılar ve hareketli arayüzler, bu koşullar altında yüksek korozyon ve aşındırıcı aşınmaya maruz kalır. Silesian Teknoloji Üniversitesi Döküm Fakültesi’nde, dökme çelik gruplarının özelliklerini inceledikten sonra, özellikle krom içeren dökme çelik aletlere dikkat çekilmiştir.
Bu çalışma, laboratuvar ve endüstriyel koşullarda hazırlanan düşük alaşımlı ve krom içeren dökme çelikler için aşındırıcı aşınma sonuçlarını açıklamaktadır.
Malzemeler ve Test Yöntemi
Aşınma testleri, laboratuvar koşullarında hazırlanan (K7, K6, K4) ve endüstriyel koşullarda üretilen (KL) düşük alaşımlı dökme çelikler üzerinde gerçekleştirilmiştir. Krom içeren dökme çelik alaşımları laboratuvar koşullarında (T8, T7, T6) hazırlanmış, TZ1 alaşımı da endüstriyel koşullarda üretilmiştir.
Kaynak: Döküm Sanayi Aylık Dergisi
Redüktör (Dişli Kutusu) Sınıflandırması
Redüktörler, sektörde giriş ve çıkış devirlerine göre iki kategoriye ayrılır: hız yükseltici ve hız düşürücü. Hız düşürücü redüktörler, aslında giriş hızını azaltır ve torku artırır; hız yükseltici redüktörler ise giriş hızını artırarak torku azaltır.
Redüktörlerin kullanım amacı, hızı ve torku azaltmak veya artırmak, bir yerden başka bir yere aktarmak veya yönünü değiştirmektir. Teorik güç aktarım sistemlerinde, tahrik eden ve tahrik edilen makineler arasındaki güç sabittir ve kuvvet ile tork aşağıdaki ilişkiye göre değişir. Ancak pratikte, verimlilik miktarı kadar giriş gücünden kayıp olur.
Ağır sanayilerde, redüktörler daha çok torku artırmak amacıyla kullanılır ve bu nedenle hız düşürücü redüktörler, güç aktarım ekipmanlarının daha büyük bir payını oluşturur. Hız azaltma veya artırmanın yanı sıra, redüktörler giriş ve çıkış milleri düzenlemesine göre aşağıdaki türlere ayrılır:
- Inline redüktörler: Giriş ve çıkış millerinin paralel ve düz bir hat üzerinde olduğu redüktörlerdir.
- Paralel milliler: Giriş ve çıkış millerinin paralel olduğu redüktörlerdir.
- Dik açılı redüktörler (right angle): Giriş milinin çıkış miline dik olduğu redüktörlerdir.
Elbette, giriş ve çıkış millerinin ne paralel ne de dik olmadığı ve başka açılara sahip olduğu özel redüktörler de vardır. Güç aktarım sistemlerinin tasarımında, sistem tasarım mühendisi şu şekilde hareket eder:
- Gerekli tork ve hıza göre iki veya daha fazla redüktör tipi seçebilir.
- Çeşitli faktörleri inceleyerek, amaçlanan uygulama için en iyi özelliklere sahip olan türü belirler.
Teknik özelliklerin yanı sıra, aşağıdaki faktörler de dikkate alınır:
- Finansal maliyet
- Kullanım alanı kısıtlamaları
- Havalandırma ve soğutma
- Bakım ve onarım maliyetleri
Her redüktör tipinin kendine özgü avantajları vardır, bunlardan bazıları aşağıda kısaca belirtilmiştir.
- Paralel Milli Helisel Redüktörler:
- Yüksek verimlilik
- Çok yüksek kuvvetlerin iletimi
- Yüksek yüklere dayanıklı rulmanlar kullanma imkanı
- Optimal, kompakt ve verimli düzenleme
- Bilyalı değirmenler, döner fırınlar, ekstrüderler, konveyörler gibi uygulamalar için uygundur.
- Hiza İçi Milli Helisel Redüktörler:
- Yüksek verimlilik
- Yüksek asılı yük kapasitesi
- Yüksek operasyonel güvenilirlik
- Mikserler, vida konveyörler, konveyörler gibi uygulamalar için uygundur.
- Dik Açılı Konik-Helisel Redüktörler:
- Alan optimizasyonu
- Yüksek dönüştürme oranları oluşturma imkanı
- Ağır torkları taşıma
- Yüksek verimlilik
- Konveyörler, elevatörler, mikserler, soğutma kuleleri gibi uygulamalar için uygundur.
- Planet Redüktörler:
- Alan optimizasyonu
- Yüksek torkları taşıma
- Yüksek verimlilik
- Rüzgar türbinleri, merdaneli değirmenler, vinçlerin ve istifleyicilerin döner hareketleri gibi uygulamalar için uygundur.
