MAKİNE ELEMANLARI -II DERS NOTLARI

T.C DİCLE ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE ELEMANLARI -II DERS NOTLARI Doç. Dr. EROL KILIÇKAP BATMAN - 2015

2. YAĞLAMA TEORİSİ VE KAYMALI YATAKLAR Genel Bilgiler Yataklar iki eleman arasındaki bir veya birkaç yönde izafi harekete minimum sürtünme ile müsaade eden fakat kuvvet doğrultusundaki harekete engel olan elemanlardır. İzafi hareketin dönme olması halinde destekleyen elemana yatak, doğrusal olması halinde kızak denir. Genellikle milleri ve aksları destekleyen yataklar, kaymalı ve rulmanlı olmak üzere iki gruba ayrılabilir. Kaymalı yataklarda yüzeyler arasında kayma hareketi (Şekil a) ve rulmanlarda ise yüzeyler arasında yuvarlanma hareketi vardır (Şekil b). Şekil. Kaymalı (a) ve yuvarlanmalı (b) yataklar. 2

Genel Bilgiler Genellikle yataklar kaymalı ve rulmanlı olmak üzere iki gruba ayrılabilir. Kaymalı yataklarda yüzeyler arasında kayma hareketi, rulmanlarda ise yüzeyler arasında yuvarlanma hareketi vardır. Kuvvet doğrultusu ile elemanların izafi hareketleri arasındaki bağıntıya göre kaymalı yataklar radyal, eksenel ve kızaklar olmak üzere üç gruba ayrılabilir. İzafi hareketin dönme olması halinde destekleyen elemana yatak, doğrusal olması halinde ise kızak denir. Yağlama bakımından kaymalı yataklar sıvı ve sınır sürtünmeli olabilirler. Sıvı sürtünmeli yataklar; hidrodinamik, gazodinamik, hidrostatik ve gazostatik olmak üzere dörde ayrılabilir. 3

Radyal yataklar: Eksenlerine dik olarak yük (F) taşıyan yataklar radyal yatak olarak adlandırılır. Tek parçalı veya iki parçalı olabilirler. Eğik düzlemde olduğu gibi, radyal içindeki yağ tabakasının kalınlığı değişimi doğrusal değildir.mil merkezi ile yatak merkezi arasındaki eksantrisite (e) ile gösterilir. 4

Tam radyal yatak veya 3600 yatağı mili (muyluyu) çepeçevre sarar. Yatak çapı muylu çapından pek az büyüktür. Yatak yükü (yatağa etkiyen kuvvet) muyluya veya yatağa etkiyebilir. Yağ, yatağın uygun bir yerinden bir yağ deliği veya bir yağ kanalı vasıtasıyla sevk edilir. Dönmekte olan muylu tarafından çevresel yönde sürüklenen yağ, yağ kamasını teşkil eder. 5

2.1 Kaymalı Yataklar Muyluların desteklenmesinde ve dönmelerine yarayan makine elemanlarına yatak denir. Makine gücünün, veriminin artması ve çalışma düzgünlüğü üzerinde yatakların büyük önemi vardır. Muylu, yatağın hareketsiz kısmıyla doğrudan doğruya temas ederek dönme hareketi yapıyorsa, böyle yataklara kaymalı yataklar denir. Yatağa gelen kuvvetin yönüne göre, kaymalı yatakları ikiye ayırabiliriz; 1- Enine kaymalı (Radyal) yataklar 2- Boyuna kaymalı (Eksenel) yataklar Enine kaymalı yataklarda kuvvet, yatak eksenine dikey olarak etki eder. Bu yatakların gövde kısımları yekpare veya parçalı olarak yapılabilir.bunlarda kendi arasında iki gruba ayrılır; 1.a) Gövdesi tek parçalı radyal yataklar 1.b) Gövdesi iki parçalı radyal yataklar 6

1.a 1.b 1.a) Bu yataklar basit yapılı olup fazla zorlanmayan dönme sayısı az olan ve sürekli çalışmayan miller için kullanılır. Gövde kısmı fonttan yapılır. Mile yataklık yapan kısmı aşınınca yatağı tamamen değiştirmek gerekir. 1.b) Bu yataklar, fazla zorlanan ve dönme sayısı yüksek olan muylular için kullanılırlar. 7

