Rulmanın temel görevi, aralarında relatif dönme hareketi olan iki eleman arasında sürtünmeyi minimuma indirmek ve sorunsuz yük aktarımını sağlamaktır. Rulman dönen her mekanizmanın elemanıdır.
Mükemmel bir rulman mükemmel bir mekanizma yaratır. Redüktör, vantilatör ve pompalarda, takım tezgahları millerinde, otomobil şaftı, aks, dişli kutusu, kayış gergi sistemi, alternatör ve direksiyon sistemlerinde, su pompası ve kapılarda, her çeşit endüstriyel elektrik motorunda, çamaşır makinası ve elektrikli süpürgelerinde, tarım makinalarında, ağır iş makinalarında, rüzgar türbinlerinde, kısacası dönen her türlü mekanizmada rulman kullanılır.

Rulman Bileşenleri

Kafesler

Yuvarlanma elemanlarını çevresel olarak eşit aralıkta tutan ve dönüş esnasında birbirlerine sürtünmesini önleme amacıyla kafesler kullanılmaktadır. Kuvvet iletiminde kafesler rol almazlar. Kafesler malzemelerine göre aşağıdaki şekillerde gruplandırılırlar.
Çelik sac kafes (J): Standart kafes malzemesi DC04-DC01-DC03’dir. 150°C’ye kadar kullanılabilirler. Sac kafesler 2 parça halindedir ve bu 2 yarım kafes perçinlerle birbirlerine tutturulurlar.
Cam yünü takviyesiz Plastik kafes (TN): 115°C’ye kadar kullanılabilirler. Malzeme genel adı P6.6 olarak geçer. ORS‘ de TN olarak geçen isimlendirmenin teknik tanımlaması A4H’tır.
Cam yünü takviyeli Plastik kafes (TN1): 150°C’ye kadar kullanılabilirler. Malzeme genel adı P6.6 olarak geçer. ORS‘ de TN1 olarak geçen isimlendirmenin teknik tanımlaması A3HG5’tir.
Cam yünü takviyeli Plastik kafes (TH1): 170°C’ye kadar kullanılabilirler. Malzeme genel adı P4.6 olarak geçer. ORS‘ de TH1 olarak geçen isimlendirmenin teknik tanımlaması Stanyl’dir.
Masif pirinç kafes (M): Ağır yük ve titreşimlerin olduğu ortamlarda kullanılır. Üretilmesi zor ve pahalıdır.

Çelik veya pirinç kafesler uygun malzeme sacdan preslenerek, masif kafesler pirinç malzemeden işlenerek veya plastik malzemeden enjeksiyonla üretilebilirler. Son dönemlerde malzemesi Polyamid 6.6, Polyamid 4.6 ve normal veya cam yünü takviyeli olan plastik kafesler hafif olmaları, kayma, şok absorbe edebilme özellikleri ve yüksek devirlerde daha az gürültüye sebep olmaları yüzünden birçok uygulamada tercih edilmektedirler. Ayrıca, fenolik (phenolic) malzemeden üretilmiş kafesler de müşteri isteği veya uygulama alanı doğrultusunda kullanılabilmektedir.

Kapaklar

Kapaklar, rulman içerisindeki gresin dışarı çıkmasını ve dışardan rulman içerisine yabancı madde girmesini engeller.
Sac kapak (Z): Sacdan imal edilirler, malzeme TS 275 – DIN EN 10202‘ tür. İç bileziğe sürtünmedikleri için lastik kapaklara göre daha yüksek hızlarda kullanılabilirler.
Lastik kapak (RS): NBR, ACM, FKM, NDNN, HNBR gibi çeşitli elastomer ve çelik sac kısımdan oluşurlar. İç bileziğe sürtünerek çalıştıkları için içerden dışarıya veya dışardan içeriye doğru sızdırmazlıkları sac kapaklara göre çok daha iyidir, ancak sürtünmeden dolayı yüksek hızlarda çalışmaya uygun değildirler. Ama yüksek hızlar için nispeten daha uygun az temaslı veya temassız tasarım yapılabilir. Çeşitli uygulamalara göre iç dudak şekilleri farklıdır. (RSR, RS1, RDD vb.)

