İtme Yataklarını Anlamak
A baskı yatağı (eksenel rulman olarak da bilinir) şaft eksenine paralel etki eden yükleri — eksenel veya itme yüklerini — taşımak ve bir rotor. Radyal olanın aksine dergi yatağıŞafta dik yükleri destekleyen bir baskı yatağı, şaft eksenine dik temas yüzeylerine sahiptir; bu sayede şaftı eksenel yönde herhangi bir tarafa itmeye çalışan kuvvetlere karşı direnç gösterebilir. Radyal ve baskı yatakları birlikte tam bir rotor-yatak sistemindeki.
Eksenel kuvvetlerin mevcut olduğu her yerde — pompalar, kompresörler, türbinler, pervane milleri ve dikey konumdaki ekipmanlarda — baskı yatakları vazgeçilmezdir. Bir baskı yatağının arızalanması veya kapasitesinin yetersiz kalması, aşırı eksenel titreşim, mil uç boşluğu ve rotorun sabit parçalarla temas etmesi durumunda meydana gelebilecek ciddi hasarlar.
1. Eksenel Rulman ve Radyal Rulman: Aralarındaki Fark Nedir?
Bir baskı rulmanını anlamanın en açık yolu, birlikte çalıştığı radyal rulmanla karşılaştırmaktır. Bu ikisi şu şekilde tanımlanır yön boyutlarına veya yapılarına göre değil, taşımak için inşa edildikleri yüke göre.
- Bir radyal yatak (örneğin dergi yatağı) yük taşır dik şafta - rotorun ağırlığı ve şafttan gelen radyal kuvvetler balanssızlık. Yük taşıyan yüzeyleri silindiriktir ve şaftın etrafını sarar.
- Bir baskı yatağı yük taşır paralel şafta - merkez hattı boyunca eksenel itme. Yük taşıyan yüzeyleri, mile dik açılarla yerleştirilmiş düz (veya şekilli) yüzeylerdir ve rotor üzerindeki bir bileziğe veya omuza dayanır.
Tipik bir makine her ikisine de ihtiyaç duyar: iki radyal rulman mili yanal olarak konumlandırır ve ağırlığını taşır; tek bir itme rulmanı ise rotor'un eksenel konumunu sabitler ve net eksenel kuvveti absorbe eder. Bazı tasarımlar iki görevi birleştirir — bir açısal temas veya bantlı silindir rulman radyal ve eksenel yükü aynı anda taşır - ancak büyük turbo makinelerde eksenel kuvvetler paylaşılamayacak kadar büyük olduğu için eksenel rulman neredeyse her zaman radyal rulmanlardan ayrı, özel bir bileşendir.
2. Baskı Yatağı Çeşitleri
Baskı rulmanları iki geniş aileye ayrılır: yükü bilyalar veya makaralar aracılığıyla taşıyan yuvarlanma elemanı tipleri ve rotoru basınçlı bir yağ filmi üzerinde yüzdüren akışkan film tipleri. Bunlar arasındaki seçim esas olarak yük, hız ve makine boyutuna göre yapılır.
Yuvarlanma Elemanlı Baskı Rulmanları
Bunlar, bilyeler veya makaralar aracılığıyla itme kuvvetini iletir ve orta yükteki genel makinelerde yaygın olarak kullanılır. Durumları aynı yöntemle takip edilebilir yuvarlanma elemanı kusuru radyal rulmanlarda kullanılan tipler.
- Bilyalı baskı yatakları: Bilyeli elemanlar, düz veya oluklu baskı pulları arasında çalışır. Orta düzeyde yük kapasitesi, orta ila yüksek hız, iyi eksenel konumlandırma hassasiyeti. Takım tezgahlarında, otomotiv şanzımanlarında ve diğer orta düzeyde itme kuvveti gerektiren uygulamalarda kullanılır.
- Silindirik makaralı baskı rulmanları: baskı pulları arasındaki makaralar, nokta teması yerine çizgi teması sayesinde çok yüksek taşıma kapasitesi sağlar, ancak bu sadece düşük ila orta hızlarda geçerlidir. Ağır makinelerde, dikey pompalarda ve vinç kancalarında kullanılır.