Yatak Malzemeleri Yatak malzemelerinin seçiminde, kayma özelliği, dayanım, işletme ve çalışma şartları gibi birçok faktör rol alır. Örneğin, darbeli bir çalışma varsa bronz yataklar üstün tutulur. Sık sık duran veya yarı sıvı sürtünme ile çalışan yataklarda, yatak malzemesinin üstün kayma özelliğine sahip olması istenir, örneğin grafitli beyaz metal gibi.yatakta meydana gelen yüksek sıcaklıklar, yüksek derecede eriyen yatak malzemelerinin seçilmesini gerektirir. Yatağın fena yağlanmış olması o nispette üstün kaliteli yatak malzemelerinin seçilmesini gerektir. Halbuki yağlama görevini mükemmel olarak yapan bir yatak, iyi kalite bir yağla yağlandığı takdirde, düşük kaliteli bir yatak malzemesi de gayet iyi sonuçlar verir. Yatak zarfı muylu çiftinden bilhassa şu özellikler beklenir; 1. Yüzeylerin düzeltilmeye uygun olması. 2. Yağ tarafından iyi ısıtılabilmeleri. 3. Birbirine iyi alıştırılabilmeleri. 4. Yarı sıvı veya kuru sürtünmede hemen yenme ve yanma olmaması. 5. Genleşmenin düzgün olması. 6. Yeterli derecede statik ve dinamik mukavemete sahip olması. 7. Pasa ve korozyona karşı dayanıklı olması. 8. Isıyı iyi iletmesi 9. Bir başka madene duble edilmiş (yapışık) olarak yapılıyorsa yapışma (bağlanma) özelliğinin üstün olması. Burada saydığımız (uygun şartlar) dan ilk dördü yarı sıvı sürtünme içindir.belli başlı yatak malzemeleri olarak; font, bronz, pirinç, kızıl, beyaz metal, ağaç, sentetik reçine v.s gibi olmaktadır. 8

İç yatak: Yatağın muylu ile temas ettiği kısma denir. Muylunun yapımı güç ve değiştirilmesi masraflı olduğu için aşınmanın iç yatakta ve muylunun uzun ömürlü olması arzu edilir. Bundan dolayı iç yatak malzemesi muylu malzemesinden daha yumuşak olmalıdır. Bunlar; beyaz metal (kalay,bakır, antimusan alaşımı), bronz, kızıl döküm, pirinç, font, suni fiber, lastik, ağaç v.s gibidir. Suni fiber: Su içerisinde çalışır. Muylu ile fiber arasındaki sürtünme direncini azaltabilmek için yağ yerine temiz su kullanılır. Çünkü, fiber yağ içinde şişer. Yatağı temizlerken gazyağı ve benzin gibi kimyasallar kullanılmaz. Bu maddelerle temas ettirilirse yumuşar ve yapışkan bir durum meydana gelir. Lastik: Yataklarda kullanılan lastiklere perbunan denir. Sadece su içinde çalışan millerin yataklarında kullanılır. Ağaç: Yataklar için en elverişli olanı pelesenk ağacıdır. Yağ yerine deniz suyundan faydalanılır. 9

Yatak basıncı; P = F d.b P: Yatağa gelen basınç (dan/cm 2 ) F: Yatağa gelen kuvvet (yük) (dan) d: Yatağın (muylunun) çapı (cm) b: Yatağın boyu (cm) Pratikte kullanılan yatak malzemeleri, madensel ve madensel olmayan yatak malzemeleri olarak iki gruba ayrılır. Madensel yatak malzemeleri a) Beyaz Metal: Bir kalay alaşımı olan bu malzeme üç gruba ayrılır. Kalay miktarı yüksek olan beyaz madenler, kalay miktarı %80 veya daha fazla. Kurşun miktarı yüksek olan beyaz madenler, kurşun miktarı %80 civarında ve kalay miktarı %1 ila 12. Kurşun ve kalay oranları ara değerde olan beyaz madenler. b) Bakır Alaşımlar: En çok kullanılanlardan biri bronzdur. Yataklarda kullanılan bronz alaşımları bileşenlerine göre kalay ve kurşun bronzudur. 10

