KAYMALI YATAKLAR
Yüzeyleri arasında kayma hareketi ve yağ filmi bulunan yataklardır. Kaymalı yatakların avantajları: Daha sessiz çalışırlar Kuvvetli sarsıntı ve titreşimi daha kolay karşılayabilirler İki parçalı yapılabilirler, dış çap küçüktür ve daha az yer tutar Büyük yük taşıyabilirler Basit ve ucuzdur
Genellikle yatak sistemi, hareketli eleman ( mil ) ve sabit eleman ( yatak ) olmak üzere iki elemandan oluşmuştur. Hareketli eleman genellikle çeliktir. Sabit eleman ( yatak ), çalışma şartlarının yarattığı etkileri karşılayacak özellikteki malzemeden imal edilir. Milin özellikle yatak malzemesinin seçiminde işletme şartları ve talepler örneğin yüklemenin büyüklüğü ve tipi, işletme sıcaklığı, yağlama tarzı v.b. önemli olmaktadır.
Kaymalı yatağı sağlıklı işletmek için koşul iyi bir yağlamadır. Kayma yüzeylerinin yağ filmi veya yağ tabakası ile birbirinden tamamen ayrılmış olması gerekir. Böylece yatak sürtünmesi ve aşınma en alt seviyede tutulabilir. Sıvı sürtünme fazının sürmesi gereklidir.
Bu ideal duruma erişebilmek için hidrodinamik yağlama teorisinin şu şartları yerine getirmesi gerekir. Hareket doğrultusunda daralan bir aralık olmalı Kayma yüzeyleri birbirine göre relatif hareket etmeli Yağlama maddesi kayma yüzeylerine tutunmalı
Bu şartlar altındaki fiziksel olaylar şekilde gösterilmiştir. açısı altında yataya eğimli duran düzlem, bir sıvı filmi üzerinde v hızı ile hareket etsin. Düzlem altında sıkışan hidrodinamik yağlama kaması bir basınç oluşturur.
Basıncın dağılımı şekildeki gibidir ve en dar aralığın hemen önünde en yüksek basınca ( P max ) ulaşır. Düzlem dış kuvvetle bir denge oluşuncaya kadar sıvı üzerinde yukarı kalkar ( su kayaklarında, yarış botlarında olduğu gibi ). Sıvı basıncı hız ile artar. Yüzeye düzgün dağıldığı kabul edilen basınç ortalama basınçtır.
Bir kaymalı yatakta yağlama kaması; merkezi olan yatak içindeki muylunun yatak boşluğu nedeniyle e kadar eksantrik pozisyonu sonucu oluşur. e
Muylu yatak kuvveti nedeniyle yatak yuvasında aşağıda bulunur. Hareket halinde ilk kalkış anında çok kısa bir süre kuru sürtünme hakimdir çünkü tabakalar arasına henüz sıvı girmemiştir. Mil yatak içerisinde sağa doğru tırmanır. Muyluya yapışan yağ birlikte sürüklenir.
Hız arttıkça yağ yüzeyler arasında yayılır, sınır sürtünmesi oluşur ve sürtünme katsayısı azalır. Artan hızla mil sola doğru tırmanmaya başlar. Hızın belli bir değerinde (geçiş devir sayısında) mil yatağa göre eksantrik bir konum alır, yağ tabakası oluşur ve sıvı sürtünmesi başlar.
Hız arttıkça mil merkezi ile yatak merkezi arasındaki eksantriklik azalmaktadır. n = da her iki nokta çakışır. Bu durumda daralan yağ tabakası kaybolur ve mil çok kararsız bir hale gelir. Yatak sürtünmesi artan iç sıvı sürtünmesi sonucu yavaş yavaş artar.
Sıvı sürtünme durumunda basınç dağılımı şekildeki gibidir. En yüksek yağ basıncı P max, yağlama aralığının en dar bölgesi h 0 dan hemen önce meydana gelir. h 0 dan sonra yaklaşık aynı mesafede basınç sıfırdır, hatta alt basınç oluşumu söz konusudur.