- Konik makaralı eksenel rulmanlar: konik makaralar, kombine ve yüksek eksenel yüklere uygun gerçek bir yuvarlanma hareketi sağlar. Tek bir rulman hem radyal hem de eksenel yükleri taşır ve ön yük aralıklarla ayarlanabilir. Otomotiv tekerlek göbeklerinde, dişli kutularında ve kombine yük durumlarında yaygındır.
- Oynak makaralı eksenel rulmanlar: Fıçı şeklindeki makaralar ve kavisli yuvarlanma yolu, şaftın yanlış hizalanmasını tolere ederken çok yüksek eksenel yükü kabul eder - ağır sanayide uzun, hafif sapmalı şaftlarda kullanışlıdır.
- Eğik bilyalı rulmanlar: Bilye teması, rulmanın hem radyal hem de eksenel yükü alabilmesi için belirli bir açıyla ayarlanmıştır; genellikle çiftler halinde (sırt sırta veya yüz yüze) monte edilir. Yüksek hızda çalışabilir; takım tezgahı millerinde ve yüksek hızlı pompalarda kullanılır.
Akışkan Filmli İtme Yatakları
Bunlar rotoru hidrodinamik bir yağ filmi üzerinde yüzdürür ve büyük, yüksek güçlü makinelere hakimdir. Normal çalışma sırasında metal-metal teması olmadığından, sürekli basınçlı yağ beslemesi pahasına neredeyse sınırsız ömür ve mükemmel sönümleme sunarlar.
- Devirme pedli baskı yatakları (mucitlerine atfen genellikle Kingsbury veya Michell rulmanları olarak adlandırılır): çoklu döner pedlerin her biri, baskı bileziğini pedlerden kaldıran yakınsak bir yağ kaması oluşturmak için eğilir. Büyük türbinlerde kapasite megawatt'a ulaşır, hız etkin bir şekilde sınırsızdır (30.000+ rpm'ye kadar kullanılır) ve sönümleme mükemmeldir. Buhar türbinlerinde, gaz türbinlerinde, büyük kompresörlerde ve jeneratörlerde bulunur.
- Sabit yuvalı (konik yüzeyli) baskı yatakları: Konik bir rampa ile işlenmiş sabit pedler, hareketli pivotlar olmadan yağ kamasını oluşturur. Yüksek kapasiteli, basit ve sağlamdır, hareketli parçası yoktur, ancak yükün tersine dönmesine karşı eğimli pedlere göre daha az toleranslıdır. Dikey pompalarda ve hidro türbinlerde kullanılır.
3. Eksenel Rulmanların Kullanıldığı Yerler: Uygulamalar
Rotoru ekseni boyunca net bir itmeye maruz kalan herhangi bir makine, bu kuvveti absorbe etmek ve rotoru yerinde tutmak için bir baskı yatağına ihtiyaç duyar. En yaygın uygulamalar şunlardır:
- Santrifüj pompalar ve kompresörler: Her bir çark üzerindeki basınç artışı, emme tarafına doğru büyük bir eksenel kuvvet oluşturur ve bu kuvveti baskı yatağının taşıması gerekir.
- Buhar, gaz ve hidro türbinler: Çalışma sıvısı kanat sıralarını eksenel olarak iter; baskı yatağı - genellikle bir eğimli ped tipi - rotoru bu kuvvete ve contaların ve kanat uçlarının yakın ayarlanmış boşluklarına karşı tutar.
- Deniz tahriki (gemi ve tekne itme yatakları): pervane'nin itme kuvveti tüm gemiyi pervane şaftı üzerinden ileri iter ve ağır hizmet tipi bir deniz itme rulmanı bu kuvveti şafttan gövdeye aktarır. Bu, mühendislikteki en zorlu itme rulmanı görevlerinden biridir.