- Sonsuz Vidalı Redüktörler (Worm Gearboxes):
- Alan optimizasyonu
- Her kademede çok yüksek dönüştürme oranı
- Titreşimsiz ve pürüzsüz çalışma
- Çok düşük maliyet
- Dişli açılarının tasarımına bağlı olarak ters hareketi önleme imkanı
- Bu redüktörlerin çok düşük verimliliği nedeniyle, genellikle kısa çalışma süresi olan hafif veya ağır uygulamalar için kullanılır.
CARB® Toroidal Makaralı Rulmanlar
Her rulman türünün, tasarımına göre bir uygulamaya az çok uygun hale getiren özellikleri ve nitelikleri vardır. Örneğin, derin oluklu bilyalı rulmanlar orta düzeyde radyal ve eksenel yükleri taşıyabilir. Bu rulmanlardaki sürtünme düşüktür ve yüksek hassasiyetle ve düşük gürültülü tasarımlarda üretilebilirler. Bu nedenle, bu rulmanlar küçük ve orta ölçekli elektrik motorlarında yaygın olarak kullanılır.
Oynak makaralı ve toroidal makaralı rulmanlar ağır yükleri taşıyabilir ve aynı zamanda kendinden hizalamalıdır (mil ile yatak arasındaki hizasızlığa kendilerini ayarlarlar). Bu özellikleri, ağır yük, mil deformasyonu ve hizasızlığın olduğu ağır sanayi uygulamaları için onları uygun kılar. Bu bölümde, toroidal makaralı rulmanların kullanımının avantajlarını inceleyeceğiz.
Kaynaklar:
- Why-SKF—CARB-toroidal-roller-bearings—06550_2-EN
- The SKF total shaft solution for industrial—6185EN
- SKF rolling bearings catalogue_tcm_12-121486
- SKF_bearing_ maintenance-handbook
- WWW.SKF.COM
CARB® Toroidal Makaralı Rulman
CARB® toroidal makaralı rulman, Compact Aligning Roller Bearing’in kısaltması olan, yani kompakt kendinden hizalamalı makaralı rulman anlamına gelen radyal bir makaralı rulmandır. İlk kez 1995 yılında SKF şirketi tarafından tanıtılmıştır.
Bu rulman, oynak (küresel) rulmanların kendinden hizalama yeteneğini ve silindirik rulmanların eksenel yer değiştirme yeteneğini bir araya getiren, alçak ve simetrik bir kavisli uzun makara sırasına sahiptir, bu da ona çok yüksek bir kullanım alanı sağlar. Ayrıca, iğneli rulmanlar gibi küçük bir kesit alanına da sahip olabilir.
Açık Rulmanlar (Conta Olmadan)
CARB® rulmanları üç tasarımda üretilir: kafesli, kafessiz ve contalı. Kafessiz tasarımın yük taşıma kapasitesi, kafesli rulmanlardan önemli ölçüde daha fazladır. Her üç tasarımda da iç halkası hem silindirik hem de K soneki ile gösterilen konik şekillerde mevcuttur.
Contalı Rulmanlar
Bu rulmanların her iki tarafında da contalar bulunur ve yüksek sıcaklıklar için uzun ömürlü gres ile doldurulmuştur. Bu rulmanlar bakım ve onarım gerektirmez ve -40°C ile +150°C aralığında çalışabilir. Bu rulmanların iç alanının %70 ila %100’ü gres ile doldurulmuştur.
İç Boşluk (Clearance)
CARB® rulmanları standart olarak normal boşluk ile üretilir, ancak çoğu daha büyük boşluklarla (C3 ve bazen C4 veya C5) mevcuttur. Önemli bir nokta, bu rulmanlardaki iç boşluğun bir halkanın diğerine göre eksenel yer değiştirmesi nedeniyle azalmasıdır. Bu rulmanlar genellikle oynak (küresel) rulmanlarla birlikte kullanıldığı için, benzer sınıftaki boşlukları oynak rulmanların boşluğundan daha fazladır ve rulmanın genişliğinin %6 ila %8’i oranında yer değiştirme sonucunda, CARB rulmanlarının boşluğu azaltılır ve oynak rulmanlarla aynı boyuta gelir. Makaraların merkezinden dışarıya doğru yer değiştirme ne kadar fazla olursa, boşluk da o kadar azalır.
Hizasızlık
Çalışma sırasında olumsuz bir etki yaratmadan izin verilen en yüksek hizasızlık miktarı 0.5 derecedir. Bu miktarın aşılması sürtünmeyi artırır ve rulmanın ömrünü kısaltır. İşlenmiş pirinç kafesli (MB sonekli) CARB® rulmanlar için hizasızlık asla 0.5 dereceden fazla olmamalıdır.
