Açısal temaslı rulmanlarda montaj hatalarının titreşimlere etkisinin teorik ve deneysel incelenmesi
Theoritical and experimental investigaton of angular contact ball bearing vibrations with mounting errors
Yazar: KEREM ATEŞ
Danışman: PROF. DR. MEHMET EROĞLU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Rulmanların ve rulmanların kullanıldığı sistemlerin arızalanmasındaki en önemli nedenlerden biri montaj hatalarıdır ve bu hataların erken tespiti sistemin arızalanmasını önleyecektir. Bu hataların tespitinde kullanılan yöntemlerden biri de titreşim analizidir. Bu tezde açısal temaslı rulmanlarda montaj hatalarının titreşime etkisi hem teorik hem de deneysel olarak incelenmiştir. Tezin teorik kısmında, rulmanları dinamik olarak modelleyebilmek için, rulmanı oluşturan iç bilezik ve dış bilezik arasında hareket eden bilyeler, kütlesiz ve doğrusal olmayan yaylar olarak kabul edilmiştir. Rulman şaft sistemi 5 serbestlik dereceli olarak modellenmiş ve hareket eşitlikleri elde edilmiştir. Hareket eşitlikleri kullanılarak farklı ön yükleme, farklı dönme hızı, farklı eksen kaçıklığı, farklı şaft ağırlığı ve bunların kombinasyonları durumları analiz edilmiştir. Elde edilen teorik sonuçlar hem zaman hem de frekans bölgelerinde çizdirilmiş ve sonuçlar karşılaştırmalı olarak irdelenmiştir. Tezin ikinci aşamasında, teorik sonuçları doğrulamak için bir deney düzeneği tasarlanmış ve imal edilmiştir. Bu deney düzeneği teorik olarak çalışılan senaryoları büyük ölçüde gerçekleştirebilecek kabiliyettedir. Deney düzeneği ile farklı eksen kaçıklığı durumları farklı ön yükleme ve farklı dönme hızlarında çalışılmış ve rulmanların takıldığı yataklardan titreşim verileri toplanmıştır. Bu verilerde gürültü çok fazla olduğundan verilere zarf analizi yapılmış, ardından veriler hem zaman hem de frekans bölgelerinde incelenmiş ve sonuçlar birbirleriyle kıyaslanmıştır. Aynı kıyaslama teorik veriler ile deneysel veriler arasında da yapılmıştır. Sonuç olarak teorik olarak elde edilen verilerin, deneysel olarak elde edilen veriler ile büyük oranda uyumlu olduğu tespit edilmiş fakat deney düzeneğindeki bazı kusurlardan dolayı teorik ve deneysel çalışmalar arasında bazı küçük sapmaların oluştuğu gözlemlenmiştir.

Abstract:
One of the main reason of ball bearings failure and ball bearings used systems failure is mounting errors and early diagnosis of these errors prevents the system failure. One of the diagnosis type to detect these failures is vibration analysis. In that thesis effects of the mounting errors to the vibrations are theoretically and experimentally investigated. In the theoretical part, in order to identify the ball bearings dynamically, balls which are rotating between inner ring and outer ring assumed as massless and nonlinear springs. Bearing shaft system is modeled as 5 DOF and equations of motions are obtained. By means of these equations different preloadings, different shaft speeds, different misalignments, different shaft weights and their combinations has been analyzed. All theoretical results are drawn in time domain and frequency domain and these graphs are compared with each other. In the second part of the thesis, in order to verify the theoretical results an experiment device is designed and produced. That device is capable of performing many scenarios which are mentioned in  the theoretical part. With that device, different misalignment scenarios are performed with various preloads and various shaft speeds and through the data acquisition system, vibration datas are collected from the bearing locations. These datas contains too much noise so that envelope analysis applied to that datas to get rid of noise then obtained new datas are investigated in time domain and frequency domain and the results are compared with each other and with theoretical results. In conclusion, it is realized that experimental datas and theoretical datas fit each other in general but due to the some imperfections of the experiment device, some small deviations took place.