- Jeneratörler ve elektrik motorları: Dikey makinelerde baskı yatağı ek olarak rotorun ölü ağırlığını taşır ve tüm makinelerde eksenel yüke karşı direnç gösterir. manyetik çekim.
- Redüktörler: Helisel ve konik dişliler, mil baskı yataklarının absorbe etmesi gereken eksenel reaksiyonlar oluşturur.
- Takım tezgahı milleri, otomotiv aktarma organları ve vinçler: Daha küçük yuvarlanma elemanlı baskı yatakları mili konumlandırır ve orta düzeyde eksenel yük taşır.
4. Dikey Şaftlar için Baskı Yatakları
Dikey makineler - dikey pompalar, hidro jeneratörler, büyük dikey motorlar - baskı yatağına özel bir talep getirir çünkü sadece proses eksenel kuvvetini değil aynı zamanda Dönen tertibatın tüm statik ağırlığı, Bu ağırlık büyük bir hidro jeneratörde yüzlerce ton olabilir. Yatay bir makinede radyal rulmanlar bu ağırlığı taşır; dikey bir makinede ise ağırlık şaft ekseninden aşağı doğru hareket eder ve doğrudan baskı rulmanının üzerine düşer.
Bu nedenle dikey makineler neredeyse her zaman, birleşik ağırlık ve proses yükü için boyutlandırılmış ve şaft'ın üstüne ya da altına monte edilmiş büyük bir akışkan film itme rulmanı — genellikle eğilebilir pabuçlu bir tasarım — kullanır. Rulman'ın yağ filmi ve soğutması sürekli tam yük işletimi için tasarlanmalı ve sıcaklık ve eksenel pozisyon tüm makinede en yakından izlenen parametreler arasındadır, çünkü dikey şaft baskı yatağı arızası, rotoru kurtarmak için hiçbir marj olmadan statorun üzerine düşürür.
5. Eksenel Yük Kaynakları
Pompalar ve Kompresörlerde
- Pervanenin hidrolik itme kuvveti: Bir pervanede oluşan basınç farkı, temel kuvvetlerden biri olan net eksenel kuvveti oluşturur hidrolik kuvvetler bir pompada.
- Büyüklük: Bu, orta büyüklükteki bir pompada bile binlerce sterline mal olabilir.
- Yön: genellikle emme tarafına doğru.
- Dengeleme: Denge delikleri, arka kanatlar veya zıt pervaneler net itişi azaltır
Türbinlerde
- Buhar veya gaz akışı, kanatlar üzerinde eksenel basınç oluşturur — bu, aerodinamik kuvvetler rotora etki eden.
- İtme kuvveti, güç çıkışı arttıkça artar.
- Başlatma veya yük değişiklikleri sırasında yön değiştirebilir
- Bunu dengelemek için sahte pistonlar veya dengeleme pistonları kullanılır.
Şanzımanlarda
- Helisel dişliler, aktarılan torkla orantılı bir eksenel itme kuvveti oluşturur.
- Konik dişliler eksenel kuvvet bileşenleri oluşturur.
- İtme yönü, dişli eline (sarmal açısının yönüne) bağlıdır.
Diğer Kaynaklar
- Manyetik çekme: elektrik motorlarında, manyetik dengesizlik eksenel kuvvetler oluşturur.
- Pervaneler ve fanlar: çalışma akışkanının hızlanmasından kaynaklanan aerodinamik itme kuvveti.
- Kayış tahrikleri: açılı kayışlar eksenel kuvvet bileşenleri oluşturur.
- Hizalama bozukluğu: açısal hizasızlık bağlantı elemanlarında salınımlı eksenel kuvvetler oluşturur.
6. Baskı Yatağı Sorunları ve Teşhisi
Yaygın Arıza Türleri
- Aşırı yük: itme kuvveti, rulman'ın nominal kapasitesini aşar — çoğu zaman bir proses bozukluğu ya da aşınmış dengeleme elemanı net eksenel kuvvetin tasarım değerinin üstüne çıkmasına izin verdiği için.