Lastik esaslı malzemelerin dikkate alınması gereken çalışma sıcaklıkları aşağıda verilmiştir:
NBR : -30°C / +105°C (Kısa süreli çalışmalarda max 120 °C’ye çıkabilir)
NDNN : -40°C / +130°C (Kısa süreli çalışmalarda max 150°C’ye çıkabilir)
HNBR : -40°C / +150°C (Kısa süreli çalışmalarda max 170°C’ye çıkabilir)
ACM : -20°C / +150°C (Kısa süreli çalışmalarda max 170°C’ye çıkabilir)
FKM : -30°C / +200°C (Kısa süreli çalışmalarda max 230°C’ye çıkabilir)

Yuvarlanma Yolu Elemanları

Kuvvet iletimini sağlarlar, rulmanların sınıflandırmasında ana etken olarak rol oynarlar.
Bilyalar küresel şekillidirler, kullanıldıkları yataklarda sürtünme kuvvetleri diğer rulmanlara göre daha düşüktür ve çok yüksek hızlarda dönen rulmanlı yataklarda tercih edilirler. Çelik bilyaların yanı sıra seramik bilyalarda rulmanlarda kullanılmaktadırlar. Bilyaların rulmandaki teması noktasaldır.
Rulmanlarda kullanılan makaralar konik, silindirik, küresel ve iğne makaralı olmak üzere çeşitleri mevcuttur. Rulmanda çizgisel temas ile yük taşırlar. Temas uçlarındaki yük dağılımını minimize etmek için yüzeylerinde bombe mevcuttur. Çizgisel temasa sahip olması nedeniyle aynı ölçülerdeki bilyalı rulmana göre daha fazla yük taşırlar.

Yağlama Çeşitleri ve Gres

Rulmanların güvenilir çalışması için, yuvarlanma elemanları ile yuvarlanma yolları arasındaki direkt metal temasını engellemek ve yüzeylerin aşınmasını önlemek amacıyla uygun bir şekilde yağlama yapılmalıdır. Bu nedenle uygun yağın seçimi, yağlama metodu vb. unsurlar önemlidir.
Rulmanların yağlanması için gresler, sıvı yağlar ve özel bazı durumlarda da katı yağlar kullanılabilir. Yağlama, sürtünmeyi, dolayısıyla aşınmayı azaltır ve paslanmayı önler. Yağ, soğutma ve sızdırmazlık görevini de üstlenebilir. Taşıyıcı özelliğe sahip bir yağ filminin oluşması genelde rulman yüküne, devir sayısına, yağın çalışma viskozitesine ve rulman büyüklüğüne bağlıdır.
Yağ seçiminde sadece teorik hesaplarla bulunan değerleri (temas yüzeylerinin mikro ve makro geometrileri, yuvarlanma teması anındaki yağlama durumu gibi) almakla birlikte bunlara ek olarak tecrübe değerlerine de yer vermek gerekir. Özellikle yüksek basınç katkı maddeleri (EP katkıları) ihtiva eden yağ kimyevi reaksiyona giriyorsa bu konu daha da önem kazanır.
Gresler, katkı maddeleri ile kalınlaştırılarak elde edilen madeni veya sentetik yağlardır. Gres ile yapılan yağlama, rulmanlarda kullanılan en yaygın yağlama şeklidir. Yuvarlanma elemanı ile bilezik yuvarlanma yolları arasında film tabakası oluşturarak sürtünmeyi minimum düzeye indiren gresler rulmanların kullanım yerlerine göre (yük, sıcaklık, devir, ortam koşulları vs.) çok çeşitlilik gösterir, bu oran tüm uygulamaların %90’ı civarındadır. Kullanım koşullarının iyi analiz edilerek uygun özelliklerde gresin seçilmesi gerekir. Rulman içerisine konulacak gres miktarı kullanıcı isteğine göre değişmekle beraber genel olarak rulman iç hacminin %20-%30’u arasındadır. Özel uygulamalarda bu değerler değişebilir. Örneğin, yüksek hızlarda gres miktarı azaltılır. Genel olarak imalat esnasında rulmana konulan gres, rulmanın tüm çalışma ömrü için yeterlidir.
Sıvı yağ ile yağlama genellikle yüksek hız veya çalışma sıcaklığının gres kullanımına uygun olmadığı zamanlarda uygulanır. Ayrıca az sürtünme ve rulmanlardaki sıcaklığın dışarı atılması, gürültü ve vibrasyon azaltması gerektiğinde sıvı yağ ile yağlama yapılır. Yağ banyosu, sıçratmalı – çarpmalı yağlama, damlatmalı yağlama, sirkülasyon yağlaması, sisli ve hava-yağ karışımı ile yağlama, püskürtmeli yağlama çeşitli sıvı yağ ile yağlama şekilleridir.

