Rulmanlar, döner ekipmanlarda en sık arızalanan bileşenler arasındadır. İyi haber şu ki rulman hasarı genellikle aniden değil, aşama aşama gelişir ve her aşamada titreşimde farklı bir iz bırakır. Bu izleri okumak için önce rulman arıza frekanslarını anlamak gerekir.
Dört temel rulman frekansı
Bir rulman dört ana parçadan oluşur: dış bilezik, iç bilezik, yuvarlanma elemanları (bilya veya makara) ve kafes. Bunlardan birinde kusur oluştuğunda, kusura her temas bir darbe üretir ve bu darbeler belirli bir frekansta tekrarlanır:
- BPFO (Ball Pass Frequency Outer): Yuvarlanma elemanlarının dış bilezikteki bir kusurun üzerinden geçme frekansı.
- BPFI (Ball Pass Frequency Inner): İç bilezikteki kusur için aynı frekans.
- BSF (Ball Spin Frequency): Yuvarlanma elemanının kendi ekseni etrafında dönme frekansı.
- FTF (Fundamental Train Frequency): Kafesin dönme frekansı.
Formüller
Mil frekansı fr = rpm / 60, yuvarlanma elemanı sayısı Nb, eleman çapı Bd, hatve çapı Pd ve temas açısı φ olmak üzere:
FTF = fr/2 · (1 − Bd/Pd · cosφ)BPFO = Nb · fr/2 · (1 − Bd/Pd · cosφ)BPFI = Nb · fr/2 · (1 + Bd/Pd · cosφ)BSF = Pd/(2·Bd) · fr · (1 − (Bd/Pd · cosφ)²)
Geometri bilinmiyorsa kaba bir tahmin olarak BPFO ≈ 0,4 · Nb · fr ve BPFI ≈ 0,6 · Nb · fr kullanılabilir. Kendi rulmanınız için hesaplamak isterseniz Rulman Arıza Frekansları Hesaplayıcı aracını kullanabilirsiniz.
Örnek
1480 rpm'de dönen, 9 bilyalı, bilya çapı 7,94 mm, hatve çapı 39,04 mm olan sabit bilyalı bir rulman (temas açısı 0°) için:
- fr ≈ 24,67 Hz
- BPFO ≈ 88,4 Hz (≈ 3,58X)
- BPFI ≈ 133,6 Hz (≈ 5,42X)
- BSF ≈ 58,1 Hz, FTF ≈ 9,8 Hz
Bu frekansların mil devrinin tam katı olmadığına dikkat edin. Spektrumda 1X'in tam katlarına denk gelmeyen tepeler görmek, rulman kusurunun önemli ipuçlarından biridir.
Rulman hasarının dört evresi
1. Evre — Mikroskobik başlangıç: Kusur çok küçüktür. Ultrason ve çok yüksek frekanslı ölçümler (ör. 20–60 kHz) dışında belirti yoktur.
2. Evre — Rezonans uyarımı: Darbeler rulman ve yatak parçalarının doğal frekanslarını uyarır (birkaç kHz). Zarf (envelope) analizi, bu yüksek frekanslı darbelerin tekrarlanma hızını demodüle ederek BPFO/BPFI'yi açıkça gösterir.
3. Evre — Arıza frekansları spektrumda: BPFO, BPFI ve harmonikleri normal hız spektrumunda görünür. İç bilezik kusurlarında 1X yan bantları (çünkü kusur milde dönerek yük bölgesine girip çıkar), bilya kusurlarında FTF yan bantları tipiktir.
4. Evre — İleri hasar: Ayrık tepeler kaybolup geniş bantlı bir "gürültü tümseğine" dönüşür, genel seviye ve sıcaklık artar, 1X yükselebilir. Bu aşamada rulman değişimi ertelenmemelidir.
Zarf analizi neden bu kadar önemli?
Erken evrede rulman darbeleri çok kısa ve düşük enerjilidir; hız spektrumunda dengesizlik veya hizasızlık gibi büyük bileşenlerin arasında kaybolur. Zarf analizi:
- Sinyali yüksek geçirgen bir filtreden geçirerek düşük frekanslı makine titreşimini ayıklar,
- Kalan darbe dizisinin zarfını (genlik modülasyonunu) çıkarır,
- Bu zarfın spektrumunu alarak darbelerin tekrarlanma frekansını — yani BPFO, BPFI gibi rulman frekanslarını — net bir şekilde ortaya koyar.
Sık yapılan hatalar
- Sadece genel seviyeye bakmak: mm/s RMS genel seviyesi, rulman arızasını ancak 3. veya 4. evrede yakalar.
- Yanlış rulman verisi: Değiştirilen rulmanın farklı bir üreticiden olması geometriyi, dolayısıyla frekansları değiştirebilir.
- Yağlama sorununu rulman kusuru sanmak: Yetersiz yağlama, belirli bir frekans olmadan yüksek frekans enerjisini artırır; ultrason ile yağlama sırasında takip edilmelidir.
Sonuç
Rulman arızaları kaçınılmaz olabilir, ama sürpriz olmak zorunda değildir. Doğru ölçüm noktası, zarf analizi ve düzenli trend takibi ile rulman değişimini planlı bir duruşa taşımak mümkündür. Titreşim analizi hizmetimiz hakkında bilgi alın veya bize yazın.