Not: Kalay bronzundan olan bir yatak darbeli bir çalışmaya uygun olup yüksek sıcaklığa dayanıklıdır. Mil sertleştirilmiş ve taşlanmış olmalıdır.kurşun bronzlar büyük çevresel hızlar için uygundur. Dinamik basınçlı yerlerde yüksek sıcaklıklarda kullanılır. c) Kadmiyum Alaşımları: Bileşiminde %98 kadmiyum %2 nikel veya %98 kadmiyum, %1 gümüş ve %1 bakır bulunan bu yatak alaşımının sürtünme katsayısı küçük, yorulma mukavemeti ve yük taşıma yeteneği yüksektir. d) Aluminyum Alaşımlar: Bileşminde, %6 ile 7 kalay ve %1.5 ile 2.5 silikon ve az miktarda bakır ve nikel bulunan yatak malzemesidir. e) Gümüş Alaşımları: Pahalı olan bu yatak malzemesi büyük dinamik zorlanmalar gören yerlerde ve uçak sanayinde kullanılır. f) Sinterlenmiş Malzemeler: Toz metalurjisi yoluyla elde edilen malzemelerdir. Bileşiminde, %90 bakır, %10 kalay ve bazı hallerde %1 ile 3 grafit bulunan sinter bronzu en iyi netice veren yatak malzemesidir. g) Dökme Demir: Yeterli kayna özelliğine sahip olup aşınmaya karşı mukavemeti büyüktür. Fakat fazla sertliği yüzünden darbelere ve yatak kenarı basınçlarına karşı çok hassastır ve sertliğinden dolayı mili aşındırabilir. 11

Madensel olmayan yatak malzemeleri 1) Plastik Malzemeler: En çok kullanılan plastik malzemeler naylon ve teflondur. a) Teflon (Politetrafloretilen): Sürtünme katsayısı 0.01 derecesindedir. 200 ο C sıcaklıklara kadar dayanabilir.suyun ve çeşitli kimyasal çözücülerin etkilerine karşı tesirsizdir. Bundan dolayı teflon yataklar için en uygun plastik malzemedir. b) Naylon (Poliamid): Teflona göre mukavemeti daha yüksek kayma ve darbe sönümleme özellikleri iyi, daha düşük sürtünme özelliklerine sahiptir.yatak uygun olarak boyutlandırılırsa en fazla - 25 ο C ila 80 ο C arası sıcaklılarda çalışabilir. Oda sıcaklılarında naylon daha sert, rijit ve aşınmaya karşı daha dayanıklı olduğundan teflondan düşük sıcaklıklarda naylon tercih edilmelidir.bütün plastik malzemelerde olduğu gibi naylon ve teflonun çok kötü bir ısı iletkenliği vardır.isıl genleşme katsayısı düşüktür. 2) Diğer Malzemeler: Sentetik malzemelerin dışında su içinde çalışan yataklar için sentetik lastik ve sert odun(pelesenk) kullanılmaktadır. Hassas cihaz tekniğinde kullanılan safir, kornidon ve elmas gibi kıymetli taşlardan yapılmış yatak malzemesi mevcuttur. 12

Yatak Malzemelerinden İstenilen Özellikler 1) İyi bir basma ve yorulma mukavemetinin olması, 2) Aşınmaya ve korozyona dayanıklılığı 3) Gömme kabiliyeti yani yağda bulunan veya dışarıdan gelen sert parçacıkları abrazyon aşınmasını önlemek için bünyesine gömebilmeli 4) Sürtünme katsayısı küçük olmalı 5) İyi bir yapışma kabiliyetine sahip olmalı 6) Düşük bir ısıl genleşme katsayısına sahip olmalı 7) Kolaylıkla işlenebilmeli 8) Ucuz olmalıdır. Not:Teknikte kullanılan yatak malzemeleri yukarıda sayılan özelliklerin tümünü karşılayamaz. Her yatak malzemesi belirli istekleri yerine getirmektedir. Bundan dolayı çalışma şartlarına göre yatak malzemesi seçilir. 13

