Eğik Bilyalı Rulmanlar Nelerdir? Eksiksiz Bir Kılavuz

Eğik Temaslı Rulmanlar Nelerdir?

Açısal temaslı rulmanlar iç ve dış yuvarlanma yolları birbirine göre kaydırılmış olan bilyalı rulmanlardır, böylece bilyalar her bir yuvarlanma yoluna yatağın radyal düzlemine bir açıyla ayarlanmış bir çizgi boyunca temas eder. Temas açısı olarak adlandırılan bu açı, tek bir yatağın radyal yükü ve eksenel (itme) yükü aynı anda tek yönde taşımasına olanak tanıyan şeydir; standart bir sabit bilyalı rulmanın verimli bir şekilde yapamayacağı bir şeydir. Eğik Bilyalı Rulmanlar (ACBB'ler), dış bilezikte bir yükseltilmiş omuz ve alçaltılmış bir omuz ile inşa edilmiş olup, itme yükünü bilyadan yuvaya temas noktası yoluyla iletmek için gereken asimetriyi yaratır.

Rulman endüstrisinde kullanılan standart temas açıları 15°, 25° ve 40° 30° bazı üreticilerin ürün yelpazesinde de yer almaktadır. Temel kural basittir: Daha büyük bir temas açısı daha fazla eksenel yük taşır ancak daha az hızı tolere eder; daha küçük bir temas açısı daha hızlı döner ancak daha az itme taşır. Tek sıralı açısal temaslı rulmanlar yalnızca tek yönden gelen baskıya karşı direnç gösterebildiğinden çoğu uygulama, şaftın her iki tarafından gelen yükü karşılamak için iki rulmanı eşleştirilmiş bir çift olarak monte eder.

Eğik Bilyalı Rulmanlar Nasıl Çalışır?

Sabit bilyalı rulmanın içinde, yuvarlanma yolu olukları simetriktir ve bilya bunların arasında ortalanmış olarak oturur; temas açısı esasen sıfırdır, dolayısıyla rulman esas olarak radyal yüke direnç gösterir. Açısal temaslı rulmanlarda dış bilezik oluğu, iç bilezik oluğuna göre eksenel olarak kaydırılır. Bir top iki ofset oluk arasına oturduğunda, iki temas noktasını birleştiren çizgi artık mile dik değil, eğiktir. Bu eğim temas açısıdır (α) ve herhangi bir radyal itmenin bir kısmını eksenel itmeye direnebilecek bir yük yoluna dönüştüren de budur.

Serbest, Statik ve Dinamik Temas Açıları

Rulman katalogları, rulman yüksüz ve montesizken ölçülen "serbest" veya nominal temas açısını (15°, 25°, 40°) belirtir. Rulman bir mile preslenerek geçirildiğinde, termal genleşmeye maruz kaldığında ve çalışma yükü ve dönüşten kaynaklanan merkezkaç kuvveti altına alındığında, gerçek - veya etkin - temas açısı bu nominal rakamdan kayar. Temas açısı çok fazla artarsa, top yuvarlanma yolu banketini aşabilir ve erken arızaya neden olabilir; çok alçalırsa, toplar yuvarlanma yoluna takılabilir veya ön yükü kaybedebilir, bu da düzensiz top hareketine ve erken aşınmaya yol açabilir. Bu nedenle rulman mühendisleri, yalnızca katalog açısına güvenmek yerine, uyum ve ön yük spesifikasyonunu tamamlamadan önce hem statik hem de dinamik temas açısı kaymalarını hesaplar.

