RULMANLI VE KAYMALI YATAKLARDA SÜRTÜNME VE DİNAMİK DAVRANIŞ DENEY FÖYÜ

Benzer belgeler
HİDRODİNAMİK RADYAL KAYMALI YATAK PERFORMANS DENEYİ FÖYÜ

HİDRODİNAMİK KAYMALI YATAKLARIN TRİBOLOJİK ÖZELLİKLERİNİN TAYİNİ

KURU SÜRTÜNME DENEYLERĠ DENEY FÖYÜ

KAYIŞ-KASNAK MEKANİZMALARINDA KAYIŞ KUVVETLERİ VE SÜRTÜNMENİN BELİRLENMESİ DENEY FÖYÜ

RULMANLI YATAKLAR Rulmanlı Yataklar

MAKİNE ELEMANLARI LABORATUARI

AKM 205 BÖLÜM 2 - UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ. Doç.Dr. Ali Can Takinacı Ar.Gör. Yük. Müh. Murat Özbulut

Bu Bölüm için Sınav Süresi : 30 dakika. Başarılar Dilerim. Yrd. Doç. Dr. Müh. Şenol ŞAHİN

Statik Yük Altındaki Kaymalı Yataklarda Sürtünme Katsayısının Teorik ve Deneysel Olarak Belirlenmesi

AKM 205-BÖLÜM 2-UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ

KAYMALI YATAKLAR II: Radyal Kaymalı Yataklar

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ AKIŞKANLAR MEKANİĞİ LABORATUARI

KAYMALI YATAKLAR I: Eksenel Yataklar

KAYMALI YATAKLAR-II RADYAL YATAKLAR

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Yuvarlanmalı Yataklar- Rulmanlar. Bir rulman iç bilezik, dış bilezik, yuvarlanma elemanları ve kafesten oluşan bir sistemdir.

T.C. BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MIM331 MÜHENDİSLİKTE DENEYSEL METODLAR DERSİ

TRİBOLOJİ TRİBOLOJİ. Prof. Dr. İrfan KAYMAZ. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü. Atatürk Üniversitesi

Selçuk Üniversitesi. Mühendislik-Mimarlık Fakültesi. Kimya Mühendisliği Bölümü. Kimya Mühendisliği Laboratuvarı. Venturimetre Deney Föyü

ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

DENEY 2. Statik Sürtünme Katsayısının Belirlenmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi

DİŞLİ VERİMLİLİĞİ BELİRLEME DENEYİ DENEY FÖYÜ


Bernoulli Denklemi, Basınç ve Hız Yükleri Borularda Piezometre ve Enerji Yükleri Venturi Deney Sistemi

MAKİNE ELEMANLARI - II ÖRNEK SORULAR VE ÇÖZÜMLERİ

KOÜ. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü (1. ve 2.Öğretim / B Şubesi) MMK208 Mukavemet II Dersi - 1. Çalışma Soruları 23 Şubat 2019

BTÜ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE LABORATUVARI DERSİ

RULMANLAR YUVARLANMALI YATAKLAR-I. Makine Elemanları 2. Doç.Dr. Ali Rıza Yıldız. BURSA TECHNICAL UNIVERSITY (BTU) Department of Mechanical Engineering

Hareket Kanunları Uygulamaları

ÇATI MAKASINA GELEN YÜKLER

RİJİT CİSİMLERİN DÜZLEMSEL KİNEMATİĞİ

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Kesit Tesirleri Tekil Kuvvetler

MEKANĠK TĠTREġĠMLER DENEYĠ

KAYMALI YATAKLAR. Kaymalı Yataklar. Prof. Dr. İrfan KAYMAZ. Erzurum Teknik Üniversitesi. Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü

YAPI STATİĞİ MESNETLER

TORNA TEZGAHINDA KESME KUVVETLERİ ANALİZİ

T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ AKIŞKANLAR MEKANİĞİ LABORATUVARI

YTÜ Makine Mühendisliği Bölümü Mekanik Anabilim Dalı Genel Laboratuvar Dersi Eğilme Deneyi Çalışma Notu

Newton Kanunlarının Uygulaması

Fizik 101-Fizik I Katı Bir Cismin Sabit Bir Eksen Etrafında Dönmesi

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ İŞARET AKIŞ DİYAGRAMLARI SIGNAL FLOW GRAPH

MAK-LAB007 AKIŞKAN YATAĞINDA AKIŞKANLAŞTIRMA DENEYİ

T.C. ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ YORULMA DENEY FÖYÜ

MEKANİZMA TEKNİĞİ (1. Hafta)

STRAIN GAGE DENEY FÖYÜ

RULMANLI YATAKLAR. Dönme şeklindeki izafi hareketi destekleyen ve yüzeyleri arasında yuvarlanma hareketi olan yataklara rulman adı verilir.