Paketleme Malzemeleri

Genel anlamda pasa karşı koruma amaçlı olarak paketleme yapılmaktadır ve bu aşamada kullanılan konzervasyon yağı ya da VCI önemli rol oynamaktadır. Paketleme şekilleri (tekli kutulu, tekli naylonlu, dökme, özel dizayn, vb.), paketleme için kullanılan malzemeler müşterilerin taleplerine ve taşıma şekillerine göre değişmektedir.

Aksesuarlar

Bazı rulmanlarda uygulama farklılığı ya da tasarım gerekliliği nedeniyle aksesuar adı verilen komponentlere (parçalara) ihtiyaç duyulmaktadır. Bu kapsamda da baskı kovanı, plastik kovan, somun, keçe, sac muhafaza, baskı yayı, vb. adı verilen ürünlerin tasarımına da ihtiyaç duyulmaktadır. Bu aşamada rulmanlar uygun aksesuarlarla birlikte set adı altında satılmaktadır.

Ömür Hesabı

Rulmanların ömür hesapları ile ilgili bilgilendirmeler gelişmelere açık olduğu bildirilerek ISO 281, ISO 16281, ISO 76 standartlarında tanımlanmıştır.

Hassasiyet

Rulmanlar kullanılacakları yerlere göre çeşitli hassasiyet gruplarında imal edilirler. Her rulmanın normal hassasiyette (ölçüsel veya çalışma hassasiyeti olarak) olanları mevcuttur ancak çok hassas yataklanan (takım tezgahı milleri gibi) ve yüksek devirde çalışan millerde kullanılacak rulmanların daha hassas boyut ve çalışma toleranslarının daraltılmış olarak imal edilmesi gerekir. Çok hassas olmayan çalışma koşulları için (konveyör gibi) gereğinden fazla hassasiyete sahip rulman seçilmesi gereksiz maliyet artışına sebep olur. Rulman parçalarının hassasiyeti mil ve gövdedeki rulman oturma yerlerinin mümkün olan işleme hassasiyetine bağlıdır. Rulman hassasiyet grupları ISO 492 ve TS 6269 standardlarında detaylı olarak tanımlanmıştır. Buna göre:
P0 (Normal) hassasiyet grubu : Normal tolerans ve çalışma hassasiyeti (kodlama yazılmaz)
P6 hassasiyet grubu : P0’dan daha dar tolerans ve çalışma hassasiyeti
P5 hassasiyet grubu : P6’dan daha dar tolerans ve çalışma hassasiyeti
P4 hassasiyet grubu : P5’dan daha dar tolerans ve çalışma hassasiyeti
P2 hassasiyet grubu : P4’dan daha dar tolerans ve çalışma hassasiyeti
Ayrıca rulman köşe mesafeleri de standartlarda tanımlanmaktadır ancak özel uygulamalar için değişiklikler uygulanabilir.

Rulman Boşluğu

Bir rulmanın iç veya dış bileziklerinden birisi sabit olduğunda diğeri radyal veya eksenel yönde hareket eder. Bu hareketin miktarına rulman boşluğu denir. Rulman boşlukları radyal ve eksenel olmak üzere iki yönde dikkate alınır. Rulmanlar millere mümkün olduğunca hassas bir şekilde yataklanmalıdır. Takılan rulmanın boşluğunun ancak birkaç mikron olmasına izin verilir. Bu çalışma şartlarını elde edebilmek için çeşitli kriterler dikkate alınmak zorundadır. Rulman bileziklerindeki ve bağlı parçalardaki farklı ısı genleşmeleri rulmanın kasılmasına yol açar. Sıkı geçmeler rulman boşluğunu azaltır. Genelde uygulama yerine takılmış bir rulmanın çalışma boşluğu, takılmamış rulman boşluğundan daha küçüktür. Takılmamış rulmanın boşluğu değişik çalışma şartlarına ve uygulama toleranslarına uygun olarak seçilmelidir. Bu nedenle normal boşluklu rulmanların yanı sıra daha küçük ve daha büyük boşluklu rulmanlar da vardır. Rulman boşluk grupları ISO 5753-1, ISO 5753-2 ve TS 6269 standardlarında detaylı olarak tanımlanmıştır. Buna göre:
C2 boşluk grubu : Normal (C0) den küçük boşluk
C0 (Normal) boşluk grubu : Normal boşluk (kodlama yazılmaz)
C3 boşluk grubu : Normalden büyük boşluk
C4 boşluk grubu : C3 ten büyük boşluk
C5 boşluk grubu : C4 ten büyük boşluk

