Hibrit ve elektrikli otomobiller hızla geliştikçe, çevresel gereklilikler elektrik motorlarının daha küçük ve hafif olmasını gerektirmektedir. Daha küçük elektrik motorları çıkış gücünü azaltacaktır, ancak mevcut motorlarla aynı veya daha yüksek çıkış gücüne sahip olmalarını sağlamak için daha yüksek motor hızları gereklidir. Bu makalede aşağıdaki konular analiz ve optimize edilmektedir sabit bilyalı rulmanlar Elektrik motorlarında, rulmanların mevcut sınır hızının 1,5 katı olan 30.000 rpm'yi aşan hızlara dayanmak için kullanılır.
Etkileyen faktörlerin analizi:
1) Yağlama
Yağlı yağlama, rulmanların iç parçaları için yeterli yağlamayı sağlamak için kullanılır. Bununla birlikte, yuvarlanma elemanlarının ve kafesin yüksek hızda dönmesi nedeniyle, büyük miktarda yağlama yağı merkezkaç kuvvetinin etkisi altında rulmanın dış çap yönüne doğru hareket edecek ve iç bilezik ile yuvarlanma elemanları arasındaki veya yuvarlanma elemanları ile kafes arasındaki yağlama yeterli olmayabilir. Yetersiz yağlama, rulmanın iç parçalarının yapışmasına ve rulmanın tutukluk yapmasına neden olabilir. Yağlama yağı miktarının artırılması, yağlama yağının karıştırılmasından kaynaklanan direnci artıracak ve torkta artışa neden olacaktır.
Yüksek hızlı çalışma altında rulmanların iç durumu:
2) Sürtünme
Bilye ve yuvarlanma yolu yüzeyi arasındaki sürtünme
Sabit bilyalı rulman döndüğünde, bilya ile yuvarlanma yolu yüzeyi arasındaki kayma sürtünmesi rulmanın hızıyla orantılıdır. Normal hız koşulları altında, kayma sürtünmesinin etkisi göz ardı edilebilir. Ancak, ultra yüksek hız koşullarında bilya ile yuvarlanma yolu yüzeyi arasındaki sürtünmenin kontrol edilmesi çok önemlidir, çünkü sürtünme kuvvetindeki ani artış rulmanın ısı üretiminde artışa neden olabilir.
Top ve kafes arasındaki sürtünme
Sabit bilyalı rulmanlar genellikle damgalı çelik dalga şekilli kafesler ve plastik taç şekilli kafeslerle kullanılır. Damgalı çelik kafes, bilye cebi yapısına sahip iki yarım dalga şekilli yarı kafesin perçinlenmesiyle yapılır. Plastik taç şeklindeki kafes, cam elyafı ile güçlendirilmiş naylon reçineden yapılmıştır ve her iki kafes de kilitleme oluklu bilye şeklinde ceplere sahiptir. Top ve kafes cebi arasında oluşan sürtünme kuvveti, normal hız koşullarında göz ardı edilebilir, çünkü top ve kafes üzerinde etkili olan kuvvet çok küçüktür. Bununla birlikte, 30.000 rpm'lik ultra yüksek hız koşullarında, bilyenin çevresel hızı 40 m/s'ye veya daha da yükseğe ulaşabilir ve bilye ile kafes arasındaki nokta gerilimi artacaktır. Plastik kafes kendinden yağlama özelliklerine sahiptir ve daha hafiftir, bu da onu yüksek hızlı çalışma için daha uygun hale getirir. Ultra yüksek hızlı çalışma altında, yağlama yetersizse, bilye ile kafes cebi arasındaki sürtünme kuvveti artacak, cep yüzeyinde aşınmaya ve hatta kafesin rulmandan çıkma olasılığına neden olacaktır.
3) Kafes gücü
Plastik taç şeklindeki kafesler, yüksek hızlı dönüşe dayanmak için kullanılır. Yüksek hızlı dönüş sırasında merkezkaç kuvvetinin etkisi altında, kafesin dış yüzeyi deforme olacak ve rulmanın dış bileziği ile temas edecektir. Kafes rulmanın dış bileziğine temas ettiğinde, rulmanın sıcaklığı artacaktır. Buna ek olarak, büyük deformasyona sahip bir kafes, kafes cebinin çevresel yüzeyindeki aşırı gerilim nedeniyle kırılabilir. Bu nedenle, merkezkaç kuvvetinin neden olduğu deformasyon ve hasara dayanmak için gelişmiş bir kafes yapısı gereklidir. Kafesin duvar kalınlığının artırılması kafesin mukavemetini artırabilir, ancak yatağın genişliği artırılamaz.
Optimizasyon önlemleri:
1) Yağ akış hızını kontrol etmek için bir bölme takın
Bir bölme takılması, yağlama yağının rulmanın uç yüzeyine taşmasını önleyerek rulmanın yeterli iç yağlamasını sağlar ve ultra yüksek hızlı çalışma altında yetersiz yağlama sorununu çözer.
2) Sürtünmeyi azaltın
Yiv çapının ve bilya çapının boyutunun optimize edilmesi, bilya ile rulman yuvarlanma yolu arasındaki kaymayı azaltabilir. Cep yüzeyinin yağlama özelliğinin iyileştirilmesi ve bilya ile kafes arasındaki darbe kuvvetinin azaltılması, cep yüzeyindeki aşınmayı etkili bir şekilde önleyebilir. Bir bölmenin takılması yağlama yağı akış hızını artırabilir ve bilya ile kafes cebi arasındaki boşluğun ve iç bilezik dış çapı ile kafes iç çapı arasındaki boşluğun ayarlanması bilya ile kafes arasındaki darbe kuvvetini ve aşınmayı azaltabilir.
3) Kafesin gücünü artırın
Kafesin duvar kalınlığının artırılması, sertliğini artırabilir, ultra yüksek hızlı dönüş altında kafesin deformasyonunu azaltabilir, kafes cebinin çevresel yüzeyinde aşırı gerilimi önleyebilir ve kırılmayı önleyebilir. Optimize edilmiş rulman tasarımı, sıcaklık artış testleri ve yüksek hızlı dayanıklılık testleri ile 30.000 rpm'lik ultra yüksek hızlı çalışma gereksinimlerini karşılayabilir.
Özetle, yukarıdaki optimizasyon önlemleri, 30.000 rpm'yi aşan hızlara dayanabilen sabit bilyalı rulmanların tasarlanması için kapsamlı bir şekilde uygulanabilir.