İNTERNET TABANLI PROGRAMLAMA DERSİ DÖNEM SONU PROJELERİ_Ocak- 2015

MÜHENDİSLİK MEKANİĞİ (STATİK)

TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ. Öğr. Gör. Adem ÇALIŞKAN

T.C. ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Hareket Kanunları. Newton un Hareket Kanunları. Fiz 1011 Ders 5. Eylemsizlik - Newton un I. Yasası. Temel - Newton un II. Yasası

YÜKSEK KAPASİTELİ YÜK HÜCRELERİNİN DOĞRULANMASI

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

T. C. GÜMÜŞHANE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK VE DOĞA BİLİMLERİ FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ DENEYLER 2

DİNAMİK DERS UYGULAMALARI BAUN MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ ARALIK-2018-FİNAL ÖNCESİ

Endüstriyel Yatık Tip Redüktör Seçim Kriterleri

MAK 305 MAKİNE ELEMANLARI-1

HT-350 ISIL İLETKETLİK EĞİTİM SETİ DENEY FÖYLERİ

Rulmanlı (Yuvarlanmalı) Yataklar

BİYOLOLOJİK MALZEMENİN TEKNİK ÖZELLİKLERİ PROF. DR. AHMET ÇOLAK

RULMAN HESAPLARI YUVARLANMALI YATAKLAR-II. Makine Elemanları 2. Doç.Dr. Ali Rıza Yıldız

MUKAVEMET FATİH ALİBEYOĞLU

(Mekanik Sistemlerde PID Kontrol Uygulaması - 1) SÜSPANSİYON SİSTEMLERİNİN PID İLE KONTROLÜ. DENEY SORUMLUSU Arş.Gör. Sertaç SAVAŞ

4.1 denklemine yakından bakalım. Tanımdan α = dω/dt olduğu bilinmektedir (ω açısal hız). O hâlde eğer cisme etki eden tork sıfır ise;

Fizik 101: Ders 7 Ajanda

T.C. ONDOKUZ MAYIS ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ MAKĠNA MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ SANTRĠFÜJ POMPA DENEY FÖYÜ HAZIRLAYANLAR. Prof. Dr.

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Newton un ikinci yasası: Bir cisim ivmesi cisim üzerine etki eden toplam kuvvet ile doğru orantılı cismin kütlesi ile ters orantılıdır.

2. POTANSİYEL VE KİNETİK ENERJİ 2.1. CİSİMLERİN POTANSİYEL ENERJİSİ. Konumundan dolayı bir cismin sahip olduğu enerjiye Potansiyel Enerji denir.

Şekil Çekmeye veya basmaya çalışan kademeli milin teorik çentik faktörü kt

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY - 3 ÜÇ NOKTALI EĞİLME DENEYİ

MAK 308 MAKİNA DİNAMİĞİ Bahar Dr. Nurdan Bilgin

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

FIZ Uygulama Vektörler

ASİSTAN ARŞ. GÖR. GÜL DAYAN

T.C. TURGUT ÖZAL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ


Dinamik. Fatih ALİBEYOĞLU -8-

ISI POMPASI DENEY FÖYÜ

TRAKYA ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi / Makine Mühendisliği Bölümü. Basit Harmonik Hareket Deneyi Deney Föyü. Edirne

δ / = P L A E = [+35 kn](0.75 m)(10 ) = mm Sonuç pozitif olduğundan çubuk uzayacak ve A noktası yukarı doğru yer değiştirecektir.

T.C. SÜLEYMAN DEMĐREL ÜNĐVERSĐTESĐ MÜHENDĐSLĐK FAKÜLTESĐ MAKĐNE MÜHENDĐSLĐĞĐ BÖLÜMÜ

KOÜ. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği ( 1. ve 2. Öğretim ) Bölümü Dinamik Dersi (Türkçe Dilinde) 2. Çalişma Soruları / 21 Ekim 2018

VANTİLATÖR DENEYİ. Pitot tüpü ile hız ve debi ölçümü; Vantilatör karakteristiklerinin devir sayısına göre değişimlerinin belirlenmesi