Yağlama Malzemesinin Özelliği ve Önemi Yağlama maddelerinin özelliklerini yağlama kabiliyetine ve fiziksel davranışlarına bağlı olmak üzere iki gruba ayırmak mümkündür. Yağlayıcı maddelerin yağlama özelliğini tayin eden viskozite ve ıslatma kabiliyetidir. Yağlama malzemesi olarak bugün endüstride genel olarak petrolün damıtılmasından elde edilen madeni yağlar kullanılmaktadır. Çalışma şartlarına göre yağlama yağından istenilen özellikler başlıca şunlardır. 1) Yatak basıncına dayanabilen bir yağ filmi meydana getirebilmek 2) Uzun süre dayanabilmeli. 3) Yağın viskozitesi iyi olmalıdır. Viskozite: Genel olarak, herhangi bir akışkanın harekete karşı gösterdiği direnç veya başka bir deyişle, akma sırasında sıvı tabakalar arasındaki iç sürtünmeyi ifade eden bir özelliktir. 14

Yağlama ve Yağlayıcı Maddeler Birlikte çalışan yüzeyler arasında oluşan; 1) Sürtünmeyi azaltmak 2) Aşınmayı kesmek veya tamamen önlemek 3) Sıcaklığın yükselişini önlemek 4) Karbon atıklarının birikmesine engel olmak 5) Yanma sırasındaki oluşan yanma asitlerini nötralize ederek etkisiz hale getirmek Sıvı sürtünmesinde yüzeyler arasında bulunan yağ tabakası yüzeyleri birbirinden tamamen ayırdığından burada önemli olan husus yağın viskozitesidir. Bu nedenle sıvı sürtünmesi halinde genellikle sıvı ve bazı hallerde gaz yağlayıcı maddeler kullanılmaktadır. Sınır sürtünmesi halinde yağlayıcı maddenin yapışma kabiliyeti ve buna bağlı olarak kimyasal bileşimi önemlidir. Bu nedenle sınır sürtünmesi halinde katı ve katkılı sıvı yağlayıcı maddeler kullanılmaktadır. Sınır sürtünmesinin karakteri göz önüne alınırsa, katı yağlayıcı maddelerin şu özelliklere sahip olması gerekir. 15

Madense yüzeylere karşı büyük bir yapışma eğilimi göstermesi Düşük bir kayma mukavemetine (sürtünmeyi azaltmak için) sahip olması Sertliğinin az olması Madensel yüzeylerin doğrudan doğruya temasını ortadan kaldıran sürekli bir yağ tabakasının oluşturması Yağ tabakasının kopması halinde bu yağ tabakasının kendi kendine aniden oluşması Sıcaklık ve çevre etkilerine karşı yeterli dayanıklılığı göstermesi Temiz olması ve içinde katı parçacıkların bulunmaması Katı Yağlayıcılar Yalnız başlarına veya sıvı yağlar veya greslerin içine karıştırılarak kullanılır. En çok kullanılan katı yağlayıcılar; grafit, molibden disülfit, mika, talk, asbest ve poliamid, poliasetal gibi plastikler de kullanılmaktadır. 16

Sıvı Yağlayıcılar 1 2 3 Organik (hayvansal ve bitkisel) : hayvansal esaslı yağlar kemik ve mafsal yağlarıdır. Cihazlarda kullanılmaktadır. Bitkisel yağlar ise hint, şalgam, zeytin yağlarıdır. Madensel (mineral): ham petrolden elde edilen madensel yağlar esas olarak bir hidrokarbonlar bileşimidir. Bunlar; parafin, naften ve karışık esaslı mineral yağlardır. Sentetik yağlar: genellikle kimyasal maddelerden elde edilen yapay yağlar olup, ham petrol esaslı yağların yağlayıcı özelliklerine sahip olan yağlardır. Çok kaliteli ve çok pahalı yağlardır.bunlar; fosfat esteri, silikon, silikat esteri v.b. Kimyasal açıdan hidrokarbonlar ve sentetik sıvılardır. Yarı Katı Yağlayıcı Maddeler (Gresler) Gresler, içinde katılaştırıcı madde bulunan sıvı yağlardan oluşmuş olup yarı katı haldeki yağlayıcı maddelerdir. Katılaştırıcı madde olarak genellikle alüminyum, baryum, kalsiyum, lityum, sodyum gibi madensel sabunlar ile bentonit, mika, veya organik esaslı sabun olmayan maddeler kullanılmaktadır. 17