Radyal boşluğun seçiminde uyulması gereken kurallar pratik olarak şöyle sıralanabilir:
1 – Normal çalışma şartlarında rulman bileziklerinden birinin hafif pres geçme toleranslarına sahip olması halinde Normal (C0) boşluk seçilir.
2 – Eğer tatlı sıkı yataklama gerekli ise, o zaman azaltılmış radyal boşluk C2 seçilir. Geçmelerin sıkı olmamasına dikkat edilmelidir.
3 – Arttırılmış rulman boşluğu C3, C4 ve C5 ise büyük yüklere maruz kalan sıkı geçmeler, yönleri belli olmayan yüklere maruz kalan pres geçme iç ve dış bilezikler, dış ve iç bilezikler arasındaki ısı farkı, gövdenin soğutulması veya milin ısınması gibi özel çalışma şartları için seçilir.

Çalışma Sıcaklığı (Isıl İşlem) Grupları

Genel olarak (özel bir istek yok ise) standard üretimde rulmanlar 150°C sıcaklığına kadar herhangi bir şekil değişikliği, ölçü değişikliği vb. deformasyona uğramadan çalışacak şekilde ısıl işleme tabi tutularak üretilirler. Rulmanlar bu sıcaklık limitinin üzerindeki şartlarında çalışacak ise özel ısıl işleme tabi tutulmaları gerekir. Buna göre:
S0 (Normal) ısıl işlem grubu : max. 150°C çalışma sıcaklığı için, sertlik: HRc 60-64 (kodlama yazılmaz)
S1 ısıl işlem grubu : max. 200°C çalışma sıcaklığı için, sertlik: HRc 57-61
S2 ısıl işlem grubu : max. 250°C çalışma sıcaklığı için, sertlik: HRc 53-57
S3 ısıl işlem grubu : max. 300°C çalışma sıcaklığı için, sertlik: HRc 51-55
S4 ısıl işlem grubu : max. 350°C çalışma sıcaklığı için, sertlik: HRc 50-54

Malzeme

Rulmanlı yataklarda malzeme, performans ve ömür konularında büyük rol oynar. Tekrarlanan ağır yükler, temas eden bölgelerdeki yüksek gerilmeler, sertlik, çalışma sıcaklığı, aşınma, şok yükler, titreşim ve ölçüsel stabilite gibi faktörler malzeme seçimini etkiler. Bilezikler ve yuvarlanma elemanlarında kullanılan malzeme ; Bilezikler ve yuvarlanma elemanları, kesiti boyunca sertleşebilen, düşük alaşımlı, yüksek karbonlu, özel, DIN normunda 1.3505 – 100Cr6 olarak geçen rulman çeliğinden yapılır. 100Cr6’dan başka 100Cr6 alaşımları, sementasyon çelikleri, seramik ve diğer özel bazı çelikler de bilezik ve yuvarlanma elemanı üretiminde kullanılabilmektedir.

Tek ve Çift Sıra Bilyalı Rulmanlar

6000, 6200, 6300, 6400 serisi standart rulmanlar ve özel ölçülerde olabilecek, parçalarına ayrılamayan rulmanlardır. Bilyalı rulmanlar tüm rulman tipleri içerisinde en yüksek devir sayısı sınırına sahiptir. Bu tarz rulmanlarda bilyaların küresel yapısı nedeniyle bilyaların sadece üst noktası halka yataklarına temas etmektedir. Bu nedenle makaralı rulmanlara göre daha az yüzey teması sağladıklarından daha az sürtünme ile daha yüksek devir sayıları elde edilebilir. Radyal boşluğa bağlı olarak, normal çalışma şartlarında eksen konumuna bağlı olarak 8-16 dakika açı altında eğik takılabilirler. Standart seri imalat programlarında genellikle temassız kapaklı, tek sıra bilyalı rulmanlar olduğu gibi temaslı contalı rulmanlarda bulunmaktadır. Her iki tarafında da kapağı bulunan rulmanlar bakım gerektirmez. Çift sıra bilyalı rulmanların radyal yük taşıma kapasitesi tek sıralı olanlara göre daha yüksektir ancak eksenel olarak daha az yük taşıyabilirler. Eğik konumlara da müsait değildir.