MAK 308 MAKİNA DİNAMİĞİ Bahar Dr. Nurdan Bilgin

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ISI TRANSFERİ LABORATUARI

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

2. Amaç: Çekme testi yapılarak malzemenin elastiklik modülünün bulunması

BĐSĐKLET FREN SĐSTEMĐNDE KABLO BAĞLANTI AÇISININ MEKANĐK VERĐME ETKĐSĐNĐN ĐNCELENMESĐ

q = 48 kn/m q = 54 kn/m 4 m 5 m 3 m 3 m

Fizik 101-Fizik I

ISI İLETİM KATSAYISININ BELİRLENMESİ DENEYİ

MAKİNA ELEMANLAR I MAK Bütün Gruplar ÖDEV 2

Makine Elemanları II Prof. Dr. Akgün ALSARAN. Hesaplamalar ve seçim Rulmanlar

DENEY 5 DÖNME HAREKETİ

KİNETİK ENERJİ, İŞ-İŞ ve ENERJİ PRENSİBİ

BİR ASANSÖR KABİNİ SÜSPANSİYONU İÇİN DÜŞME ANALİZİ

YAPI STATİĞİ II (Hiperstatik Sistemler) Yrd. Doç. Dr. Selçuk KAÇIN

ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ FİZİK II LABORATUVARI DENEY 2 TRANSFORMATÖRLER

Transkript:

T.C. ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ RULMANLI VE KAYMALI YATAKLARDA SÜRTÜNME VE DİNAMİK DAVRANIŞ DENEY FÖYÜ HAZIRLAYANLAR Prof. Dr. Erdem KOÇ Arş.Gör. Mahmut Can ŞENEL EYLÜL 2011 SAMSUN

RULMANLI VE KAYMALI YATAKLARDA SÜRTÜNME VE DĠNAMĠK DAVRANIġ DENEYĠ 1. DENEYĠN AMACI Bu deneyde, farklı tür malzemelerden oluşan kaymalı yatakların yatak boşluklarına yerleştirilerek yüzey çiftleri arasında oluşan sürtünme için sürtünme katsayılarının belirlenmesi ve karşılaştırılması amaçlanmıştır. Ayrıca rulmanlı yataklar yatak yuvalarına yerleştirilip sarkaca yükleme yapılarak da sistemin dinamik davranışı belirlenmeye çalışılmaktadır. 2. TEORĠK ESASLAR Yataklar, bir parçanın diğerine göre bir veya birkaç yönde izafi(bağıl) hareketine minimum bir sürtünme ile imkan veren, parçayı harekete uygun biçimde konumlandıran, kuvvet doğrultusunda harekete engel olan makina elemanlarıdır[1]. Yataklar, konstrüksiyonlarına göre kaymalı, yuvarlanma elemanlı(rulmanlı) ve hassas cihaz yatakları olarak üç grupta incelenmektedir. Kaymalı yataklarda yatak elemanlarının bir sıvı yağ filmi ile birbirinden ayrılması ve hareketi sağlaması, rulmanlı yataklarda ise; yüzeyler arasında yuvarlanma elemanları yardımıyla yuvarlanma hareketi sağlanması söz konusudur. Kısacası yatak; birbirine göre izafi hareket eden iki yüzeyi birbirinden ayıran, metal-metal temasını önleyen dönme hareketini kolaylaştıran, sürtünme ve aşınmayı minimum seviyede tutan destek elemanları şeklinde tanımlanmaktadır. Şekil 1 de kaymalı ve rulmanlı yatakların şematik gösterimi verilmiştir[1]. (a) Kaymalı yataklar (b) Rulmanlı yataklar ġekil 1. Kaymalı(a) ve rulmanlı yatakların(b) şematik gösterimi[1] Temasta olan ve izafi hareket eden iki cismin temas yüzeylerinin harekete veya hareket ihtimaline karşı oluşan direnç kuvvetine sürtünme kuvveti denilmektedir. Sürtünme kuvveti harekete ters yönde oluşmaktadır. Yüzeyler arasında oluşan sürtünme, sürtünme katsayısı ile ifade edilmektedir. Sürtünme katsayısı(μ), sürtünme kuvvetinin büyüklüğünün(f s ) normal kuvvetin büyüklüğüne(f n ) oranı olarak ifade edilmekte olup eşitlik (1) de verilmiştir(şekil 2). μ = F s F n (1) Sürtünme kuvvetinin büyüklüğü, sürtünme yüzey alanına bağlı olmayıp yüzey malzemesine(dökme demir, alüminyum, çelik) ve yüzey yapısına(kayma, yuvarlanma durumları) bağlı olarak değişim göstermektedir. Sürtünme de yüzey yapılarına bağlı olarak Şekil 2 de verildiği gibi üç(3) farklı sürtünme hali söz konusudur. Bunlar; statik sürtünme, kayma sürtünmesi ve yuvarlanma sürtünmesidir. 2