Yüklenen yatak yarısına düzgün olarak dağıldığı düşünülen basınç ortalama yatak basıncı P m dir. Toplam yağ basıncı P muyluya etkiyen dış kuvvetler ile dengeyi sağlar.
Malzemeden beklenen özellikler şu şekilde sıralanabilir. Taşıma yeteneği, yani iyi bir basma mukavemeti Yorulma mukavemeti Aşınma ve korozyona dayanıklılık Mil malzemesi ile eş çalışma özelliği, yani yağsız çalışma hallerinde ( ilk harekette ve yağın ani olarak kesilmesi durumunda) mil malzemesine kaynamamalıdır
Abrazyon aşınmasını önlemek için dışarıdan gelen sert parçacıkları bünyesine alabilmelidir. Bu nedenle malzeme yeteri derecede yumuşak, yani elastiklik modülü düşük olmalıdır Sürtünme katsayısı düşük olmalıdır İyi bir ıslanma yeteneğine sahip olmalıdır Düşük bir ısıl genleşme katsayısına sahip olmalıdır Kolaylıkla işlenebilmelidir Mümkün olduğu kadar ucuz olmalıdır
Madensel Yatak Malzemeleri Dökme demir: GG - 15 ve GG - 20 düşük yüklemeler, GG - 25 ve GG - 30 ise yüksek yüklemeler için uygundur. Kullanım yerleri: Düşük yüklü transmisyon yatakları, ev cihazları ve basit yataklar.
Beyaz metal ( kalay alaşımı ): Beyaz madenin yapısı yumuşak bir kalay kütlesi içinde dağılmış sert kristaller şeklindedir. Bu yüzden mil malzemesiyle iyi bir eş çalışma özelliği ve gömme yeteneği gösterir. Korozyon ve aşınmaya dayanıklıdır. Oldukça düşük sürtünme katsayısı vardır. Buna karşılık sertliği, basınç ve yorulma mukavemetleri nispeten düşüktür. Bu özellikler sıcaklığın artmasıyla ani bir düşüş gösterir. LgPbSn5, LgSn80
Bakır alaşımları: En çok kullanılanlardan biri bronzdur. Bronz kolaylıkla işlenebilen, korozyona karşı iyi bir dayanıklılık gösteren, nispeten küçük bir sürtünme katsayısı yaratan ve oldukça sert bir malzemedir. Bakır esasına dayanan yatak malzemelerinin ana kütlelerini sert bakır oluşturur. Diğer alaşım elementlerinin ( Sn ve Pb ) yumuşak kristalleri ise bu sert kütle içinde yayılmış durumdadır. G - SnBz14, CuSn8, MSnBz4Pb, Gz - Rg5. Kaldırma makinaların da, türbinler de, pompalar da, takım tezgahların da kullanılır.
Kadmiyum alaşımları : Sürtünme katsayısı küçük, yük taşıma yeteneği ve yorulma mukavemeti yüksektir. Alüminyum alaşımları : bazı alüminyum alaşımları yatak malzemesi olarak kullanılmaktadır. Korozyona dayanıklılığı, iyi ısı iletkenliği ve aşınma özellikleri beyaz madene yakın olan bu alaşımların başlıca mahsuru; ısıl genleşme katsayısının büyük olmasıdır. Nispeten sert olması sebebiyle gömme kabiliyeti düşüktür.
Gümüş alaşımları: Pahalı olan bu yatak malzemesi, büyük zorlanmalar gören yataklarda, başka yatakların yetersiz olduğu yerlerde, uçak sanayinde kullanılmaktadır.