- Yetersiz yağlama: Yetersiz yağ akışı veya gres teması keserek yağ filminin çökmesine ve yüzeylerin temas etmesine neden olur.
- Kirlenme: Yağdaki partiküller baskı yüzeylerine zarar verir.
- Aşınma ve yorgunluk: arasında değişen aşınma veya döngüsel yüklemeden kaynaklanan yüzey bozulması çukurlaşma ile dökülme babbitt veya yuvarlanma yolunun.
- Hizalama bozukluğu: Şafta kare şeklinde olmayan bir baskı bileziği balataları dengesiz yükler ve bir tarafı aşırı ısıtır.
- Elektrik erozyonu: Yağ filminden geçen şaft akımları, değişken frekanslı tahrik makinelerinde giderek büyüyen bir sorun olan yatak yüzeylerini çukurlaştırır.
- Aşırı Isınma: Yukarıdakilerin çoğunun nihai sonucu - babbitti yumuşatan ve pedleri silen aşırı sürtünme veya yetersiz soğutma.
Bu çalışma şekillerine karşı boyutlandırma payı nicel olarak kontrol edilebilir. Bir rulman hem radyal hem de eksenel yüke maruz kaldığında, Yatak eşdeğer dinamik yük hesaplayıcı bunları tek bir değerde birleştirir, statik emniyet katsayısı hesaplayıcı durma halindeki itme kuvveti altında brinelling oluşumuna karşı koruma sağlar ve L10 rulman ömrü hesaplayıcı beklenen hizmet ömrünü tahmin eder.
Titreşim ve Eksenel Ölçüm Belirtileri
- Yüksek eksenel titreşim: bir baskı yatağı sorununun birincil göstergesidir, genellikle en iyi eksenel yön radyal yerine.
- Yükselen eksenel konum: akışkan film makinelerinde, balatalar aşındıkça milin sınırına doğru sürüklenmesi, rulman kaybının doğrudan bir ölçüsüdür.
- Düşük frekanslı salınım: mil, boşluk içinde eksenel olarak serbestçe hareket etmektedir.
- Etkileyen: Eksenel boşluk aşırı ise, şaft duraklarına çarpar ve keskin tepe noktaları oluşturur. titreşim sinyal.
- Ölçüm: eksenel yakınlık probları veya ivmeölçerler bu belirtileri ortaya çıkarır.
Diğer Göstergeler
- Sıcaklık artışı: baskı yatağının ısınması - genellikle sıvı filmli bir yatakta ilk belirti.
- Gürültü: itme yatağı bölgesinden gelen alışılmadık sesler.
- Eksenel oyun: eksenel yönde ölçülebilir şaft hareketi.
- Yağ kalitesi: yağlayıcıda görülen metalik parçacıklar.
7. Sahada İtme Gücünün Sağlığının Ölçülmesi
Montajı tamamlanmış makinelerde, baskı yatağının durumu, test tezgahında değil, yerinde yapılan eksenel ölçümlere göre değerlendirilir. Şu türden taşınabilir iki kanallı bir analizör, örneğin Balanset-1A bir mühendisin eksenel titreşim genliğini kaydetmesini sağlar ve faz itme ucunda, radyal okumalarla karşılaştırın ve gerçek itme yatağı sıkıntısını eksenel titreşimden ayırın. hizasızlık veya bükülmüş bir şaft da üretebilir - üstelik tüm bunları üretimi durdurup sökmeye gerek kalmadan yapabilir. Çünkü aynı cihaz, daha geniş kapsamlı titreşim resim ve bir kez kendi yataklarında rotoru dengeleyebilir balanssızlık doğrulandığında, itme kuvveti okumasını makine'nin genel durumuyla ilişkilendirir.
8. İzleme ve Bakım
Kritik İzleme Parametreleri
- Eksenel titreşim: bir parçası olarak sürekli veya periyodik bir rotada ölçülür. titreşim izleme programı.
- Eksenel pozisyon: mil'in itme rulmanına göre eksenel konumunu izleyen yakınlık probları.