Temas Açısı Seçenekleri: 15°, 25° ve 40° Karşılaştırıldığında

Doğru temas açısının seçilmesi, açısal temaslı rulmanın belirlenmesinde en önemli karardır çünkü uygulamanın ömrü boyunca hız ve itme kapasitesi arasındaki dengeyi sabitler. On beş derecelik rulmanlar, daha az eksenel yük kapasitesiyle hız kapasitesini maksimuma çıkarır ve eksenel yükün orta düzeyde kaldığı yaklaşık 15.000 RPM'nin üzerindeki yüksek hızlı iş milleri için en iyi seçimdir. Yirmi beş derecelik rulmanlar, hassas dişli kutularının, robotik bağlantıların ve orta hızlı iş millerinin çoğunda hızı ve eksenel kapasiteyi dengeleyen, genel amaçlı, en yaygın stok seçeneğidir. Kırk derecelik rulmanlar eksenel yük kapasitesini maksimuma çıkarır ancak önemli bir hız kaybıyla birlikte gelir.

Bunu hatırlamanın pratik bir yolu: radyal yük, yük durumuna hakim olduğunda varsayılan konum 25°'dir; eksenel (itme) yük hakim olduğunda, 40°'ye kadar adım atın; Şaftın hızlı dönmesi gerektiğinde ve eksenel yük hafif olduğunda 15°'ye düşürün. Üreticiler ayrıca parça numarasındaki açıyı da kodlar; örneğin, NSK, 25°'yi belirtmek için "A5" son ekini kullanır ve birçok marka, standart 30° yerine 40°'yi belirtmek için temel parça numarasına "B" ekler; bu nedenle, evrensel bir son ek sistemi varsaymak yerine açı kodunu her zaman belirli üreticinin kataloğuna göre doğrulayın.

Eğik Temaslı Rulmanlar ve Sabit Bilyalı Rulmanlar

Açısal temaslı ve sabit yivli rulmanlar genellikle aynı iç çapı, dış çapı ve genişliği paylaşır; bu da çizimde değiştirilebilir görünmelerini sağlar; ancak gerçek yük koşullarında birinin diğeriyle değiştirilmesi L10 rulman ömrünü %60-80 oranında azaltabilir veya daha kötü durumlarda, çalıştırmadan birkaç saat sonra krapajlara neden olabilir. Fark tamamen bu temas açısına ve bunun gerektirdiği omuz geometrisine bağlıdır.

6206 sabit bilyalı rulman (30 mm delik) yaklaşık 19,5 kN dinamik radyal yük taşırken, 25°'deki benzer bir 7206 açılı temaslı rulman radyal olarak yaklaşık 17,8 kN, yani yaklaşık %9 daha az taşır. Açısal temaslı rulmanın kararlı bir şekilde öne doğru çektiği yer itme tarafındadır: 25°'deki aynı 7206 yaklaşık 8,5 kN'ye kadar sürekli eksenel yükü kaldırabilirken eşdeğer bir sabit oluklu rulman tipik olarak eksenel yönde dinamik radyal değerinin yalnızca %30-40'ıyla ve yalnızca düşük ila orta hızlarda sınırlıdır. Anlamlı bir itme kuvvetine sahip herhangi bir uygulama için (helisel dişli ağlar, vidalı miller, açılı kesme kuvvetleri), sabit oluklu bir rulman, açısal temaslı bir rulmandan çok önce eksenel kapasiteyi tüketir.

Görsel Tanımlama

Sabit oluklu bir rulmanın, bilye oluğunun her iki tarafında iki eşit omuzu bulunurken, açısal temaslı bir rulmanın bir uzun omuzu ve bir alçak omuzu vardır; uzun taraf, yük taşıma yüzüdür ve kurulum sırasında itme yükünün kaynağına bakmalıdır. Parça numaralandırması da başka bir ipucudur: eğik bilyalı rulmanlar genellikle 7xxx serisi işaretlerini taşırken, sabit bilyalı rulmanlar 6xxx serisi numaralarını kullanır.

