Rulmanlarda Eksenel Boşluk: Kontrol Altında Tutulması Gereken Hareket

Rulmanlar hakkında konuşurken, sıkça “iç boşluk” (internal clearance) terimini kullanırız. Bu terim, genellikle rulmanın radyal yöndeki, yani mil eksenine dik yöndeki hareket payını ifade eder. Ancak rulmanların bir de “eksenel boşluk” (axial play veya end play) olarak bilinen, en az radyal boşluk kadar önemli bir özelliği daha vardır. Basitçe tanımlamak gerekirse, eksenel boşluk, bir rulmanın iç bileziğinin, dış bileziğine göre mil ekseni boyunca ileri-geri hareket edebileceği toplam mesafedir. Her rulmanın, tasarımından kaynaklanan doğal bir eksenel boşluğu vardır. Ancak bu boşluğun kontrolsüz bırakılması, özellikle hassas uygulamalarda ciddi performans sorunlarına yol açabilir. Bu nedenle, eksenel boşluğun ne olduğunu anlamak ve onu nasıl yöneteceğini bilmek, bir makine tasarımcısının veya bakım profesyonelinin temel görevlerinden biridir. Akça A.Ş., müşterilerine sadece rulman tedarik etmekle kalmaz, aynı zamanda bu tür temel mühendislik prensiplerini doğru uygulamaları için de teknik destek sağlar.

Eksenel Boşluk ve Radyal Boşluk Arasındaki İlişki

Bu iki boşluk tipi, birbirinden bağımsız değildir; aralarında doğrudan geometrik bir ilişki vardır. Özellikle sabit bilyalı rulmanlarda, radyal boşluk ne kadar büyükse, eksenel boşluk da o kadar büyük olur. Bunu şöyle hayal edebiliriz: Bir bilyenin, iç ve dış bileziklerin oluşturduğu yuvada (yuvarlanma yolu) oturduğunu düşünün. Bilyenin yukarı-aşağı ne kadar hareket edebildiği (radyal boşluk), aynı zamanda o yuvanın içinde sağa-sola ne kadar kayabileceğini de (eksenel boşluk) belirler. Bu nedenle, örneğin bir C3 boşluklu (normalden fazla radyal boşluklu) bir rulman, her zaman standart CN boşluklu bir rulmandan daha fazla eksenel boşluğa sahip olacaktır. Bu ilişki, bir rulman seçerken ve yataklama tasarımı yaparken mutlaka göz önünde bulundurulmalıdır.

Aşırı Eksenel Boşluğun Neden Olduğu Sorunlar Nelerdir?

Bazı uygulamalarda bir miktar eksenel boşluk tolere edilebilir, hatta termal genleşme için arzu edilebilir. Ancak kontrolsüz ve aşırı eksenel boşluk, bir dizi soruna yol açabilir:

Hassasiyet Kaybı: Bir redüktördeki dişlilerin veya bir takım tezgahı milinin hassas bir şekilde konumlandırılması gerektiğini düşünün. Eğer bu mili taşıyan rulmanlarda aşırı eksenel boşluk varsa, mil ileri-geri hareket ederek bu hassas konumu kaybedecektir. Bu durum, dişlilerin hatalı kavramasına, işlenen parçanın ölçülerinin bozulmasına ve genel olarak sistemin verimsiz çalışmasına neden olur.
Gürültü ve Titreşim: Eksenel olarak sürekli hareket eden bir şaft, özellikle yön değiştiren yükler altında, rulmanlar içinde “vuruntu” veya “tıkırtı” benzeri sesler çıkarabilir. Bu durum, istenmeyen titreşimlere ve makinenin genel çalışma kalitesinin düşmesine yol açar.
Dengesiz Yük Dağılımı: Sabit bilyalı rulmanlar gibi birleşik yük taşıyabilen rulmanlarda, eksenel boşluk, yükün tüm bilyelere eşit dağılmasını engelleyebilir. Aşırı boşluk durumunda, eksenel yükün tamamı sadece birkaç bilya tarafından taşınabilir. Bu da o bilyeler üzerinde aşırı strese ve rulmanın çok erken arızalanmasına neden olur.

Eksenel Boşluk Nasıl Kontrol Altına Alınır?

Mühendisler, rulmanların bu doğal hareketini kontrol altında tutmak için çeşitli yöntemler kullanırlar:

Sabit ve Serbest Taraf Yataklama: En temel ve en yaygın yöntem budur. Bir mil, genellikle iki rulmanla yataklanır. Bu rulmanlardan biri “sabit taraf” olarak belirlenir ve milin her iki yöndeki eksenel hareketini de kısıtlayacak şekilde monte edilir. Böylece, milin konumu o noktada sabitlenmiş ve eksenel boşluk kontrol altına alınmış olur. Diğer rulman ise “serbest taraf” olarak bırakılır ve milin termal genleşmesini karşılamasına izin verir.
Ön Yükleme (Preload): Yüksek hassasiyetin gerektiği uygulamalarda, sadece eksenel boşluğu almakla kalmaz, rulmanlara ters yönde bir kuvvet uygulanarak kasıtlı olarak bir “negatif boşluk” yaratılır. Bu işleme “ön yükleme” denir. Bu, sistemin rijitliğini (sertliğini) en üst düzeye çıkarır ve en ufak bir hareketi bile ortadan kaldırır. Bu yöntem, genellikle bir çift eğik bilyalı rulmanın veya konik makaralı rulmanın birbirine karşı sıkılmasıyla gerçekleştirilir.
Yaylar ve Ayar Elemanları: Daha hafif uygulamalarda veya gürültünün öncelikli sorun olduğu durumlarda, rulmanın iç veya dış bileziğine bir yay vasıtasıyla sürekli hafif bir baskı uygulanabilir. Bu yay, eksenel boşluğu sürekli olarak alarak rulmanın sessiz çalışmasını sağlar.

Sonuç: Bir Tasarım Parametresi Olarak Eksenel Boşluk

Eksenel boşluk, bir rulmanda bir kusur veya hata değil, onun doğal yapısının bir parçası olan önemli bir tasarım parametresidir. Önemli olan, bu parametrenin farkında olmak ve uygulamanın gereksinimlerine göre onu doğru bir şekilde yönetmektir. Bir şaftın serbestçe uzamasına izin vermek mi gerekiyor, yoksa mikron seviyesinde bir hassasiyetle sabit mi tutulmalı? Bu sorunun cevabı, rulmanların yataklama düzenini ve dolayısıyla tüm makinenin performansını belirler. Akça A.Ş. teknik ekibi, müşterilerinin bu tür temel tasarım prensiplerini doğru bir şekilde uygulamalarına yardımcı olarak, makinelerinden en yüksek verimi ve en uzun ömrü almalarını sağlar.