Hizasızlık aynı zamanda makaraların eksenel olarak yer değiştirmesine ve rulmanın halkalarından birinin kenarına yaklaşmasına neden olur, bu da sonuç olarak izin verilen eksenel yer değiştirme miktarını azaltabilir.
Eksenel Yer Değiştirme
Eksenel yer değiştirme, termal genleşme veya rulmanın pozisyonundaki sapmadan kaynaklanabilir. Yer değiştirme durumunda boşlukta azalma meydana gelir ve bu boşluk yeterli olmadığında, makaralar halkanın kenarından dışarı çıkabilir veya kilitleme halkası veya contayla temas edebilir.
Kafesler
CARB® rulmanları, uygulamaya bağlı olarak dört tip kafese sahiptir:
- Polyamid 4.6 malzemeden yapılmış pencere tipi kafes, parça numarasında TN9 soneki ile belirtilir ve +120°C’ye kadar çalışabilir.
- Preslenmiş çelikten yapılmış, makaralara göre merkezlenmiş, parça numarasında sonek olmayan pencere tipi kafes.
- İşlenmiş pirinçten yapılmış, makaralara göre merkezlenmiş, parça numarasında M soneki olan pencere tipi kafes.
- İç halkaya göre merkezlenmiş, işlenmiş iki parçalı pirinç kafes, parça numarasında MB soneki ile belirtilir.
Rulman Parça Numarası
Tüm standart rulmanların, 3, 4 veya 5 rakamdan veya harf ve rakam kombinasyonundan oluşan ana bir parça numarası vardır. CARB rulmanlarında parça numarası aşağıdaki gibidir:
XXXXC
C harfi bir CARB rulmanını belirtir. C harfinden sonraki iki rakam, kod olarak ISO boyut serisini belirtir ve rulman tablolarına başvurularak doğru bir şekilde bulunabilir. Bu iki rakamdan ilki genişlik serisini, ikincisi ise çap serisini belirtir.
Üçüncü ve dördüncü rakamlar iç çapı gösterir; 5 ile çarpılarak milimetre cinsinden iç çap elde edilir.
Örnek: C 123 burada 22 boyut serisidir ve iç çap mm’dir.
CARB® Rulman Parça Numarasındaki Sonekler:
- C2: Normalden daha az iç radyal boşluk
- C3: Normalden daha fazla iç radyal boşluk
- C4: C3’ten daha fazla iç radyal boşluk
- C5: C4’ten daha fazla iç radyal boşluk
- CS5: Rulmanın bir tarafında çelik levha ile güçlendirilmiş hidrojenlenmiş nitril bütadien kauçuktan (HNBR) yapılmış conta.
- 2CS5: Rulmanın her iki tarafında CS5 tipi conta, %70 ila %100 oranında ısıya dayanıklı gres ile doldurulmuştur.
- HA3: Yüzeyi sertleştirilmiş iç halka
- K: Konik iç halka, koniklik 1:12
- K30: Konik iç halka, koniklik 1:30
- M: İşlenmiş pirinçten yapılmış, makaralara göre merkezlenmiş pencere tipi kafes.
- MB: İşlenmiş iki parçalı pirinç kafes, iç halkaya göre merkezlenmiş.
- TN9: Cam elyafı ile güçlendirilmiş Polyamid 4.6 malzemeden yapılmış, makaralara göre merkezlenmiş pencere tipi kafes.
- V: Kafessiz makara seti
- VE204: Daha fazla eksenel yer değiştirme için modifiye edilmiş rulman
- VG114: Yüzeyi sertleştirilmiş çelik kafes, makaralara göre merkezlenmiş.
Örnek: C 2310KV/C3
Rulman tipi C harfi ile başladığı için CARB‘dir. Boyut serisi 23’tür, bu da rulman tablolarına bakılarak dış çapı ve genişliği bulunabilir. İç çapı 50 mm’dir. K harfi, 1:12 oranında konik iç halkayı gösterir. V harfi, kafessiz olduğunu gösterir, bu da sadece makaralara sahip olduğu ve çok yüksek bir yükü taşıyabileceği anlamına gelir. C3 ise boşluk sınıfını gösterir.
SKF’nin CARB® Rulmanlarını Kullanan Yeni Yüzer Düzen Çözümü
Bir makine bileşenindeki, örneğin bir mil üzerindeki rulmanların düzeni, genellikle dönen bileşenleri makinenin sabit gövdesine göre eksenel ve radyal olarak tutmak ve sabitlemek için iki rulman gerektirir. Uygulama, yük, gerekli hareket hassasiyeti ve maliyetlere bağlı olarak, rulman düzeni aşağıdaki gibi olabilir:
- Sabit ve yüzer rulman düzeni
- Ayarlanabilir rulman düzeni
- Yüzer rulman düzeni
Kaynak: Sanayide Bakım Aylık Dergisi