Montaj Düzenlemeleri: DB, DF ve DT Açıklaması

Bir açısal temaslı rulman yalnızca bir yönden gelen baskıya direnç gösterdiğinden, çoğu gerçek kurulumda eşleştirilmiş, önceden ayarlanmış bir çift olarak monte edilmiş iki (veya daha fazla) rulman kullanılır. Rulmanlar, dış bileziğin ön yüzleri birlikte (yüz yüze, DF), arka yüzleri birlikte (sırt sırta, DB) veya yüzleri aynı yönde hizalanacak şekilde (tandem, DT) düzenlenebilir. Yük durumu için yanlış düzenlemenin seçilmesi en yaygın ve maliyetli spesifikasyon hatalarından biridir.

Arka arkaya (DB)

Sırt sırta düzenlemede, iki yatağın temas açısı çizgileri içe doğru ayrılarak bir "O" şekli oluşturur; bu nedenle DB'ye O düzeni de denir. DB eşleştirme, devrilme momentlerine karşı en güçlü direnci sağlar; bu nedenle, radyal yükün devrilme momentiyle birleştiğinde yük durumunda hakim olduğu durumlarda doğru seçimdir. Bu geniş etkili yük merkezi aralığı, devrilme kuvvetlerine direnmesi gereken iş mili burunları ve tekerlek göbekleri için DB çiftlerinin standart tercih olmasının nedenidir.

Yüz Yüze (DF)

Yüz yüze düzenlemede boşluk, iç yataklar yerine dış yatakların arasında yer alır ve kurulum sırasında bu boşluğun kapatılması, çalışma ön yükünü oluşturur. Eksenel yük her iki yönden de gelebildiğinde ve düzeneğin şaft genleşmesini termal olarak telafi etmesi gerektiğinde DF eşleştirme doğru çağrıdır, çünkü daha dar yük merkezi aralığı şaft büyümesini DB'ye göre daha iyi tolere eder. Takas, moment yüklerine karşı daha düşük dirençtir, bu nedenle yanlış hizalama direnci önemliyse DF çiftleri yeterli eksenel boşluğa ihtiyaç duyar.

Tandem (DT)

Tandem düzenlemede, her iki yatağın temas açısı çizgileri paralel uzanarak, radyal yük taşımayan ve yalnızca tek yöndeki itme kuvvetini kabul eden çok ağır hizmete uygun bir itme konfigürasyonu üretir. Düzenleme her iki rulmanın eksenel kapasitesini üst üste getirdiğinden, tek yönlü eksenel yükün tek bir rulman için aşırı boyutlandırıldığı durumlarda DT eşleştirme tercih edilir. Bir tandem sistemde itme kuvvetine her iki yönden de direnç gösterilmesi gerekiyorsa, tandem çiftine karşı üçüncü bir yatağın eklenmesi gerekir; DT tek başına bu ekstra ön yük olmadan doğal bir eksenel stabilite sağlamaz.

Yaygın Eğik Bilyalı Rulman Türleri

Tek Sıralı Eğik Temaslı Rulmanlar

Temel tasarım: tek bir yönde radyal yükü artı eksenel yükü taşıyabilen bir sıra bilya, bir yükseltilmiş omuz. Yalnızca itme kuvvetinin gerçekten tek yönlü olduğu durumlarda tek başına kullanılır; aksi takdirde bir DB, DF veya DT çiftine monte edilir.

Çift Sıralı Eğik Temaslı Rulmanlar

Yüksek sertlik ve her iki yöndeki birleşik radyal ve eksenel yükler için tasarlanan çift sıralı açısal temaslı rulmanlar, motorlarda, pompalarda ve kompresörlerde yaygın olarak kullanılır. Tek bir yatak içinde yerleşik, sırt sırta kalıcı bir çift gibi işlev görürler, her iki yönde eksenel yükleri sürdürürken aynı zamanda moment yüklerini de taşırlar ve sıklıkla bir şaft sisteminde sabit uçlu yatak olarak kullanılırlar.