F n F F F s F s n F s (a) Statik sürtünme (b) Kayma sürtünmesi (c) Yuvarlanma sürtünmesi ġekil 2. Statik(a), kayma(b) ve yuvarlanma(c) sürtünmesi Statik sürtünme, izafi hareket halinde olan iki kuru parçanın temas yüzeylerindeki sürtünme durumu olup yüzeyler birbiri üzerinde pürüzleri temas ederek kayar. Yüzeyler arasında üçüncü bir malzeme yoktur(şekil 2.a). Kayma sürtünmesi, dönme hareketine ters yönde temas yüzeyleri arasında oluşan sürtünmedir(şekil 2.a). Yuvarlanma sürtünmesi, yuvarlanma hareketine karşı temas yüzeylerinde oluşan dirençtir(şekil 2.c). Yuvarlanma halindeki sürtünme katsayısı genellikle kayma halindekinden daha küçüktür[1]. 3. DENEY DÜZENEĞĠ Deney düzeneğinde, farklı tür kaymalı yataklar yerleştirilip uygun yüklemeler yapılarak sürtünme katsayısının belirlenmesi hedeflenmektedir. Ayrıca yatak boşluklarına rulmanlı yataklar yerleştirilerek dönen elemanlarda dinamik analiz gerçekleştirilmektedir. Kısaca, deney düzeneğiyle iki ayrı deney yapılabilmektedir. Bunlar; kaymalı yataklardaki sürtünme katsayısının ve sistemin dinamik davranışının belirlenmesi deneyleridir. ġekil 3. Deney düzeneği ve elemanları Deney düzeneği ve elemanları Şekil 3 de verilmiş olup, duvara monte edilebilecek şekilde tasarlanmış mekanik bir yapıdan oluşmaktadır. Deney düzeneği, duvara montaj için 4 sabitleme deliği(2) bulunan bir levha(1), hareketi sağlayan sarkaç(3), sarkaca yerleştirilen yükler(4), moment üretimini sağlayan bir kablo sarıcı(5), üniform kütle dağılımına sahip bir dönel savrulma diski(6), rulmanlı yatak(9) ve kaymalı yatak zarflarının(8) kolayca yerleştirilmesini sağlayan yatak yuvalarından(7) oluşmaktadır. Deney düzeneğinde kullanılan kaymalı yatak zarfları(8) Şekil 3 de görüldüğü gibi yarım daire şeklinde tasarlanmış olup 180º yatağı olarak bilinmekte ve kuru sürtünme prensibine göre çelik mile destek olmaktadır. Deney düzeneğinde kullanılan kaymalı ve rulmanlı yataklar aşağıda verilmiştir: - 2 adet dökme demir(gg25) malzemeden kaymalı yatak - 2 adet pirinç malzemeden kaymalı yatak - 2 adet PTFE malzemeden kaymalı yatak - 2 adet rulmanlı yatak(bilyalı) 3

4. DENEY DÜZENEĞĠNDE KUVVET VE MOMENT DENGESĠ Deney düzeneğinde, sisteme ait kuvvet ve moment dengesinin oluşturulabilmesi için Şekil 4 de görüldüğü gibi sistemin serbest cisim diyagramının çizilmesi gerekmektedir. Şekil 4 deki serbest cisim diyagramından faydalanılarak savrulma diski, kablo sarıcı ve sarkacın kuvvet ve moment dengesi oluşturulmaktadır. Bu sayede sarkaçta, sadece y doğrultusunda sarkaca eklenen yüklerden(g) dolayı bir kablo çekme kuvvetinin(s) oluştuğu görülebilmektedir. Deney düzeneğinde kuvvet ve moment dengesinde kullanılacak parametreler aşağıda verilmiştir: F n =Normal kuvvet (N) m= Yüklerin kütlesi (kg) F s =Sürtünme kuvveti (N) g =Yerçekimi ivmesi (m/s 2 ) m S =Dönen elemanların(savrulma diski, kablo sarıcı ve mil) kütlesi (kg) G =Yüklerin ağırlığı (N) r = Yatak yarıçapı (m) G S =Dönen elemanların ağırlığı (N) R= Kablo sarıcının yarıçapı (m) J = Dönen elemanların kütlesel atalet momenti (kg.m 2 ) φ= Dönme açısı ( ) ω= Savrulma diskinin açısal hızı (rad/s) S = Kablo çekme kuvveti (N) φ = Açısal ivme (rad/s 2 ) y x ma t x F s V y F n G s ġekil 4. Sistemin serbest cisim diyagramı Şekil 4 deki sistemin serbest cisim diyagramı dikkate alınarak; savrulma diskinin merkezine göre oluşturulan moment dengesi eşitlik (2) de verilmiştir: y yönündeki kuvvet dengesi eşitlik (3) de ifade edilmiştir: M = 0 = J. φ + F s. r S. R (2) F y = 0 = F n G S S (3) Şekil 4 deki sarkaca ait serbest cisim diyagramı dikkate alındığında Newton un İkinci Kanununa göre sarkacın teğetsel ivmesi(a t = Rφ ) sarkacın açısal ivmesi ile sarkacın yarıçapının çarpımına eşittir. Bu durumda kuvvet dengesi eşitlik (4) deki gibi; F y = 0 = G S ma t = G S mrφ (4) 4