Not: Gresler genellikle açıkta çalışan ve uzun yağlama süreli, düşük ve orta hız ve yük altında sistemlerde kullanılır. Büyük yüke maruz rulmanlı yatakların yağlanmasında çok defa kurşun sabunu katılmış kireç veya lityum sabunlu gresler kullanılır. Darbeli ve sarsıntılı yataklarda koyulukları değişmediği için sodyum sabunlu gresler iyi sonuç verir ve yaklaşık 100 ο C ye kadar kullanılabilir. Gaz Yağlayıcı Maddeler Yüksek hız ve küçük yüklü sıvı sürtünmeli sistemlerde, gaz niteliğini taşıyan yağlayıcı maddeler kullanılmaktadır. İlk zamanlarda hava, hidrojen ve azot gaz yağlayıcıların ana malzemeleri olduğu halde günümüzde kükürt heksafloridler, sıvı nitrojen, buhar ve organik buharlar ve karbondioksit (özellikle reaktörlerde aynı zamanda soğutma amaçlı olarak) kullanılmaktadır. 18

Yağların Seçimini Etkileyen Faktörler a) Hız : Viskozite hız ile ters orantılıdır. b) Yük : Viskozite yük ile doğru orantılıdır. c) Toleranslar : Viskozite genel olarak boşlukların ve toleransların büyüklüğü ile doğru orantılıdır. d) Sıcaklık : Sıvı yağlayıcı maddelerin viskozitesi sıcaklık ile ters orantılıdır. e) Basınç : Sıvı yağlayıcı maddelerin viskozitesi basınç ile doğru orantılıdır. Bir sıvı yağda genellikle şu özellikler aranır; Yağlayacağı yüzeylere mümkün olduğu kadar iyi yapışmalıdır. Kendi molekülleri arasındaki sürtünme direnci küçük olmalıdır Yağlayıcı yüzeyleri kimyasal olarak etkileyip bozmamalıdır. Sıcaklık ve atmosfer etkilerine karşı yeterli derecede dayanıklılık göstermelidir. Maliyeti uygun olmalıdır. 19

Hidrodinamik Radyal (Kaymalı) Yatakların Boyutlandırılması ve Hesabı Hidrodinamik yağlama, yüzeyler arasındaki boşluğun şekline ve izafi hıza bağlı olarak, bu yüzeyleri birbirinden tamamıyla ayrılması için yeterli derecede basınca sahip bir yağ tabakası meydana getiren yağlama işlemidir. Bu basıncın hangi şartlarda meydana geldiğini, bunun değerini ve bu basınca bağlı olarak yatağın yük taşıma kabiliyetini, sürtünme katsayısını, yağ miktarını ve sıcaklığını hesaplamak için gerekli denklemlerin oluşturulmasıdır. Hidrodinamik sıvı sürtünmesi meydana gelmesi için; Yüzeyler arasında belirli bir izafi hızın olması, Yağ tabakası kalınlığının hareket yönünde değişken olması, Yüzeyler arasında yeterli miktarda yağ bulunması Genellikle radyal yataklarda mil belirli bir açısal hız ile döndüğünden dolayı, gereken izafi hız, çalışma koşulundan yerine getirilmektedir. İkinci şart ise, yağ tabakası kalınlığının hareket yönünde daralması milin, yatağa göre eksantrik bir konumda olması ile gerçekleşir. Buda milin yatak içine boşluklu montaj edilmesi ile sağlanır. 20