Dört Noktalı Temaslı Rulmanlar

Dört nokta temaslı rulmanlar, sınırlı radyal yük kapasitesiyle her iki yönde eksenel yükleri destekleyen kompakt, yüksek sertlikte bir tasarım sunar ve genellikle motorlarda, dişli kutularında ve pompalarda bulunur. Radyal yük altında, bilyalar iç ve dış bileziklerle dört temas noktası oluşturur; saf eksenel yük altında temas, standart açısal temaslı rulmanlara benzer şekilde iki noktaya düşer. Bu tasarım, eksenel boşluğun önemli olduğu durumlarda tek bir yatağın uyumlu bir çift yatağın yerini almasına olanak tanır.

Dubleks (Eşleşen Çift) Açısal Temaslı Rulmanlar

Dubleks rulmanlar, belirli bir boşluk ve ön yüke göre set halinde üretilip eşleştirilen, daha sonra DB, DF veya DT konfigürasyonunda birlikte monte edilen iki veya daha fazla tek sıralı açısal temaslı rulmanlardır. Performans tutarlılığını garanti etmek için eşleşen çiftlerin aynı üretim partisinde üretilmesi gerektiğinden, parça numaraları aynı görünse bile asla farklı bir setteki rulmanlarla karıştırılmamalıdır.

Minyatür Eğik Temaslı Rulmanlar

Minyatür eğik temaslı rulmanlar, standart tek sıralı tasarımın kompakt, yüksek hassasiyetli versiyonlarıdır, genellikle 10 mm'nin altında delik boyutlarına sahiptir ve dişçilik aletleri, optik aletler ve küçük servo aktüatörler gibi alan kısıtlı, hassasiyetin kritik olduğu uygulamalar için üretilmiştir.

Ön Yükleme: Eğik Temaslı Rulmanlar Neden Buna İhtiyaç Duyar?

Açısal temaslı rulmanlar tipik olarak iç yatak, bilyalar ve dış yatak arasına uygulanan bir ön yük ile monte edilir; bu, bilyalar ve her iki yuvarlanma yolu arasındaki iç boşluğu en aza indirir veya ortadan kaldırır. Ön yük olmadan, hafif veya ters yük altındaki açısal temaslı bir rulman, bilyaların yuvarlanma yolu ile tutarlı temasını anlık olarak kaybetmesi nedeniyle bilyanın kaymasına, titreşime ve erken aşınmaya neden olabilir.

Ön yük, hem temas açısına hem de eşleştirme düzenine yakından bağlıdır ve doğru ön yükün sertliği iyileştirdiği ve titreşimi azalttığı iş milleri ve servo motorlar gibi yüksek hızlı, yüksek hassasiyetli uygulamalarda bunun doğru yapılması özellikle kritik öneme sahiptir. Spesifik yöntem (fabrikada işlenmiş ön yükleme, yay ön yüklemesi veya kurulum sırasında konik pullarla ön yükleme seti) genellikle tasarım aşamasında sabitlenmek yerine kurulum aşamasında belirlenir. Aşırı sıkma ön yüklemesi yaygın bir saha hatasıdır: aşırı sıkma kuvveti sürtünmeyi ve ısıyı artırır, bu da rulman ömrünü çok az ön yükle çalışma kadar kısaltabilir.

Eğik Bilyalı Rulmanların Tipik Uygulamaları

Açısal temaslı rulmanlar, bir şaftın radyal yükün yanı sıra anlamlı bir itme yüküne maruz kaldığı her yerde ortaya çıkar; bu, geniş bir dönen makine alanını kapsar. En yaygın uygulamalardan birkaçı, temas açısının ve montaj düzeninin pratikte neden bu kadar önemli olduğunu göstermektedir:

