Makaralı Rulmanlarda Yağlama: Zamanında yapılan uygulama analizi sorunları önlemeye ve maliyetleri düşürmeye ne şekilde yardımcı olabilir?

Rulmanların güvenilir bir şekilde çalışmasını sağlamak için, doğru yağlama hayati bir önem taşır ve pratikte çok sık göz ardı edilen bir faktördür. Bir yağlayıcı maddenin temel görevi, aşınmayı önlemek için rulman bileşenlerinin yüzeylerini ince bir yağlama filmi ile ayırmaktır. Aynı zamanda, yağlama filmi sürtünmeyi ve dolayısıyla güç kaybını azaltır; böylelikle sistemin tamamında enerji kaybı azalmış olur.

Yağlama, rulman sisteminin tamamı açısından kritik bir unsurdur ve dikkatle değerlendirilmelidir. Tüm erken dönem (premature) rulman hasarlarının yüzde 40’ı yağlama problemlerinden kaynaklanmaktadır. Bunların sebepleri çok çeşitli olmakla birlikte, esasen rulmanların montajı esnasında gerçekleşen hatalardan tutun, zamanında uygulanmayan yağlama gibi yanlış bakım uygulamalarından itibaren başlamaktadırlar. Problemlerin kökenine inildiğinde bazı uygulamaların tasarım aşamasına kadar geriye gidilebilmektedir. Rulman seçimi ve yağlama sisteminin belirlenmesine yeteri kadar önem verilmemesi sonucu, yağlama uygulaması kullanılan rulman türünün genel olarak gereksinimlerini karşılayamamaktadır. Uygun yağlayıcı seçimi için ilave kriterler, rulman yükü, çalışma sıcaklığı, rulmanların ortam sıcaklığı, rulmanın dönme hızı ve rulmanların çalışma ortamıdır (örnek: tozlu ortam). Teknik faktörlere ilave olarak hem yağlayıcının, hem de komple yağlama sisteminin maliyetleri düşünülebilir.

Aşağıdaki üç uygulama örneği kullanılarak yağlamanın rulmanların işlevi üzerindeki etkisi gösterilmektedir.

PTO Şanzımanda (power take-off) Silindirik Makaralı Rulman

PTO dişli kutusundaki rulmanların teorik değerlendirmesinin bir parçası olarak, yağlama daha yakından incelendi. Belirli çalışma koşulları altında yağlayıcının vizkozitesinin (yani akmazlığının) yeterince etkili bir yağ filmi oluşturmak için çok düşük olduğu bulundu. Aşınmanın artması ve hizmet ömrünün azalması bunun mantıksal sonucudur. Bu nedenle NKE daha viskoz (akmaz), yani daha kalın bir yağlama yağı kullanılmasını önermiştir.

        Aşırı akışkan (düşük vizkositeli) yağ ile çalıştırılması sonucu silindirik makaralı rulmanın iç halkası

Sonuçlardan emin olmak için birebir aynı tipteki iki dişli kutusu mukayese edilecek yağlar ile doldurulmuş ve 500 saatlik bir süre boyunca çalıştırılarak pratik bir test gerçekleştirilmiştir. Sonraki adımda renk değişikliği ve aşınmanın ilk işaretleri ince yağla çalışan rulmanın işlevsel yüzeylerinde açıkça görülebilmektedir (Şekil 2). Daha kalın (vizkositesi yüksek) yağ ile çalışan rulmanlarda herhangi bir aşınma belirtisi gözlemlenmemiştir (Şekil 3).

                       Yeterli vizkositeye sahip yağla çalışan silindirik makaralı rulmanın iç yüzüğü

Çoğu ullanıcının “daha kalın yağ daha fazla güç kaybına neden olur” korkusunun asılsız olduğunu kanıtlanmıştır. Aksine, daha yoğun yağlı şanzıman daha düşük kayıplara ve dolayısıyla da düşük çalışma sıcaklığına sahiptir. Bu da normalden biraz daha yüksek meydana gelen sıvı sürtünmesini dengeleyebilen işlemde metalik yüzeylerin daha iyi ayrılmasına atfedilebilir.