Sinterlenmiş malzemeler : İnce toz haline getirilmiş maden veya maden alaşımı bir kalıp içinde istenilen şekli almak üzere preslenir. Bu şekilde elde edilen topak ocakta sinterlenerek birbirinden ayrı olan parçacıkların birbirine kaynamaları sağlanır. Alt basınçta yüksek basınçlı yağa doyurulur. Yağ viskozitesi 0,05-0,1 St/ 50 0 C.
Bu işlem sonucunda içinde çok küçük mikroskobik boşluklar bulunan bir malzeme oluşur. Bu boşluklardan dolayı sinterlenmiş malzemeler, hacimlerinin % 20 - % 35 ine kadar yağ emebilirler. Çalışma sırasında sürtünmenin bir sonucu olarak oluşan sıcaklığın etkisiyle malzemenin parçacıkları genleşir ve bunların arasında bulunan boşluklar küçülür.
Boşluklarda bulunan yağ çalışma yüzeyine iletilir. Böylece kendi kendini yağlayabilen ve gözenekli yatak denilen bir sistem ortaya çıkar. Genellikle sinterlenmiş malzemelerin mukavemeti, döküm yoluyla elde edilmiş yatak malzemelerininkinden daha düşüktür. Ev cihazları, büro makinaları, pompalar, pikap ve teyplerde kullanılır
Madensel Olmayan Yatak Plastik malzemeler : Malzemeleri En çok kullanılan plastik malzeme naylon ve teflondur. Sürtünme katsayıları küçüktür, suya, özellikle teflon kimyasal çözücülere dayanıklıdır. Ancak ısı iletkenlikleri kötüdür, ısıl genleşme katsayıları büyüktür. Kuru yatak olarak çalışır. Uzun süre yağa ihtiyaç yoktur. Çelik veya bronzdan bir yatak çerçevesi gerektirebilirler.
Diğer malzemeler : Ayrıca yatak malzemesi olarak su içinde çalışan yataklar için sentetik lastik ve sert odun kullanılmaktadır. Hassas cihaz yataklarında kullanılan safir, koridon ve elmas gibi kıymetli taşlardan yapılmış yatak malzemeleri mevcuttur
Hidrodinamik Yataklar Hidrodinamik Teori: Hidrodinamik yağlama, yüzeyler arasındaki boşluğun şekline ve izafi hıza bağlı olarak, bu yüzeylerin birbirinden tamamen ayrılması için yeterli derecede bir basınca sahip yağ tabakası meydana getiren yağlama sistemidir.
Hidrodinamik teorinin amacı, bu basıncın hangi koşullarda meydana geldiğini, değerini ve bu basınca bağlı olarak yatağın yük taşıma kabiliyetini, sürtünme katsayısını, yağ miktarını ve sıcaklığını hesaplamak için gereken denklemleri meydana getirmektedir.
Hidrodinamik teorisinin genel denklemi Reynolds denklemidir. x ( h 3 p x ) + z ( h 3 p z ) = 6 u h x x,z : Koordinat sisteminin eksen takımı u : Yüzeyler arasındaki izafi hız h : Yağ tabakasının kalınlığı p : Yağ tabakasındaki basınç
Denklemden görüldüğü gibi basınç u ve bağlıdır. h x e h x u = 0 veya 0 (h = sbt) olduğu taktirde basınç ve buna bağlı olarak hidrodinamik sıvı sürtünmesi meydana gelmez. Hidrodinamik teori ile ilgili denklemlerin çözümünde sayısal yöntemler kullanılmaktadır. Sonuçlar, pratik hesap bakımından çok elverişli olan boyutsuz faktörlerle ifade edilmektedir.
