BİLYALI RULMAN HASARLARININ NEDEN OLDUĞU TİTREŞİMLERİN MODELLENMESİ

Öz

Bu çalışmada, sağlam ve hasarlı durumdaki açısal temaslı bilyalı rulmanların titreşimini incelemek üzere bir şaft-rulman modeli oluşturulmuştur. Modelde şaft-rulman ikilisi kütle-yay sistemi olarak modellenmiş ve ilave olarak bilyaların titreşimini incelemek için, bilyalar da kütleli olarak kabul edilmiştir. Sistemin dinamik şartlar altında doğrusal olmayan bir davranış gösterdiği bilinmektedir. Şaft ve bilyalar için hareket denklemleri elde edilmiş ve bu denklemler geliştirilen bilgisayar programı yardımıyla radyal ve eksenel yönde çözülmüştür. Simülasyon programından şaft ve bilyalar için bulunan sonuçlar zaman ve frekans tanım bölgesinde incelenmiş ve rulman bilyalarının kütleli olarak kabul edilmesinin şaftın genel titreşimini pek fazla etkilemediği görülmüştür. Simülasyon programı kullanılarak rulman elamanları çalışma yüzeylerindeki (iç bilezik, dış bilezik, bilya) bölgesel kusurların şaft ve bilyaların titreşimine olan etkisi de araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar daha önceki çalışmalarla karşılaştırıldığında göreceli olarak bir uyum içersinde oldukları gözlemlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Titreşim, bilyalı rulmanlar, bölgesel kusurlar

Kaynakça

1. Arslan, H., Şaft-Rulman Sistemindeki Bilyalı Rulman Hasarlarının Titreşim Analizi Metodu İle Tespiti, Doktora Tezi, Kırıkkale Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Anabilim Dalı, Kırıkkale, Ocak 2003.
2. Aktürk, N., Rigid Shaft Supported by Angular Contact Ball Bearings, PhD. Thesis, Imperial College of Science, Technology and Medicine, University of London, London, April 1993.
3. Aktürk, N. and Gohar, R., “The Effect of Ball Size Variation on Vibrations Associated with Ball-Bearings”, Proc. I.Mech.E., 212 Part J, 101-109, 1998.
4. McFadden, P. D. and Smith, J. D., “Model for the Vibration Produced by a Single Point Defect in a Rolling Element Bearing”, Journal of Sound and Vibration, 96(1a), 69-82, 1984.
5. McFadden, P. D. and Smith, J. D., “The Vibration Produced by a Multiple Point Defect in a Rolling Element Bearing”, Journal of Sound and Vibration, 98(2), 263-273, 1985.
6. Taylor, J. I., “Identification of Bearing Defects by Spectral Analysis”, Journal of Mechanical Design, vol. 102, 199-205, April 1980.
7. Tandon, N. and Choudhury, A., “A Review of Vibration and Acoustics Measurement Methods for the Detection of Defects in Rolling Element Bearings”, Tribology International, 32, 469-480, 1999.
8. Su, Y.T., Lin, M.H. and Lee, M.S., “The Effects of Surface Irregularities on Roller Bearing Vibrations”, J. Sound and Vibration, 165(3), 455-466, 1993.