Bir Termik Santral Soğutma Suyu Pompasındaki Eksenel Oynak Makaralı Rulmanlar

Döküm gövdeli ve dikey şaftlı santrifüj tipteki büyük bir soğutma suyu pompasının test işlemi esnasında (Şekil 4) kaplin tarafında bulunan eksenel rulman, izin verilen çalışma sıcaklığını tekrar tekrar aşarak otomatik olarak devre dışı kalmıştır. Daha yakından incelendiğinde, bu uygulama için uygun olmayan bir yağlayıcının kullanıldığı tespit edilmiştir. Söz konusu tespit edilen yağ saf hidrolik bir yağdı ve bu herhangi bir şekilde bileşimin, yani katkı maddeleri veya viskozite bakımından rulmanın gereksinimlerini karşılayamamıştır.

Yüksek olarak ölçülen çalışma sıcaklığı, özellikle yuvarlanan elemanların yan yüzleri ile mil tespit rondelalarının kılavuz dudakları arasındaki metalik temas ve sonuçtaki sürtünmenin doğrudan sonucudur (Bkz. Şekil 1’deki eksenel oynak makaralı rulman). Bu, rulmanların işlevsel alanlarının kısa sürede geri döndürülemez bir şekilde zarar görmesine sebep olmuş ve sonuç olarak güvenilir ve uzun vadeli çalışma sürecini kısaltmıştır. Bu rulmanların büyük maliyetler ile değiştirilmesi gerekiyordu.

Uygulama parametreleri için seçilen uygun vizkositedeki bir yağ ve eksenel oynak makaralı rulmanların kullanımı ile temas yüzeylerinin güvenilir bir şekilde ayrılması ve düşük işletme sıcaklığı sağlandı. Fabrika artık 2009 yılından bu yana hatasız bir şekilde çalışmaktadır.

Örnek 3: Vida Tip Pompada Derin Oluklu Bilyalı Rulman

Bu örnekteki vida pompa, deniz dizel motorlarına yakıt (hem ağır hem de hafif yağ) sağlamaktadır. Daha kolay pompalanabilmesi ve yanma odasına enjekte edilmesini sağlamak için yakıt önce ısıtılır. Sonuç olarak, vidalı yataklar dizel yakıtın yüksek sıcaklığına maruz kalmaktadır.

Müşterinin istediği basit rulman konseptini, yani entegre mühürlü derin oluklu bilyalı rulmanları uygulayabilmek için kurulumun teorik analizi yapılmıştır. Başlangıçta müşteri tarafından tahmin edilen rulman sıcaklığı + 150 ° C’de tatminkar bir çözüm söz konusu değildir: bu çalışma sıcaklığına ve rulman ömrüne bağlı olarak hesaplanan yağlayıcı ömrü, gerekli değerlerin açıkça altında kalmıştır.

Müşteri ile yapılan görüşmenin ardından gerçek çalışma koşullarını belirleyebilmek için test kurulumunda bir sıcaklık ölçümü gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak maksimum rulman sıcaklığı sadece 130 ° C tespit edilmiştir. Ünlü bir yağlayıcı üreticisi ile birlikte bu sıcaklık aralığına uygun bir yağlama gresinin seçimi ve rulman içerisindeki gres miktarını arttırarak istenilen servis ömrü elde edilmiştir.

Sonuç

Yukarıdaki örneklerde görülebileceği gibi, rulmanların işletme güvenilirliği ve dayanıklılığı yağlamanın doğru bir şekilde belirlenmesi ve ayarlanmasıyla önemli ölçüde iyileştirilebilir. Bu ayrıca bakım maliyetlerini azaltmak için de yardımcı olmaktadır ve erken (prematüre) rulman hasarlarına ilişkin maliyetleri önler. Genel bir kural olarak, yağlama sorunu ne kadar erken tespit edilirse, sonraki safhalarda meydana gelebilecek potansiyel problemler de daha kolay ve daha düşük maliyetle giderilebilecektir.

Yazarlar: Daniel Stöckl and Klaus Grissenberger, NKE Austria GmbH’da uygulama mühendisleri