Hidrodinamik Radyal Yataklar Genellikle radyal yataklarda mil hızı ile dönmekte ve sabit durumda bulunmaktadır. Böylece hidrodinamik sıvı sürtünmesinin meydana gelmesi için gereken izafi hız yerine getirilmekte, ikinci koşul olan yağ tabakası kalınlığının hareket yönünde daralması ise milin yatağa göre eksantrik bir konum alması ile gerçekleşebileceğinden milin yatak içine boşluklu olarak monte edilmesi gerekmektedir
Radyal yataklarda meydana gelen hidrodinamik basıncın x ve z yönlerindeki yayılışı şekilde görüldüğü gibidir. Basınç oluşan ve mil yükünü kaldıran yağ tabakası mil çevresinin bir kısmında ( x 1 - x 2 ) meydana gelmektedir.
Buna hidrodinamik yağ tabakası veya bölgesi denmektedir. Yatağın hidrodinamik olmayan diğer bölgesindeki yağ sadece yatağın soğumasını sağlamaktadır. Yeterli miktarda yağ gönderildiği taktirde hidrodinamik bölge yaklaşık 180 0 dir. Hidrodinamik teori düşük hızlı, salınım hareketi yapan, gresle yağlanan veya kuru çalışan yani sıvı sürtünme şartı aranmayan yatakların hesaplanmasında kullanılamaz.
Boyutsuz faktörler, temel kavramlar ve hesaplama esasları aşağıdaki gibidir. Ortalama yüzey basıncı ( ortalama özgül yatak basıncı ): Yatak malzemesinin seçiminde önemli bir kriterdir. F (<P max ) N/mm 2 Pm d b
Yatak malzemesi sıvı sürtünme fazında deneysel olarak ortaya çıkan en yüksek basınç değerine ( P max 4.P m ) kalıcı deformasyon olmadan dayanmalıdır. 1,5 kat emniyetle yazılacak olursa P max 6.P m < bak
Yatak boyutları: Mil çapı d genellikle bellidir. Yatak genişliği (b) tecrübelere dayanılarak; b d bağıntısına göre belirlenir. 0,5...1 b 0,5 te yan kayıplar fazladır, hidrodinamik basınç d düşer. Uygun değildir. b 1 d b 2 d Eğer kenar basması yoksa mümkündür. aşılmamalıdır.
İzafi ( Relatif ) yatak boşluğu: s d mil çapı ), s = D - d (olması gereken yatak çapı - Kurşun - kalay yatak malzemelerinde 0,5 / 1000 Kurşun bronzu yatak malzemelerinde 1 / 1000 Sinter metal yatak malzemelerinde 1,5 / 1000 değerlerinin altına inilemez.
En düşük yağ filmi kalınlığı:h 0 Sıvı sürtünme fazında yatak ve milin eksantrik konumu nedeniyle oluşan minimum yağ filmi kalınlığı, en dar yağlama aralığıdır.
Tüm işletme değerleri belli bir yatakta; b d 1 için yaklaşık olarak h 0 s 2 2,35S d 2 2,35S 0 0 ( mm ) s : ortalama yatak boşluğu ( mm ) : ortalama izafi yatak boşluğu d : yatak adsal çapı ( mm ) S 0 : Sommerfeld sayısı
S 0 P m : Poise ; n: D/d ; P m : N/mm 2 b d 1 2 10 P olması halinde h 0 da sapmalar oluşur fakat önemsiz değerlerdir. 8 m n 2
Yatak değerlerinin bir kısmı belli değilse; ve S 0 bilinmiyorsa, tasarım halinde s h0 7 7 d ( mm ) h 0 0,005...0,1 mm = 5...100 m arasında uygun değerler alınır.
Minimum yağ filmi kalınlığı, yüzey pürüzlülüğü: Sıvı sürtünme fazına geçiş bölgesinde kayma yüzeylerinin tamamen ayrılması için gerekli yağ filmi kalınlığı, kayma yüzeyleri pürüzlülük değerleri toplamına en alt seviyede eşit olmalıdır. Bu değer minimum yağ filmi kalınlığından düşüktür. h min R t 0,8.h 0
İzafi yağ filmi kalınlığı: h0 2 h0 h0 2 s/ 2 s d 0, 04 olabildiğince < 0,3 (max. 0,4) alt sınıra yani 0,04 e yaklaşırsa sıvı sürtünme için tehlikelidir. üst sınıra yani 0,3 e yaklaşırsa sakin ve stabil dönme için tehlikelidir. Mil gezinmeye ve titreşime başlar.