elde edilmiştir. Eşitlik (3) ve (4) deki kablo çekme kuvvetleri(s) değerlendirildiğiinde; F n G s = G mrφ F n = G s + G mrφ (5) elde edilmektedir. Eşitlik (1) ve (5) den sürtünme kuvveti; F s = (G s + G mrφ )μ (6) şeklinde yazılır. Bu sürtünme kuvveti(f s ) eşitliği, eşitlik (2) de kullanılırsa; M = 0 = J. φ + (G s + G mrφ )μ r S. R (7) elde edilmektedir. Eşitlik (7) de gerekli düzenlemelerin yapılmasıyla sistemin dinamik hareket denklemi aşağıdaki gibi elde edilmiştir. φ. J + m. R 2 m. μ. R. r = R. G G S + G. μ. r (8) Deneyde kullanılan geometrik ve fiziksel büyüklükler Tablo 1 de verilmiştir: Tablo 1. Geometrik ve fiziksel büyüklükler Yatak yarıçapı(r) r=8,5 mm =0,0085 m Kablo sarıcı yarıçapı(r) R=41 mm = 0,041 m Dönen elemanların kütlesi(m S ) m S = 23,35 kg (savrulma diski, kablo sarıcı ve mil) Dönen elemanların ağırlığı (G S ) G S =229 N (savrulma diski, kablo sarıcı ve mil) Dönen elemanların kütlesel atalet momenti(j) J=0,2506 kg.m 2 Yüklerin kütlesi(m) m=0 2,0387 kg Yüklerin ağırlığı(g) G=m.g=0 20 N 5. KAYMALI YATAKLARDAKĠ SÜRTÜNME KATSAYISININ BELĠRLENMESĠ Bu deney düzeneğiyle iki ayrı deney yapılabilmektedir. Bunlar; kaymalı yataklardaki sürtünme katsayısının belirlenmesi ve sistemin dinamik davranışının belirlenmesi deneyleridir. Kaymalı yataklardaki sürtünme katsayısının belirlenebilmesi için pirinç, PTFE ve dökme demir malzemeden yapılmış kaymalı yatakların(180º yatak) yatak yuvalarına yerleştirilerek deney düzeneği aşağıda anlatıldığı gibi hazırlanır. Deney düzeneği, deney için hazırlandıktan sonra da yükler sarkaca eklenerek dinamik davranış denkleminde açısal ivme(φ ) 0 olarak alınıp her bir malzeme için sürtünme katsayısı değerleri elde edilebilmektedir. 5

