SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ TRİBOLOJİ LABORATUARI DENEY FÖYÜ DENEY ADI RADYAL KAYMALI YATAKLARDA SÜRTÜNME KUVVETİNİN ÖLÇÜLMESİ DERSİN ÖĞRETİM ÜYESİ YRD.DOÇ.DR. REAİ FATİH TUNAY DENEYİ YAPTIRAN ÖĞRETİM ELEMANI YRD.DOÇ.DR. REAİ FATİH TUNAY DENEY GRUBU: DENEY TARİHİ : TESLİM TARİHİ : 1
DENEYİN ADI: Radyal Kaymalı Yataklada Sütünme Kuvvetinin Ölçülmesi DENEYİN AMAI: Radyal kaymalı yataklada çalışma esnasında meydana gelen sütünme kuvveti ve sütünme katsayısına, test yağlaının faklı mil hızlaının, faklı yük büyüklükleinin etkisinin belilenmesi. TEORİK BİLGİ: Kayma işlemi sıasında üetilmiş olan ısı ve atık paçalaı çalışma otamından uzaklaştımak, kayma yüzeyleindeki sütünme ve aşınmayı azaltmak için iki katı kayma yüzeyi aasında sıvı, katı veya gaz yağlama maddeleinin ilavesiyle yapılan işleme yağlama adı veilmektedi. Bu sistemi inceleyen bilim ve teknoloji dalına Tiboloji denilmektedi. Yağlama poseslei; cisimlein temas geometisi, kayma yüzeyleinin hızı, çeve şatlaı, kullanılan yağlayıcının fiziksel ve kimyasal özelliklei, malzemenin yapısı, yüzeye yakın tabakanın özelliği gibi biçok faktöe bağlı olabilmektedi. Metallein bibilei ile sütünmesi oldukça kamaşık bi yapıya sahipti. Bu duum yağlama olmaksızın kuu otamda geçekleştiği takdide, kuu (dugun) sütünme olaak adlandıılı. Metal yüzeyindeki mekanik ve fiziksel özellikle, kistal yapısı, yüzeyindeki binlece molekül tabakalaı bu olaydan etkilenmektedi. Sütünme olayı yağlayıcının valığı ile daha kamaşık bi yapıya sahip olu. Sütünme katsayısını azaltmak için en uygun yolladan bii yağ filminin oluştuulmasıdı. İçten yanmalı motolada yağlama şatlaındaki sütünmeye etki eden başlıca faktölein başında; Yük veya basınç, haeket şekli ( kayma, yuvalanma, dönme ), temas şekli, yüzey sıcaklığı, ısı akış şatlaı, malzeme tipi ve yüzeye yapılan ısıl işlemle, toleans boşluklaı, yüzey duumu veya topogafyası, çeve şatı ( tozlu, koozif otam ), yağlayıcının tibolojik kaakteistiklei, yağlayıcının yeni veya kullanılmış olması vb. gelmektedi. Değişik yağlama şekillei bulunmaktadı. Bunu en iyi açıklayan ise Stibeck eğisidi(şekil 1). Dugun Sütünme Sini Sütünme Kaisik Sütünme _ P=sabit Gecis Noktasi Sivi Sütünme n k Şekil 1. Stibeck eğisi n Hidodinamik (sıvı film) yağlama şatlaı altında kayma yüzeylei bi yağ filmi taafından bibileinden tamamen ayıştıılıken uygulanan yük, bu film içeisinde üetilen hidodinamik basınç taafından taşınmaktadı. Haekete kaşı dienç gösteen sütünme kuvveti tümüyle viskoz akışkanın kaymasından meydana gelmektedi. Yatak ve mil mekezine etki eden kuvvetlei taşıyan makine elemanlaı adyal kaymalı yatak olaak adlandıılmaktadı. En genel halde bi adyal kaymalı yatak ve geometik büyüklüklei Şekil.'de gösteilmektedi. Şekil.'den de göüldüğü gibi mil ve yatak yüzeylei yağ filmi taafından bibiinden
ayılmaktadı. Mil ve yatak aasındaki boşluk patikte mil çapının 1 civaındadı. Bu boşluk; mil ve yatağın monte edilmesi, yağ için geeken boşluğun sağlanması, temal genleşmelein azaltılması, milde oluşabilecek eksen kaçıklığı ve/veya sehim hatalaının azaltılması gibi fonksiyonlaı vadı. R p F e h z Şekil. Radyal kaymalı yatak geometik büyüklüklei y x DENEYDE KULLANILAN ALETLER: Test yağlaının faklı mil hızlaında, faklı yük büyüklükleinde ve faklı yağ sıcaklığı gibi çalışma şatlaında sütünme kuvveti ve katsayısının ölçebilen deney düzeneğinin şematik esmi ve fotoğaflaı Şekil.-4.'te veilmişti. Söz konusu deney düzeneği basınçlı yağlama sistemi, hız kontol ünitesi, moment ölçme devesi, kaymalı yatak yuvası, yatak mili, hidostatik yastık, A motou ve yük askısı gibi ana elemanladan oluşmaktadı. Deney millei, SAE 100 çeliğinden imal edilmişti. 55 HR setlik değeine sahipti. Mil çapı 50.780 mm, ölatif yatak boşluğu 1.00 10 tü. Taşlanmış olan mil μm, yatak ise μm otalama yüzey püüzlüğüne sahipti. Deney mili iki adet yuvalanmalı yatakla desteklenmişti. Yatak malzemesi ticai olaak satılmakta olan beyaz yatak malzemesidi.