Oynak Bilyalı Rulmanlar

1200, 2200 serisi ve özel ölçülerde olabilecek rulmanlardır. Oynak bilyalı rulmanlar çift sıralı, dış bilezikteki yuvarlanma yolu iç bükey küre biçiminde olan, parçalarına ayrılmayan rulmanlardır. Bu nedenle açıları ayarlanabilir. Yataklamalarda eksen hatalarından ve eksene göre 4°’ye kadar olan mil esnemelerinden etkilenmezler. İç bileziği geniş oynak bilyalı rulmanlar çekme olarak imal edilmiş millerle takılmaya uygundur.

Açısal Temaslı Bilyalı Rulmanlar

7200, 7300, QJ serisi ve özel ölçülerde olabilecek rulmanlardır. Tek sıralı eğik bilyalı rulmanlar: Sadece bir yönden gelen eksenel yükleri taşıyabilirler ve bu nedenle ikinci bir rulmanın yanına monte edilmeleri gerekir. Tek sıralı eğik bilyalı rulmanlar parçalarına ayrılmazlar. Yük açısı 40°’ dir. En uygun yük dağılımı kuvvet oranları 1 olduğu zaman sağlanır (Fa / Fr =1). Yüksek devirlerde çalışmaya uygundur ve karşıt rulmanlara olan mesafe kısa seçilmelidir. Çünkü milin ısıya bağlı uzunluk değişimleri rulmandaki çalışma boşluğunu etkiler.

Silindirik Makaralı Rulmanlar

Silindirik makaralı rulmanlar parçalarına ayrılabilen radyal rulmanlardır. Makaralar ve yuvarlanma yolları arasındaki çizgisel temas uygun şekle getirilmiş ve kenar gerilimleri bu yolla giderilmiştir, yuvarlanma yolu formlarında bombe mevcuttur. Radyal yük taşıma gücü 2-4 dakika arasında bir eğriliğe müsaade edilmektedir. Yüksek radyal yük şartlarında, aynı ölçülerde makaralı rulmanlar bilyalı rulmanlara oranla daha uygundur. İç bileziği şekline göre ve aksesuar kullanımına göre rulmanların isimlendirmesi yapılır. N, NJ, NU, NUP, HJ, RNU, RN olarak kodlanırlar. Genel olarak plastik kafeslidirler. N ve NU tipindeki silindirik makaralı rulmanlar ile iğneli rulmanlar sadece radyal olarak yüklenebilir. Diğer radyal rulmanlar hem radyal hem de eksenel yükleri karşılayabilir.

Konik Makaralı Rulmanlar

Metrik ve inç seri rulmanlar olmak üzere adlandırılırlar. İnç serisindeki rulmanlar özel kodlamalara sahiptir. Metrik serideki rulmanlar 30000, 31000, 32000, 33000 serisi ve özel ölçülerde olabilecek rulmanlardır. Konik makaralı rulmanlar parçalarına ayrılabilirler. Makaralar ve yuvarlanma yolları arasındaki çizgisel temas en uygun şekle getirilmiştir. Kenar gerilimleri bu yolla giderilmiştir, yuvarlanma yolu formlarında bombe mevcuttur. Konik makaralı rulmanlar eksenel yükleri bir yönde taşıyabilirler. Karşı destek olarak ikinci bir konik makaralı rulman kullanılabilir. Kullanılacak olan rulman serisinin radyal yük miktarına göre seçilmesi gerekmektedir. Isıya bağlı olarak milde meydana gelen uzunluk değişimleri rulmanın çalışması için gerekli olan rulman boşluğunu olumsuz etkiler. Bu nedenle karşıt rulmana olan mesafenin küçük tutulması gereklidir. Rulman boşluğu montaj esnasında karşıt rulmana göre ayarlanır.

Oynak Makaralı Rulmanlar

Oynak makaralı rulmanlar dış bilezikteki yuvarlanma yolu iç bükey küre biçiminde olan ve parçalarına ayrılmaz rulmanlardır. Bu nedenle rulmanların ayarlanabilir. Yataklamalarda eksen hatalarından ve eksene göre 0.5°’ye kadar olan mil esnemelerinden etkilenmezler. Büyük rulmanlar mukavemet sınırları yakın yüklerde çalıştırıldıkları takdirde yağlama sorunları ortaya çıkabilir. Genellikle dış bilezikte yer alan yağlama kanalı veya yağlama deliği soruna çözüm getirmektedir. Genelde kullanılan kafesler plastik malzemedendir.