5.1. Deney Düzeneğinin Hazırlanması Deney düzeneğinde sürtünme katsayısının belirlenebilmesi için iki kaymalı yatağın(180º yatak)(2), savrulma diskinin her iki yanında yer alan yatak yuvalarına şekil 5 deki gibi yerleştirilmesi gerekmektedir. Kaymalı yatakları yatak yuvalarına yerleştirebilmek için ilk önce savrulma diski; kablo sarıcının ucunda bulunan çelik milden(1) tutularak yavaşça yukarı doğru kaldırılır. Yatak yuvalarındaki kaymalı yataklar(2) çıkarılıp yerine yeni yataklar yerleştirilir. Savrulma diski ve kablo sarıcı yavaşça yataklar üzerine oturtularak deney düzeneği deney için hazır hale getirilir. ġekil 5. Kaymalı yatakların yatak yuvalarına yerleştirilmesi 5.2. Deneyin YapılıĢı Kaymalı yataklardaki sürtünme katsayısının belirlenmesi deneyinin yapılışı aşağıda kısaca anlatılmıştır(şekil 6): Deney düzeneğinde iki ayrı kaymalı yatak 5.1 Deney Düzeneğinin Hazırlanması bölümünde anlatıldığı gibi yatak yuvalarına yerleştirilir. Sarkaç, harekete başlayana kadar yükler sarkaca sırasıyla eklenir. Her bir kaymalı yatak için ne kadarlık bir yüklemenin yapılması gerektiği Tablo 2 de verilmiştir. Dönel savrulma diskinin harekete başladığı yük(g) not edilir. Eşitlik 10 daki dinamik davranış denkleminde açısal ivme(φ ) 0 alınarak yerleştirilen kaymalı yatak için sürtünme katsayısı hesaplanır. Farklı malzemelerde üretilmiş diğer kaymalı yataklar da yatak yuvalarına yerleştirilip deney tekrarlanarak Tablo 2 deki gibi sürtünme katsayısı tablosu oluşturulur. Kablo sarıcı Çelik mil Savrulma diski Kaymalı yatak Yük ġekil 6. Kaymalı yataklardaki sürtünme katsayısının belirlenmesi deney düzeneği 6

Her bir kaymalı yatak için yüklerin ağırlığı(g), kayma sürtünme katsayısı ve literatürde yer alan sürtünme katsayısı değerleri Tablo 2 de verilmiştir. Yatak türü Tablo 2. Kullanılan yatak türleri için yüklerin ağırlığı ve sürtünme katsayısı değerleri Yüklerin Ağırlığı [N] (G) Kayma Sürtünme Katsayısı (μ) Literatürde verilen sürtünme katsayısı (μ L ) Pirinç malzemeden üretilmiş kaymalı yatak <9 <0,18 0,18 PTFE malzemeden üretilmiş kaymalı yatak <10 <0,20 0,04 0,22 Dökme demir(gg25) malzemeden üretilmiş kaymalı yatak <11 <0,22 0,18 0,24 5.3. Kaymalı Yataklardaki Sürtünme Katsayısının Hesabı Kaymalı yataklardaki sürtünme katsayısının belirlenebilmesi için hızın sabit olması yani ivmenin 0 olması gerekmektedir. Bu nedenle eşitlik (8) deki ana denklemde açısal ivmenin(φ ) 0 alınmasıyla eşitlik (9) daki denklem elde edilmiştir. φ = 0 R. G G S + G. μ. r = 0 (9) Eşitlik 9 daki denklemden μ sürtünme katsayısının çekilmesiyle; μ = R. G r. (G S + G) (10) elde edilmektedir. Eşitlik (10) daki denklemden sürtünme katsayısı(μ), kablo sarıcının yarıçapının(r) artmasıyla artarken; yatak yarıçapının(r) artmasıyla azalmaktadır. Ayrıca, dönen elemanların ağırlığı(g s ) ve yüklerin ağırlığı(g) da sürtünme katsayısını etkilemektedir. Her bir kaymalı yatak için sarkacı harekete geçiren kuvvet farklı olduğundan sürtünme katsayısı değerleri de farklılık göstermektedir. Örnek: Deney düzeneğinde yatak yuvasına dökme demir(gg25) malzemeden üretilmiş bir kaymalı yatak yerleştirilerek yüzeyler arasında oluşan sürtünme katsayısının değeri hesaplanmak istenmektedir. Bunun için eşitlik (10) daki denklemden yararlanılmaktadır. Deney düzeneğiyle ilgili fiziksel ve geometrik büyüklükler: kablo sarıcının yarıçapı(r) 41 mm, yatak yarıçapı(r) 8.5 mm, dönel savrulma diski, kablo sarıcı ve milden oluşan dönen elemanların ağırlığı(g S ) 229 N olarak bilinmektedir. Kaymalı yatağın yerleştirilmesiyle savrulma diskini harekete geçiren kuvvetin(g) 9 N olduğu görülmüştür. Bu durumda sürtünme katsayısı: μ = R. G r. (G S + G) = 41 9 8,5 (229 + 9) = 0,182 olarak bulunur. Diğer kaymalı yataklar için de deneyler yapılarak sürtünme katsayısı tablosu oluşturulur ve sürtünme katsayısı değerleri Tablo 2 deki katalog değerleriyle karşılaştırılır. 7