Ff 1-Sütünme Momenti Ölçüm Levhası, - Stain-Gauge, - Yük Yastığı, 4- Basınçlı Yağ Deliği, 5- Mil, 6- Yük Askısı, 7- Yatak Yuvası, 8- Kaymalı Yatak, 9- Askı Ağılığı, 10- Yatak Yağ Deliği Şekil. Deney Düzeneğinin şematik esmi Şekil 4. Deney düzeneğinin fotoğaflaı 4
Sütünme momenti, uzama ölçeden kuulan Wheatstone köpüsü devesinden yaalanılaak ölçülmektedi. Bunun için 10x10x mm boyutlaındaki yay çeliğinden imal edilen ölçüm levhasının alt ve üst yüzeyleinde iki adet stain gauge yapıştıılmıştı. Yaım köpü Wheatstone köpü oluştuulmuştu. Test yatağına göndeilen yağın besleme basıncı yaklaşık 0,1 ba a ayalanmıştı. Yatak yuvasının sebestçe dönmesini sağlamak ve sütünme kuvvetini mümkün olduğunca doğu ölçmek için yatak yuvası ile yük yastığını bibiine teması önlemek geeki. Bunu sağlamak içinde bu iki paça aasında hidostatik bi yağ filmi oluştuulmalıdı. Oluşan sütünme momentine ait sinyalle kaydedileek, daha önceden elde edilen kalibasyon doğusu yadımı ile alınan bu sinyal değelei sütünme momentine çevilmişti. Deneylee başlaken mili tahik etmeden önce test yatağına ve yükü taşıyan yük yastığına yağ göndeilmektedi. Böylece yatak yuvası ile yük yastığı aasındaki metalik temas kesilmiş olmaktadı. Ayıca mil ile yatak yüzeyi aasında da bi yağ filmi oluştuulmaktadı. Böylece tahik başlangıcındaki ve bitimindeki büyük aşınmala önlenmektedi. Kaymalı yatak ve yükün asıldığı hidostatik yastıktan sızan yağ, toplama tablası vasıtasıyla sisteme veileek yağın süekli sikülasyonu sağlanmaktadı. Hazılanan bilgisaya pogamı ile sütünme katsayısı hesaplanıp sütünme kuvveti ve sütünme katsayısı olaak depolanabilmektedi. TEORİK HESAPLAR Petoff eşitliğinden Sütünme Kuvveti: Tok:.... F s.... T Fs. Sütünme Momenti: M s. F. Sütünme Katsayısı: T.... F. F. Radyal Boşluk: Açısal Hız: R.n 0 Fs F Yatak Gövdesini Döndümeye Zolayan Kuvvet: 5
DENEYİN YAPILMASI: 1. Deney yatağı yuvasına takılı.. Yatak kepi civatala yadımıyla sıkıştıılı.. Kullanılacak yük askı koluna asılı. 4. Yağ pompası motou çalıştıılı. 5. Bilgisaya pogamı çalışmaya hazı hale getiili. Klasöe isim veili (Ön: A100N) 6. Deney mili çalıştıılı. 7. Mil hızı değiştiileek deney tamamlanı. DENEY SONRASI İŞLEMLER: a) He bi deney sonası teoik hesapla yapılacak, teoik ve deneysel veileden Stibeck eğilei çizilip youmlanacaktı. Öneğin: 0 d/d mil hızı için, milin yatak içeisinde mauz kaldığı sütünme kuvvetini, sütünme katsayısını,sütünme momentini ve F y kuvvetini bulalım. Yağın 5 deki dinamik viskozitesi η 5 =60 P =0,6(N/m )s (Pas), mil çapının 50,78mm, yatak genişliğinin 5mm otam sıcaklığının sabit 5 o olduğu, adyal boşluğun (=R-) değişmediği kabul edildi Öncelikle askı koluna 160N luk bi ağılık asılmış olsun, 0 d/d yı açısal hıza çeviecek olusak;.n.0 0 = 0 = ad/d bulunu..... T Fs. fomülünde açısal hız değeini yeine yazasak; 0,6...0.05..(0,059) T 5 6,5.10 0,0 bulunu. Yine bulunan bu değe sütünme katsayısı fomülünde yeine yazılısa; T.... 0,6..0,05... 0,01145 5 F. F. 160.(6,5.10 ) bulunu. Böylece 160 N yatak yükü altında mil 5 0. 6mPas dinamik viskoziteye sahip yağ taafından yağlanıken, mille yatak aasında meydana gelen sütünme katsayısı 0,01145 bulunmuş olu. Yukaıdaki işlemle he bi yük ve hız için ayı ayı hesaplanısa Stibeck eğisini elde etme imkânı olu. Önek aşağıdaki veilmişti. 6
μ μ F=160 F=60 F=60 Polinom (F=160) Deneysel μ sütünme katsayılaı Polinom (F=60) Polinom (F=60) 0.5 0.45 0.4 0.5 0. 0.5 0. 0.15 0.1 0.05 0 0 00 400 600 800 1000 100 1400 0, 0,18 0,16 0,14 0,1 0,1 0,08 0,06 0,04 0,0 0 0 100 00 900 Hız [d/d] Hız, (d/d) Teoik Sütünme Katsayılaı F=160N F=60N F=60N Polinom (F=160N) Polinom (F=60N) Polinom (F=60N) İSTENENLER He bi deney şatı için teoik hesapla yapılacak, teoik ve deneysel veileden Stibeck eğilei çizilip faklılıkla youmlanacaktı. 7