Şaft-rulman sistemindeki bilyalı rulman hasarlarının titreşim analizi metodu ile tespiti

Abstract

Bu tez çalışmasında, 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. Sistem davranışının modelinin uyumluluğunun belirlenmesi amacıyla bir seri deneysel çalışma da yapılmıştır. 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 zamanve frekans tanım bölgesinde incelenmiş ve rulman bilyalarımn kütleli olarak kabul edilmesinin şaftın genel titreşimini pek fazla etkilemediği görülmüştür. Bununla beraber şaft-rulman sistemi titreşimlerinin, rulman tasarım veya çalışma şartlan değiştirildiğinde değiştiği gözlemlenmiştir. Simülasyon programı kullanılarak rulman elamanları çalışma yüzeylerindeki (iç bilezik, dış bilezik, bilya) bölgesel kusurların şaft ve bilyalann titreşimine olan etkisi araştırılmıştır. Deneysel çalışma için sabit bilyalı rulman elamanları çalışma yüzeylerinde bölgesel kusurlar oluşturularak radyal ve eksenel yöndeki şaft titreşimleri kaydedilmiştir. Simülasyon programı ile deney setinden elde edilen sonuçların uyumunu araştırmak üzere deney setinde kullanılan şaft ve bilyalı rulman boyutları için şaftın radyal ve eksenel yöndeki titreşimleri elde edilmiştir. Bu titreşimler hem deneysel incelemeden bulunan sonuçlarla, hem de daha önceki çalışmalarla karşılaştırıldığında göreceli olarak bir uyum içersinde oldukları gözlemlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Bilyalı Rulman Titreşimleri, Bilyalı Rulmanların Dinamiği, Bölgesel Kusurlar

In this study a shaft-ball bearing system is modeled in order to investigate the vibrations of ball bearings with running surfaces defects. Shaft and bearing was modeled as mass-spring system and balls were assumed have masses in order to investigate the effects of the balls on the overall vibrations. A set of experimental study has also done in order to prove the modeling results. It is well known that the behaviour of the system has a nonlinear character under dynamic conditions. Equations of motion were obtained and solved with a computer program developed in order to study the radial and axial vibrations. The results obtained from simulation program for shaft and balls were analyzed both time and frequency domains. The ball masses are shown not to have a significant effect on the overall vibration behaviour of the shaft bearing system. The vibrations of shaft inand the ball bearing system have been observed to have sensivity for different working conditions. The effects of localized defects on bearing running surfaces (i.e. surfaces of inner and outer rings and balls) on the shaft-ball bearing vibrations were investigated by using the simulation program. In experimental studies, constant ball bearing elements containing artificial local defects on running surfaces were used and axial and radial shaft vibrations were recorded. The simulation program was run for the experimental setup dimensions in order to compare simulation results with the experimental findings. When the results obtained from the computer simulation have been compared with both experimental results and the previous studies available in the literature, a reasonably good agreement has been observed. Key words: Ball Bearing Vibrations, Dynamics of Ball Bearing, Localized Defects