6. SĠSTEMĠN DĠNAMĠK DAVRANIġININ BELĠRLENMESĠ Deney düzeneğiyle yapılabilecek ikinci deney ise; sistemin dinamik davranışının belirlenmesi deneyidir. Bunun için rulmanlı yatakların yatak yuvasına yerleştirilerek deney düzeneği aşağıda anlatıldığı gibi hazırlanır. Deney düzeneği, deney için hazırlandıktan sonra da sarkaca yükleme yapılıp eşitlik (8) deki dinamik davranış denkleminde sürtünme katsayısı(μ) 0 alınır. Böylece açısal ivme(φ ), açısal hız(ω), çizgisel hız(v), geçen süre(t) gibi parametreler teorik ve deneysel olarak hesaplanarak sistemin dinamik davranışı belirlenir. 6.1. Deney Düzeneğinin Hazırlanması Deney düzeneğinde sistemin dinamik davranışının belirlenebilmesi için iki rulmanlı yatağın(3), savrulma diskinin her iki yanında yer alan yatak yuvalarına Şekil 7 deki gibi yerleştirilmesi gerekmektedir. Rulmanlı yatakları yatak yuvalarına yerleştirebilmek için ilk önce savrulma diski; kablo sarıcının ucunda bulunan milden(1) tutularak yavaşça yukarı doğru kaldırılır. Yatak yuvalarındaki yataklar çıkarılıp yerine rulmanlı yataklar(3) yerleştirilir. Savrulma diski ve kablo sarıcı yavaşça yataklar üzerine oturtularak deney düzeneği deney için hazır hale getirilir. Şekil 7. Rulmanın yataklara yerleştirilmesi 6.2. Deneyin YapılıĢı Sistemin dinamik davranışının belirlenmesi deneyinin yapılışı aşağıda kısaca anlatılmıştır(şekil 8): Deney düzeneği, 6.1 Deney Düzeneğinin Hazırlanması bölümünde anlatıldığı şekilde rulmanlı yatak savrulma diskinin miline yerleştirilerek yatak yuvasına düzgün bir şekilde oturtulur. Sarkaca belirli bir yük yüklenerek savrulma diskinin bir tur dönmesi için geçen süre tutulur. Fiziksel ve geometrik büyüklükler(g, R, J, m) kullanılarak teorik olarak açısal ivme(φ ) ile geçen süre(t) hesaplanır ve deneysel olarak geçen süreyle karşılaştırılır. Uygun denklemlerden faydalanılarak teorik ve deneysel açısal hız(φ ) ve çizgisel hız(v) hesaplanılıp karşılaştırılır. Yük(G) değişimine karşılık değişim grafikleri elde edilir. 8

Kablo sarıcı Çelik mil Savrulma diski Rulmanlı yatak Yük ġekil 8. Sistemin dinamik davranışının belirlenmesi deney düzeneği Sistemin dinamik davranışının belirlenebilmesi için sarkaca yüklenen yük en az 1 N ağırlığında olması gerekmektedir. 6.3. Dinamik Büyüklükler ve Hesabı Sistemin dinamik davranışını belirleyebilmek için rulmanlı yatakların, yatak yuvalarına yerleştirilmesi gerekmektedir. Rulmanlı yataklardaki sürtünme katsayısı çok küçük olduğundan eşitlik (8) deki dinamik davranış denkleminde sürtünme katsayısı(μ) 0 olarak alınmıştır. μ = 0 φ. J + m. R 2 = R. G (11) Eşitlik (11) den açısal ivmenin(φ ) çekilmesiyle aşağıdaki eşitlik elde edilmektedir. φ = R. G J + m. R 2 (12) Açısal ivmenin(φ ) belirlenmesiyle savrulma diskinin çizgisel hızı(v), savrulma diskinin dönüş açısı(φ), savrulma diskinin açısal hızı(ω) ve savrulma diskinin bir tur dönmesi için geçen süre(t) belirlenebilmektedir. Dönme hareketi için açısal ivmeye karşılık gelen dönüş açısı eşitlik (13) de verilmiştir: φ = 1 2. φ. t2 (13) Eşitlik (13) den savrulma diskinin bir tur dönmesi için geçen süre(t) çekilip savrulma diskinin bir tur dönüşü φ = 2π olarak alınırsa; teorik olarak geçen süre(t) hesaplanabilmektedir. Savrulma diskinin bir tur dönmesi için geçen sürenin deneysel olarak da belirlenmesiyle teorik ve deneysel süreler karşılaştırılabilmektedir. t = 2. φ φ = 2.2π φ (14) Eşitlik (12) den açısal ivmenin(φ ) ve eşitlik (14) den savrulma diskinin bir tur dönüşü için geçen sürenin(t) bulunmasıyla açısal hız(ω) hesaplanabilmektedir. ω = φ. t (15) Açısal hızın(ω), kablo sarıcının yarıçapıyla(r) çarpılmasıyla çizgisel hız(v) bulunmaktadır. V = ω. R (16) 9

