Kauçuk esaslı rulman sızdırmazlık kapaklarının sıkılıklarının rulman performansına etkisinin teorik ve deneysel analizi
Theoretical and experimental analysis of rubber seal interference effect on ball bearing performance
Yazar: KAĞAN SARIGÖZ
Danışman: YRD. DOÇ. OSMAN SELİM TÜRKBAŞ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada rulman sızdırmazlık kapaklarının sıkılık değerinin, rulman performansına etkisi deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Deneysel çalışma için dört farklı kapak sıkılığında rulman numuneleri özel olarak üretilmiştir. Ayrıca temassız kapaklı rulmanlarda testlerde kullanılmıştır. Testlerde kullanılan rulmanların kapak sıkılıkları sırasıyla; 200 µm, 160 µm, 105 µm, 45 µm, temassız olacak şekilde üretilmiştir. Bu numunelerle sürtünme momenti testi ve sıcaklık testi yapılmıştır. Sürtünme momenti testinde rulmanlara yük uygulanmamıştır ve rulmanlar 3000 rpm devirde 1 saat boyunca döndürülmüştür. Test süresince rulmanların sıcaklık değerleri ve dönmeye karşı rulman içinde oluşan sürtünme dirençleri moment olarak ölçülmüştür. Sıcaklık testinde ise rulmanlar 2000 N radyal yük altında, 6000 rpm devirde 1 saat süresince döndürülmüştür. Yapılan bu iki test sonucuna göre kapak sıkılığı arttıkça rulman içerisinde dönmeye karşı oluşan direncin arttığı tespit edilmiştir. Fakat yüksüz ve yük altında yapılan bu testlerin sonuçları arasında belirgin farklar vardır. Yüksüz olan test sonuçlarında kapak sıkılığına göre rulman sürtünme momenti neredeyse düzgün doğrusal bir biçimde artmaktadır. Buna karşı 2000 N yük altında ve gresle yağlama metodu kullanılan sıcaklık testinde 105 µm kapak sıkılığından sonra rulman sıcaklıklarında belirgin artışlar tespit edilememiştir. Ayrıca yük altında yapılan rulman gruplarının test sonuçlarındaki değişkenlik yüksüz yapılan testlere göre çok daha fazladır. Ayrıca sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak farklı kapak sıkılığındaki kapak modelleri oluşturulmuştur. Rulman lastik kapağının iç dudağıyla rulman iç bileziğinin temas halinde olan bölümündeki kontak tepki kuvvetleri statik olarak sonlu elemanlar yöntemi ile hesaplanmıştır. Elde edilen sayısal sonuçlar ile yapılan test sonuçları arasındaki ilişkide değerlendirilmiştir.

Abstract:
Effect of ball bearing seal interference value on bearing performance was investigated experimentally and numerically in this study. Four different seal interference ball bearing samples were manufactured specifically for experimental study. Also bearings with contactless shields were used in experimental study. The bearing seal interferences which are used in tests are given respectively; 200 µm, 160 µm, 105 µm, 45 µm, contactless. Friction torque test and temperature test were performed with these bearing samples in this study. Friction torque test was performed without loading and bearings were rotated at 3000 rpm for one hour. Bearings temperature values and friction generation in bearings against rotation were measured throughout the tests. Bearings were rotated at 6000 rpm for one hour and 2000 N radial load was applied in temperature test. According to these two test results, it has been found that as the seal interference increases, resistance to rotation in the bearing increases. However, there were significant differences between tests performed with loading and without loading conditions. Bearing frictional torque increases almost linearly with seal interference values in unloaded test results. In spite of this, any significant temperature increase was not noted after 105 µm seal interference value in temperature tests which performed with 2000 N radial load. Moreover, variation in test results of loaded bearings were far more than unloaded bearings. Bearing seals which have four different seal interferences were modeled by using finite element method. The contact reaction force between the region of inner ring and rubber seal inner lip was calculated statically by means of finite element method. The relationship between numerical results obtained from this calculation and friction moment test results were also evaluated.