9. Gad E. H., Kandou T., Tamura H., “Spring Property of Ball Bearings”, Memoirs of the Faculty of Engineering, Kyushu University, 43(3), 1983.
10. Igarashi T. and Hamada H., “Studies on The Vibration and Sound of Defective Rolling Bearings (First Report)”, Bulletin of JSME, 25(204), 994-, 1982.
11. Rahnejat H.and Gohar R., “The Vibration of Radial Ball Bearings”, Proc. Inst. Mech. Eng., 199(3), 181-193, 1985.
12. Matsubara M., Rahnejat H., Gohar R., “Computational Modelling of Precision Spindles Supported by Ball Bearings”, Int. J. of Machine Tools & Manuf., 1988.
13. Aini R., Rahnejat H., Gohar R., “A Five Degrees of Freedom Analysis of Vibrations in Precision Spindles”, Ins. J. Mach. Tools for Manuf., 30(1), 1-18, 1990.
14. Franco J., Aktürk N. Gohar R., “Vibration of a Rigid Shaft Supported by Radial Ball Bearings with Several Defects”, Int. Gas Turbin and Aeroengine Cong. and Expo., Cologne, Germany, ASME Paper No: 92-GT-164, 1992.
15. Aktürk N., Uneeb M., Gohar R., “Vibration of a Shaft Supported by Angular Contact Ball Bearings”, ESDA Joint Conf. on Eng. Sys. Des. and Analysis., İstanbul, Türkiye, ASME Paper: 47(5), 95-101, 1992,
16. Gupta P. K., Winn L. W., Wilcock, D. F., “Vibration Characteristic of Ball Bearings”, Trans. of ASME J. of Lubr. Tech., 98, 284-289, 1977.
17. Harris T. A., Rolling Bearings Analysis, John Wiley & Sons, USA, 1991.
18. Tiwari R., Vyas N. S., “Estimation of Non-Linear Stiffness Parametres of Rolling Element Bearings from Random Response of Rotor-Bearing Systems”, J. of Sound and Vibration, 187(2), 229-239, 1995.
19. Schiltz R. L., “Forcing frequency identification of rolling element bearings”, Int. J. Sound Vibration, 16¬19, 1990.
20. Pandit S. M., Paul D., Roth J. T., “Monitoring and Diagnosis of Bearing Defects Using Data Dependent Systems”, Integ. Comp.-Aided Eng., 3(4), 268-278, 1996.
21. Yhland E. and Johansson L., “Analysis of Bearing Vibration”, The Ball Bearing Journal, 161, 1970.
22. Braun, S. and Datner, B., "Analysis of Roller/Ball Bearing Vibrations", J. of Mechanical Design, 101, 119-125, 1979.
23. Igarashi T. and Yabe S., “Studies on The Vibration and Sound of Defective Rolling Bearings (Second Report)”, Bull. JSME, 26(220), 1791-, 1983.
24. Igarashi T. and Kato J., “Studies on The Vibration and Sound of Defective Rolling Bearings (Third Report)”, Bull. JSME, 28(237), 1985-, 1985.
25. Karakurt M. C., An Investigation into Rolling Element Bearing Diagnostics via Digital Signal Processing, Yüksek Lisans Tezi, ODTÜ, Ankara, 1989.
26. Alfredson R. J., Aust M. I. E., Mathew J., “Time Domain Methods for Monitoring The Condition of Rolling Element Bearings”, Mech. Eng. Trans. Australia, 10(2), 102-107, 1985.
27. Alfredson R. J., Aust M. I. E., Mathew J., “Frequency Domain Methods for Monitoring The Condition of Rolling Element Bearings”, Mech. Eng. Trans. Australia, 10(2), 108-112, 1985.
28. Harker R. G. and Sandy J. L., “Rolling Element Bearing Monitoring and Diagnostics Techniques”, J. of Eng. Gas Turbines and Power, 111, 251-256, 1989.
29. Wardle F. P., “Vibration Forces Produced by Waviness of The Rolling Surfaces of Thrust Loaded Ball Bearings, Part 1: Theory”, Proc. l.MechE., 202(C5), 305-, 1988.
30. Kim P. Y., “A Review of Rolling Element Bearing Monitoring (III): Preliminary Test Results on Eddy Current Transducer Technique” Proc. of Third Int. Conf. on Vib. in Rotating Machinery, ImechE, York, England, 119-125, 1984.
31. Aktürk, N., “The Effect of Waviness on Vibrations Associated with Ball Bearings”, Trans. ASME, J. of Tribology, Vol.121, October, 1999, pp. 667-677.