- İtme yatağı sıcaklığı: RTD veya termokupl izleme, genellikle bir sorunun en erken uyarısıdır (bkz. sıcaklık sensörleri).
- Yağ akışı ve basıncı: akışkan film eksenel rulmanlar için, besleme kaybı acil bir alarm durumudur.
Bakım Uygulamaları
- Yeterli baskı yatağı yağlamasını ve yağ beslemesini doğrulayın.
- Genel bakım sırasında eksenel boşlukları kontrol edin.
- İtme yüzeylerini şu hususlar açısından inceleyin: asinma veya hasar.
- Mümkün olduğunda, gerinim ölçerler veya yük hücreleri kullanarak gerçek itme yüklerini ölçün.
- Sıcaklık ve titreşim verilerini trend haline getirin ve bulguları ayrıntılı titreşim analizi, bir parçası olarak durum izleme programı.
Eksenel rulmanlar genellikle radyal rulmanlara göre daha az ilgi görür, ancak dönen makinelerde eksenel konumu kontrol etmek ve eksenel yükü taşımak açısından hayati öneme sahiptir. Mevcut tipleri, eksenel kuvvetin kaynaklarını ve arıza türlerini anlamak, doğru rulman seçimi, etkili izleme ve zamanında bakım yapılmasını sağlar; böylece rotor ile statorun temas etmesine ve makinenin tahrip olmasına yol açan türden arızalar önlenir.
9. Sıkça Sorulan Sorular
Baskı yatağı ne işe yarar?
Bir itme rulmanı, eksenel yük taşır — mile paralel etki eden kuvvet — ve rotor'un eksenel konumunu sabitler. Prosesin oluşturduğu net itmeyi (çark itmesi, kanat itmesi, pervane itmesi) absorbe eder ve milin sabit parçalara sürüklenmesini önler.
Eksenel rulman ile radyal rulman arasındaki fark nedir?
Yük yönü. Radyal rulman, mile dik yük taşır (rotor'un ağırlığı ve yan kuvvetler); itme rulmanı ise mile paralel yük taşır (eksenel itme). Çoğu makine her ikisini de kullanır ve açısal temaslı ya da konik makaralı rulmanlar gibi bazı birleşik yük tipleri iki işi birden yapar.
Başlıca eksenel rulman türleri nelerdir?
İki aile. Bilyalı, silindirik silindirli, konik silindirli, küresel silindirli ve açısal temaslı yuvarlanma elemanı tipleri orta yüklere ve genel makinelere uygundur. Akışkan film tipleri - eğimli pedli (Kingsbury) ve sabit pedli konik topraklı - rotoru bir yağ filmi üzerinde yüzdürür ve büyük türbinlerin, kompresörlerin ve dikey makinelerin çok yüksek yüklerini kaldırır.
Dikey makineler neden özel bir baskı yatağına ihtiyaç duyar?
Dikey bir şaftta baskı yatağı sadece proses eksenel kuvvetini değil, aynı zamanda şaft ekseninden aşağı doğru hareket eden rotorun tüm statik ağırlığını da taşır. Bu nedenle dikey pompalar ve hidro jeneratörler, birleşik yük için boyutlandırılmış büyük akışkan film baskı yatakları kullanır.
Arızalı bir baskı yatağı nasıl tespit edilir?
En net işaretler artan eksenel titreşim, şaftın ölçülen eksenel konumunda kayma ve rulman sıcaklığında artıştır. Eksenel yakınlık probları, ivmeölçerler ve sıcaklık sensörleri zaman içinde izlenir ve taşınabilir bir analizör çalışan bir makinede tanıyı doğrulayabilir.
Baskı rulmanlarının arızalanmasına ne sebep olur?
Nominal kapasitenin üzerinde aşırı yük, yağlama hatası, yağ kirliliği, yüzey yorgunluğu (çukurlaşma ve dökülme), baskı bileziğinin yanlış hizalanması ve şaft akımlarından kaynaklanan elektrik erozyonu. Aşırı ısınma genellikle rulmanı silen ortak son noktadır.