• Takım tezgahı milleri — 15° rulmanların prosesin talep ettiği hız kapasitesini sağladığı, 30.000 RPM'ye kadar çalışan CNC takım tezgahlarının ultra hassas iş millerinden.
• Otomotiv tekerlek göbekleri — Çift sıralı açısal temaslı rulmanlar, modern araba tekerlek poyraları için standart seçimdir ve yüksek hızda viraj alma sırasında oluşan büyük eksenel kuvvetleri kolaylıkla karşılar.
• Santrifüj pompalar — pervane sıvıyı ileri doğru iterek şaft boyunca eşit ve zıt yönde bir itme kuvveti oluşturur ve 40° açısal temaslı yataklar bu itmeyi zahmetsizce emer.
• Bilyalı vidalar ve doğrusal eksenler — hassas otomasyon sıfır boşluk gerektirir ve arka arkaya düzenlenmiş açısal temaslı yataklar, doğru robotik hareket için gereken sağlam eksenel konumlandırmayı sağlar.
• Bisiklet kulaklıkları — Çoğu bisiklet, başlıkta açısal temaslı rulmanlar kullanır çünkü oraya etki eden kuvvetler hem radyal hem de eksenel yönlerde ilerler.
• Şanzımanlar ve turboşarjlar — eşleştirilmiş açısal temas çiftleri, dişli kutuları, turboşarjlar ve robot bağlantıları dahil olmak üzere çift yönlü eksenel yüklerin meydana geldiği her yerde yaygın olarak kullanılır.

Doğru Açısal Temaslı Rulman Nasıl Seçilir

Açısal temaslı rulmanın doğru şekilde belirlenmesi, yük yönü, hız ve hassasiyet gerekliliklerinin sırayla yerine getirilmesine bağlıdır; uygulama tarafındaki arızaların çoğunun kaynağı bu adımlardan herhangi birinin atlanmasıdır.

1. Eksenel yükün tek yönlü mü yoksa çift yönlü mü olduğunu belirleyin. Tek yönlü yüklerde bazen tek bir yatak kullanılabilir; çift ​​yönlü yükler her zaman uyumlu bir çift veya çift sıralı tasarım gerektirir.
2. Radyal ve eksenel yük büyüklüğünü karşılaştırın. Radyal yük eksenel yükü aştığında 25° temas açısı genel amaçlı seçimdir; eksenel yük radyal yükü aştığında, itme kuvvetini artırmak için 40°'ye kadar adım atın; ve yüksek hızlı, hafif yüklü senaryolar için 15° tercih edilir.
3. Montaj düzenini baskın yük tipiyle eşleştirin: radyal yük artı devrilme momenti için sırt sırta DB (en güçlü devrilme önleme direnci), çift yönlü eksenel yükün aynı zamanda termal şaft genleşmesini de karşılaması gerektiğinde DF yüz yüze ve büyük boyutlu tek yönlü eksenel yükün birden fazla yatağın birleşik kapasitesine ihtiyaç duyduğu durumlarda tandem DT.
4. Temas açısını tamamlamadan önce sınırlama hızını (ideal koşullar altında teorik maksimum), referans hızını (uzun süreli kararlı çalışma için önerilen üst sınır) ve uygulamanın gerçek çalışma hızını yatağın nominal değerlerine göre kontrol edin.
5. Yüksek hassasiyetli veya yüksek hızlı iş mili çalışması için, P5 veya üzeri bir hassasiyet sınıfı belirtin; çünkü bu sınıflar, ön yükün özel bir uyumla çalışma koşullarına göre ayarlandığı takım tezgahı ana iş millerinde yaygın olarak kullanılır.
6. Başka bir markanın numaralandırmasıyla eşleştiğini varsaymak yerine, üreticinin açı kodu kuralını (örneğin, "A5" veya "B" son ekini) belirli bir katalogla doğrulayın.

Tanıdık bir parça numarasını varsayılan olarak kullanmak yerine bu altı adımı hemen başlatmak, nominal L10 ömrüne ulaşan bir rulmanı, gerçekte taşımaya hiçbir zaman uygun olmadığı bir yük durumu altında erken arızalanan bir rulmandan ayıran şeydir.