Dinamik ve kinematik yağ viskozitesi: Yağın bir özelliğidir. İç sürtünmesi sayesinde kuvvet iletilebilmesi için bir ölçektir. Yatağın sıvı sürtünme bölgesinde taşıma kapasitesine önemli bir etkisi vardır. Yağların 50...70 0 C aralığında viskozitesi = 0,005...0,1 Pas Endüstriyel olarak kinematik viskozite kullanılır. m 2 /s 1St ( Stokes ) = 10-4 m 2 /s
Sommerfeld sayısı: Yatak ölçülerine bağlı tanım büyüklüğüdür. Yükleme değerleri ile sürtünme davranışı arasındaki ilişkileri kapsar. S 0 P m 2 10 8 P m n 2 P m : ( N/mm 2 ); : Poise ; n ( D/d )
Geçiş devir sayısı: Sınır sürtünmeden sıvı sürtünmeye geçiş yani kayma yüzeylerinin kalkışta tamamen ayrılması durumunda (veya aksi durma durumunda ) söz konusu olan devir sayısıdır. ( n ü1, n ü2 ) Geçiş devir sayısında ( n ü ) yatak yağ basıncı dış kuvvet ile dengeyi ancak sağlayabilmektedir. Kalkış ve duruşlardaki geçiş devir sayıları farklıdır. Geçiş devir sayısı daima işletme devir sayısından küçüktür.
Vogelpohl a göre geçiş devir sayısı n ü 1,2 1300 P m d C 1,2 ü ( D / d) C ü : Geçiş sabiti. Boyutlara ve yatak malzemesine bağlıdır. C ü 1...2 (Genel olarak C ü = 1 dir.) Verilen bir geçiş devir sayısına göre yeterli olacak minimum viskozite değeri ( min ) belirlenebilir. Normal olarak n / n ü2 düşmemelidir. 2,5...3 değerinin altına
Yağ gereksinimi: Sıvı sürtünmenin sürekli sağlanması için kayma yüzeylerinin sürekli olarak belirli bir yağ miktarı ile beslenmesi gerekir. damlalık, yağlama halkası veya pompa ile yağ takviyesi gereklidir. Gerekli yağ miktarı Klemenac e göre; Q 0,0003d 2.b.n. (litre / dak) d, b: cm
Sürtünme ısısı, yatak sıcaklığı, soğutma yağı miktarı; Yataklar ısınmaya göre hesaplanır. Yatakta sürtünme sonucu oluşan ısı F v 60 QR 0, 06 F v ( kj/ dak) 1000 sürtünme katsayısı S S 0 0 1 1 ; F: N ; v: m /s = 3 S 0 = 3 S bağıntılarından hesaplanır. Isının bir kısmı soğutma yağı, bir kısmı da yatak ve mil üzerinden atılmaktadır. 0
i. İlave soğutma sistemi olmayan yataklar; Isı tamamen yatak parçaları üzerinden atılır. Q R = Q a =.A.( t - t 0 ) ( kj / dak ) t Q A t ( 0 C ) R 0 yağ sıcaklığı Q R : Sürtünme ısısı ( kj / dak ) : Isı iletim katsayısı ( kj / dak.m 2 0 C ) sakin havada = 0,85 kj / m 2 0 C hafif hareketli hava = 1,25 kj / m 2 0 C (Normal durum ) şiddetli hareketli hava = 1,7 kj / m 2 0 C A : ısı iletim yüzeyi ( m 2 ) t 0 : ortam sıcaklığı t 0 20 0 C