Hidrodinamik yataklarda sıvı sürtünmesinin oluşması 21

Milin devir sayısına göre kaymalı yataktaki durumu Şekil 1.9. Milin devir sayısına göre kaymalı yataktaki konumu Sıvı sürtünmede artan devir sayısına göre muylunun yatak içinde gezinmesi; a) Durgun hali (n=0) (sabit hal) b) Yağ kaması muyluyu yukarı kaldırıyor (n>0) c) Teorik olarak muylu yatak merkezinde (n ) a) Durgun hali: Kaymalı yatakta muylu hareket etmediği takdirde (F n ) yükünden ötürü muylu yatağın en alt kısmına temas edecektir ve burada madeni bir temas olacaktır. Bu temas sükunette ve özellikle ilk harekette yüzeydeki pürüzlülük derecesine göre ehemmiyetlidir. 22

b) Hareketin başlamasıyla madeni temas yüzeylerden dolayı meydana gelen büyük sürtünme kuvveti ile muylu yatak içinde hareket yönünde yukarı tırmanmak isterse de, bu arada meydana gelen çok ince yağ filmi derhal sürtünme katsayısının düşmesine sebep olur, tırmanma durur. Bu arada yağ filminin ara sıra yırtılması ile yarı sıvı yarı madeni bir sürtünme hüküm sürer. c) Devir sayısının artması ile muylu ile beraber büyük miktarda yağlara yağı sürüklenir ve tam manası ile bir yağ filmi meydana gelir ki muylu adeta bir yağ banyosunda yüzer, madeni temas tamamen kesilir, buna sıvı sürtünme adı verilir. Muylu ile yatağın birbirine en yakın olduğu yerde en ince (h 0 ) gibi yağ filmi meydana gelir. Devir sayısının artmaya devam etmesi ile yavaş olarak sürtünme direnci de artar. Not: Sınır direncinin en az olduğu kesimde madeni temasın kesilmesi ve sıvı sürtünmesinin başlama anıdır ki, bu andaki devir sayısına sınır devir sayısı adı verilir (n s ). 23

Muylunun yatak içindeki sürtünmesini bu devir sayısına göre ayarlanırsa muylu devri; n<n s n=n s n>n s yarı sınır sürtünme sınır sürtünme sıvı sürtünme bölgeleri Basınç değerine dayanarak yatağın yük taşıma kabiliyetini, sürtünme katsayısını ve yağ debisini çok karışık olan analitik denklemler ile hesaplamak çok zordur. Bundan dolayı günümüzde hidrodinamik yatakların hesabı boyutsuz faktörlere dayanarak yapılır. Hidrodinamik yatakların boyutsuz faktörleri geometrik ve çalışma olmak üzere iki gruba ayrılır. 24

1. Radyal Yataklarda Geometrik Boyutsuz Faktörler Hidrodinamik radyal yataklarda mil (w) hızı ile dönmekte ve yatak sabit durumda bulunmaktadır. Hidrodinamik sıvı sürtünmesinin meydana gelmesi için gereken izafi hız çalışma şartlarından yerine getirmektedir. Ayrıca yani yağ tabakası kalınlığının hareket yönünde daralması, milin yatağa göre eksantrik bir konum olması ile gerçekleşir, buda milin yatak içinde boşluklu olarak monta edilmesiyle olur. Yüzeylerin birbirinden tamamen ayrılması için yeterli derecede basınca sahip bir yağ tabakası meydana getirmektir. Basınç değerine dayanarak yatağın yük taşıma kabiliyeti sürtünme katsayısını ve yağ debisini çok karışık olan analitik denklemlerden hesaplamak çok zordur. Bu nedenle günümüzde hidrodinamik yatakların hesabı boyutsuz faktörlere dayanarak yapılmaktadır. Boyutsuz faktörler geometrik ve çalışma olmak üzere iki kısma ayrılır: Radyal Yataklarda Geometrik ve Çalışma Boyutsuz Faktörleri a) Geometrik boyutsuz faktörler; 25

Hidrodinamik yataklarda basınç dağılımı Yatak kenarlarında basınç serbestçe dışarı çıkabileceğinden basınç sıfırdır. 26