Örnek: Deney düzeneğinde, rulmanlı yataklar yatak yuvalarına yerleştirilerek sistemin dinamik davranışı belirlenmek istenmektedir. Deney düzeneğinde sarkaça 2 N luk bir yük asılmıştır. Deney düzeneğiyle ilgili fiziksel ve geometrik büyüklükler: kablo sarıcının yarıçapı(r) 0,041 m, dönen elemanların kütlesel atalet momenti(j) 0,2506 kg.m 2, yüklerin kütlesi(m) 0,204 kg ve yüklerin ağırlığı(g) 2 N olduğuna göre; savrulma diskinin açısal ivmesini(φ ), savrulma diskinin bir tur dönmesi için geçen süreyi(t), savrulma diskinin açısal hızını(ω) ve çizgisel hızını(v) teorik ve deneysel olarak hesaplayınız. Savrulma diskinin açısal ivmesi(φ ): φ = R. G J + m. R 2 = 0,041 2 = 0,327 rad/s2 0,2506 + 0,204 0,0412 bulunur. Savrulma diskinin bir tur dönmesi için geçen süre(t): t = 2. φ φ = 2.2π φ = 2.2π 0,327 = 6,2 s olarak hesaplanır. Deneysel olarak savrulma diskinin bir tur dönmesi için geçen süre(t 1 ): t 1 = 6,5 s olarak belirlenmektedir. Teorik açısal hız(ω) ve deneysel açısal hız(ω 1 ): ω = φ. t = 0,327 6,2 = 2,03 rad/s ω 1 = φ. t 1 = 0,327 6,5 = 2,13 rad/s olarak belirlenir. Teorik çizgisel hız(v) ve deneysel çizgisel hız(v 1 ): V = ω. R = 2,03 0,041 = 0,083 m/s V 1 = ω 1. R = 2,13 0,041 = 0,087 m/s olarak hesaplanır. Farklı yükler için aynı hesaplamalar tekrarlanarak Tablo 3 oluşturulur. Tablo 3. Sistemin dinamik davranışını belirlenmesi deneyinde bulunan teorik ve deneysel parametreler Yük (N) φ [rad/s 2 ] (Açısal Ġvme) t [s] (Teorik süre) t 1 [s] (Deneysel süre) ω [rad/s] (Teorik açısal hız) ω 1 [rad/s] (Deneysel açısal hız) V [m/s] (Teorik çizgisel hız) V 1 [m/s] (Deneysel çizgisel hız) 1 0,169 8,77 9 1,48 1,521 0,060 0,06 2 0,327 6,2 6,5 2,03 2,13 0,083 0,09 3 0,490 5,06 5 2,48 2,45 0,100 0,10 4 0,653 4,39 4,5 2,867 2,939 0,118 0,12 5 0,815 3,93 4 3,203 3,260 0,131 0,134 10 1,625 2,78 3 4,518 4,875 0,185 0,20 10

7. ĠSTENENLER - Tablo 2 deki gibi farklı kaymalı yatak malzemeleri için sürtünme katsayılarını hesaplayarak sürtünme katsayısı tablosu oluşturunuz. - Literatürde yer alan sürtünme katsayısı değerleriyle karşılaştırarak her bir yatak için hata miktarını bulunuz. - Rulmanlı yataklardaki dinamik davranış deneyinde farklı yükler için Tablo 3 te verilen teorik ve deney parametreleri hesaplayarak Tablo 3 ü oluşturunuz. - Yük değişimine karşılık açısal ivme, teorik ve deneysel süre, açısal hız ve çizgisel hız grafiklerini çiziniz. 8. KAYNAKLAR [1] E.KOÇ. Makina Elemanları Cilt-II, 2. Baskı, Nobel Yayınları, Adana, 2006 [2] GUNT TM 232, Experimental Instructions, Bearing Friction Apparatus, Hamburg, Germany, 2010. 11