FARKLI MALZEMELERDEN YUVARLANMA ÇİFTLERİNE SAHİP BİLYALI VE MAKARALI YATAKLARIN TRİBOLOJİK ÖZELLİKLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

Abstract

Bu makalede üç farklı malzeme kombinasyonu için üç farklı radyal yükün uygulandığı silindirik makaralı ve sabit bilyalı rulmanların yuvarlanma yüzeylerinde oluşan minimum film kalınlıkları, temas alanları, maksimum temas basınçları ve toplam deformasyonları hesaplanmış ve karşılaştırılmıştır. Radyal yükler yarı yarıya azaltıldığında, iç ve dış temas alanlarındaki minimum film kalınlıkları, malzeme çiftlerinden bağımsız olarak, makaralı rulmanlarda yaklaşık % 9, bilyalı rulmanlarda ise % 5 oranında artmıştır. Sabit bir yük uygulanan makaralı rulmanlarda minimum film kalınlıklarının malzeme çiftinden bağımsız olarak sabit olduğu bulunmuştur. Tamamen seramikten bilyalı rulmanlarda ise hemen hemen yükten bağımsız olarak minimum film kalınlıklarının, tamamen çelik olanlardakine göre yaklaşık % 5 daha küçük olduğu bulunmuştur. Bilyalı ve makaralı rulmanlarda yuvarlanma yüzeylerindeki toplam deformasyonlar tamamen çelik olanlarda en büyük, tamamen seramik olanlarda en küçüktür. Malzeme kombinasyonundan bağımsız olarak, radyal yük yarı yarıya azaltıldığında bilyalı rulmanlarda toplam deformasyonların yaklaşık % 37, makaralı rulmanlarda ise yaklaşık % 46 azaldığı bulunmuştur. Bilyalı rulmanlarda iç temas yüzeyindeki maksimum basınçlar yaklaşık % 21, makaralı rulmanlardakiler ise yaklaşık % 29 azalmaktadır.

Keywords

• Silindirik makaralı rulman,sabit bilyalı rulman,minimum film kalınlığı,temas alanı,maksimum temas basıncı,toplam deformasyon

Comparison of Tribological Properties of Ball and Roller Bearings which has Rolling Pairs made of Different Materials

Abstract

In this article, minimum film thicknesses, contact areas, maximum contact pressures and total deformations of the rolling surfaces of cylindrical roller and deep groove ball bearings with three different radial loads are calculated and compared for three different material combinations. When radial loads are reduced by half, the minimum film thicknesses in the inner and outer contact areas are increased by approximately 9% in roller bearings and 5% in ball bearings, regardless of material pairs. In roller bearings with a constant load, the minimum film thicknesses were found to be constant independent of the material pair. In all-ceramic ball bearings, the minimum film thicknesses were found to be about 5% smaller than those of all-steel ones, almost independent of the load. In ball and roller bearings, the total deformations of the rolling surfaces are the largest in all-steel ones and the smallest in all-ceramic ones. Regardless of the combination of materials, it has been found that when the radial load is reduced by half, the total deformations in the ball bearings are reduced by about 37% and in the roller bearings by about 46%. The maximum pressures on the inner contact surface of ball bearings are reduced by approximately 21% and those of roller bearings by about 29%.

Keywords

• Cylindrical roller bearing,deep groove ball bearing,bearing,minimum film thickness,contact area,maximum contact pressure,total deformation

References

1. 1. Feyzullahoğlu, E. (2001) Hibrid Rulmanlar, TMMOB MAKİNA MÜHENDİSLERİ ODASI Mühendis ve Makina Dergisi, cilt 42, sayı 492, 16-20.
2. 2. Gabelli, A. ; Morales-Espejel, G.E. (2019) A model for hybrid bearing life with surface and subsurface survival, Wear, 422–423, 223–234. DOI: 10.1016/j.wear.2019.01.050
3. 3. Ghezzi, I. ; Komba, E.W.H. ; Bouscharain, N. ; Massi, F. ; Tonazzi, D. ; Le Jeune, G. ; Coudert, J.-B. (2018) Damage evolution and contact surfaces analysis of high-loaded oscillating hybrid bearings, Wear, 406–407, 1–12. DOI: 10.1016/j.wear.2018.03.016
4. 4. Hamrock, B.J. (1994) Fundamentals of Fluid Film Lubrication, McGraw-Hill, New York.
5. 5. Hamrock, B.J. ; Anderson, W.J. (1983) Rolling-Element Bearings, NASA Reference Publication 1105.
6. 6. Hamrock, B.J. ; Dowson, D. (1981) Ball Bearing Lubrication – The Elastohydrodynamics of Elliptical Contacts, Wiley-Interscience, New York.
7. 7. Hamrock, B.J. ; Schmid, S.R. ; Jacobson, B.O. (2006) Fundamentals of Machine Elements, McGraw-Hill, International Edition, Singapore.
8. 8. https://www.ortechceramics.com/product-category/ceramic-bearings/ (Erişim Tarihi: 30.08.2018)

9. 9. Karadere, G. ve Tosun, C. (2019) Farklı Malzeme Kombinasyonlarına Sahip Radyal Bilyalı Rulmanların Toplam Lokal Ezilme Miktarları ve Boyutsuz Film Parametrelerinin Karşılaştırılması, Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, Cilt 24, Sayı 2, 49-61. DOI: 10.17482/uumfd.461975
10. 10. Ölçen, N. E. (2005) Farklı Malzemelerden Yuvarlanma Çiftlerine Sahip Bilyalı Rulmanların Tribolojik Özelliklerinin Karşılaştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Uludağ Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Bursa.
11. 11. Rende, H. ; Hanyaloğlu, C. (2012) Rulmanlarda ve Kaymalı Yataklarda Seramiklerin Kullanımı, TMMOB MMO Mühendis ve Makina Dergisi, cilt 53, sayı 633, 28-35.
12. 12. Tevrüz, T. (2015) Makine Elemanları ve Konstrüksiyon Örnekleri, Cilt 2, Çağlayan Kitabevi, 1.ci baskı, İstanbul.
13. 13. Wang, L. ; Snidle, R.W. ; Gu, L. (2000) Rolling contact silicon nitride bearing technology: a review of recent research, Wear, 246, 159–173. DOI: 10.1016/S0043-1648(00)00504-4
14. 14. Wilson, C.E. (1997) Computer Integrated Machine Design, Prentice-Hall, International Edition, New Jersey.
15. 15. Zaretsky, E.V. (1989) Ceramic bearings for use in gas turbine engines, Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, Trans. ASME 111 (1) 146–154. DOI: 10.1115/1.3240213