Yatak boşluğu s=d-d İzafi yatak boşluğu Min. Yağ tabakası kalınlığı ψ= s d D d = d s h0= e 2 (1-2,bölgesi) içinde basınç oluşan ve mil yükünü kaldıran yağ tabakası, mil çevresinin bir kısmında (1-2) bölgesinde meydana gelmektedir. Buna hidrodinamik yağ tabakası veya bölgesi denmektedir. s Eksantriklik e= 0 2 h Boyutsuz yağ tabakası kalınlığı = h r h0 D d 2 0 h R r 1 e R r b: yatak genişliği (mm) L: muylu uzunluğu (L=b) (mm) P: yağ basıncı (dan/cm 2 ) D: yatak çapı (merkezi O) (mm) d: muylu (mil) çapı (merkezi O 1 ) (mm) Boyutsuz eksantriklik Genişlik çap oranı= x= e 1 R r b d h r e: eksantriklik (mm) h 0 : en ince yağ filmi kalınlığı (mm) β: yataklanma açısı (derece) h r : boyutsuz min. Yağ tabakası kalınlığı (cetvel 1.b) 27

Yatağın boşluğu : s=d-d Radyal boşluk : s/2 Yağ tabakasının minimum kalınlığı : h 0 Yatağın çapı : D=2R Milin çapı : d=2r Yatağın uzunluğu : L İzafi boşluk : ψ=d/d=r/r İzafi minimum yağ tabakası kalınlığı : h r =h 0 /(R-r) b) Çalışma boyutsuz faktörler; Sommerfeld sayısı veya yük faktörü; μ Sürtünme faktörü; ψ Mil ile yatak arasındaki ortalama basınç; s 0 = 2 P m F P = d.b 4F Pm = 2 d m P em P em d 2 0 Radyal yataklarda Eksenel yataklarda 28

2. Radyal Yataklarda Çalışma Boyutsuz Faktörler Yatağın açısal hızını (w), veya n dönme hızını, mil ile yatak arasındaki P m ortalama basınca, yağın viskozitesine ve izafi yatak boşluğuna bağlı olarak şu şekilde yazılır. Somerfeld sayısı= kuvvet faktörü= yük faktörü (s 0 ) Bu sayı radyal yataklar için en önemli işletme büyüklüklerini içerir. Birimsiz olan bu sayı ile hidrodinamik kaymalı yatakların çalışma ve sürtünme davranışları birbirleriyle karşılaştırılabilir. Somerfeld sayıları, milin stabil veya instabil durumu yani milin konumu hakkında bilgi verir. s 0 Pm. ψ = η. ω 2 ƞ : Yağlama yağının dinamik viskozitesi (dans/m 2 ) ω : muylunun açısal hızı (rad/s) ψ : izafi (boyutsuz) yatak boşluğu (Cetvel 1.b ve 1.c den alınabilir.) S 0 <=1 s 0 > 1 3 S 0 > 3 hafif yüklerde ve yüksek devirlerde, orta yüklerde ve devirlerde büyük yüklerde ve düşük devirlerde çalışan yataklar için uygundur 29

Not: Normal şartlarda somerfeld sayısı (s 0 ) 10 dan büyük alınmamalıdır. h o 3.10-3 mm en ince yağ filminin meydana gelmesi için zorunludur. Emniyetli bir işletme için üst sınır değeri h r 0.35 olmalıdır. Somerfeld sayısı, genellikle belli olan h r ve b/d değerine göre Cetvel 1.b ve c. den de okunabilir. η=υ.ρ ρ= γ g Özgül ağırlık(dan/m 3 ) Yerçekimi ivmesi (m/s 2 ) Mutlak viskozite (dan.s/m 2 ) kinematik Viskozite (m 2 /s) yoğunluk 30

F Ortalama basınç= P (dan/cm 2 m = ) b. d Sürtünmeden dolayı yatakta meydana gelen güç ; N F s s. V N s. F. V / 75 danm/s BG Sürtünme momenti ; M F. r. F r s s. dan.mm İzafi sürtünme katsayısı(sürtünme faktörü) ; 3 s o s o Cetvel 1.c a) S o <1 için ve Hızlı dönen yataklar 3 s o Cetvel 1.c b) S o >1 için ve Ağır yüklü yataklar 31

Not: Yataklara büyük kuvvetlerin etki etmesi durumunda büyük eksantriklik oluştuğundan bu gibi yerlerde b formülü kullanılmalıdır. Debi faktörü ; K q q 2 r.ψ. b.n Yağ debisi 2 q (0.3...0.35).. d. b. n (l/dk) Not: b/d oranı yatağın parametrelerini önemli ölçüde etkilemektedir. b/d oranı küçüldükçe yük taşıma kabiliyeti azalır, sürtünme katsayısı ve yağ debisi artar. Sıcaklık Kontrolü; Yatakta meydana gelen ısı, L s 8,45.. F. v (kcal/h) Yatak dış yüzey alanı, A ç (12 24 ).d 2 A ç 20d 2 (m 2 ) alınabilir. 32

Çevreden (Dış yüzeyden) atılabilecek ısı; ( kcal/h ) Not: Bütün ısının çevreden atıldığı düşünülerse L s =L ç olur. L ç = α.a.δt ç 1 8,45.μ.F.v = α.a ç.δt 1 olur. t 1 t1 t2 Yüzeyle çevre arasındaki sıcaklık farkı t 1 : Yatak çalışma sıcaklığı (C ο ) t 2 : Ortam sıcaklığı ( 20C ο ) α : Dış yüzey ısı transferi katsayısı (Konveksiyon ısı transfer katsayısı=taşınım sayısı), (kcal/m 2.h. C ο ) veya (dan.m/s.m 2. C ο ), ( W/m 2.K) 8.45.. F. v Yatak çalışma sıcaklığı: t1 t2. A ç t 1 55 olmalıdır. t 2 t ç -t g Δt = (10...15) ο 2 C Soğutucu yağın giriş ve çıkış sıcaklıkları farkı olmalıdır ve yatağın sıcaklığı; t 1 = t ç + t 2 g alınabilir. 33

3. Kaymalı Yatakların Hesabı Hesap başlangıcı; 1) Bir kaymalı yatak probleminde her şeyden önce işletme şartlarından dolayı ilk önce hesaplanan veya bilinen yatak yükü (F n ), devir sayısı (n) ve muylu çapı (d) bellidir. Muylu çapına göre yatak genişliği (b) tablodan seçilir. Bunları takiben işletme imkanlarına dolayısıyla yüzey kalitesine göre yatak boşluğu (s) seçilir, bu seçim yatak toleransı demektir ve muylu ile yatak arasındaki geçme toleransı cetvellerden nominal muylu çapına göre alınır. 2) İşletme şartlarına, yatağa gelen yatak yükü, ısı v.s göre de yatak malzemesi ve yağlama yağı seçilir. Kontrol Hesapları ; Genellikle yatağın müsait yüzey basıncına ( P müs ) ve çevre hızına (v) göre yapılır. Müsaade edilen yüzey basıncı değerleri cetvellerdenden alınabilir. Bu cetvellere göre; P em P m V em π.d.n ( P.V) em Pm. V olmalıdır. 34

Bu değerler sınır sürtünmeye göre olur, bu şartlar altında çalışan kaymalı yataktaki bütün büyüklükler toplayan Sommerfeld (S 0 ) kontrol edilir. Kaymalı Yatakların Avantajları : 1. Daha sessiz çalışırlar. 2. Kuvvetli sarsıntı ve titreşimi daha kolay karşılayabilirler. 3. İki parçalı yapılabildiklerinden, radyal yataklar için önemlidir. 4. Dış çap küçüktür ve az yer tutar. 5. Basit ve ucuzdur. 6. Büyük yük taşıyabilirler. 7. Üretilen güç yüksektir. 8. Darbeli çalışmalarda dayanıklıdırlar. 9. Çok küçük yatak boşluğu ile uygulanabilirler şayet küçük yatak boşluğu arzu edilmiyorsa büyük toleranslar mümkündür. 10. Sıvı yağlamalarda aşınmazlar. Kaymalı Yatakların Dezavantajları : 1. Küçük devirde çalışırlar. 2. Yağlama sorunu vardır 3. Çok bakım isterler (yatakta devamlı olarak yağ bulunmalıdır). Yağı iletme, filtrasyon ve soğutma için geniş kapsamlı işlem gerekmektedir. 4. Yük altındaki ilk hareketleri sırasında çok büyük sürtünmelerin meydana gelişi ve böylece büyük aşınmaların oluşu. 5. Her yönden yüklenemeyişleri. 6. Çok büyük eksenel kuvvetleri karşılamaya elverişli olmayışları. 35

Cetvel 1.a 36

Cetvel 1.b 37

Cetvel 1.c 38