Yatak sıcaklığı t = 60...80 0 C aşmamalıdır. Aksi halde ek soğutma tedbirlerinin alınması gerekir. t =50...60 0 C arasında olmasına özen gösterilmelidir. A = A L + A W ( m 2 )A W : milin soğutma yüzeyi (m 2 ) A W 0,25.A L (serbest millerde) A L.H.( B + H/2 ) H, B: yatak kovan yüksekliği ve genişliği (m) Sadece mil çapının bilinmesi halinde tecrübi olarak A L ( 20...25 ).d.b b ve d(m) Kapalı Açık makinalarda makinalarda
ii. İlave soğutma sistemli yataklar Pompa ile yağın sirkülasyonu söz konusudur. Q R = Q a =.A.( t - t 0 ) + c.. Q K..( t 2 - t 1 ) ( kj /dak ) Kovan Yağ sirkülasyonu Küçük olduğu için ihmal edilir QR QR Q ( litre/dak ) K c t 1,7(t - t ) 2 1 c. 1,7 ( kj/lt 0 C) ( yağ ) c. 4,19 ( kj/lt 0 C) ( su ) t 10...15 0 C maksimum 20 0 C olmalı.
Yağ giriş basıncı: Pompa tarafından yatağa gönderilen yağın basıncı en az yatak kenarlarından kaçan yağın basıncına eşit olmalıdır. Aksi halde yüksek basınçta büyük yağ sürkülasyonu olur, istenilen soğutmaya ulaşılamaz. Kaçış basıncı Linnecker e göre : 2 2 P bar; : kg/m 3 ; v:m/sn (1bar= 10 4 N/cm 2 f ü v 10 5 ) 3 Yağ giriş basıncı yağın en dar h 0 kesitine girebilmesi için kaçış basıncından büyük olmalıdır. P zü =. P fü ( 10 emniyet katsayısı ) Yağın pompa çıkış basıncı için, borulardaki basınç kaybının da dikkate alınması gerekir.
Radyal yataklar için hesaplama kademeleri: Pratikte karşılaşılan şartlara göre genel olarak şu verilerin mevcut olması halinde hesaplama aşağıdaki sırada yapılabilir. A ) Yatak yükü ( F ), devir sayısı ( n ) ve daha önceki hesaplamalardan bilinen mil çapı ( d ) verilmiş olsun ; İşletme şartlarına bağlı olarak önce yatak malzemesi seçilir b/d = 0,5...1 aralığından yatak genişliği seçilir.
P m yüzey basıncı hesaplanır ve kontrol edilir. İzafi yatak boşluğu ve geçme tipi cetvel 18 ve cetvel 19 dan tespit edilir. En düşük yağ filmi kalınlığı s d h0 7 7 den hesaplanır. Minimum yağ filmi kalınlığı h min 0,8.h 0 ifadesinden ve h min R t den bulunur.
İzafi yağ filmi kalınlığı, değeri 0,04< <0,4 2 olacak şekilde h0 ifadesinden bulunur d (gerekirse düzeltilir ). ve b/d oranlarına bağlı olarak Şekil 20 den S 0 sayısı bulunur. m Yağ viskozitesi (P) P m : N/mm 2 n:d/d olarak hesaplanır. Geçiş devir sayısı hesaplanır. (C ü 1) 10 8 n ü 1,2 P S 0 n 2 1300 1,2 Pm d C ü den
v t 0,008 0 C eşitliğinden yağ A F b v t 0 sıcaklığı hesaplanır ve daha sonra ilave bir soğutmanın gerekli olup olmadığına karar verilir. Duruma göre Q K soğutma yağ debisi Q K QR QR c t 1,7(t - t ) 2 1 (lt/dk) hesaplanır. Uygun yağlama yağı sıcaklığa göre Şekil 21 den belirlenir. Gerekli yağ miktarı ve basıncı hesaplanır.
B ) Yükleme değerleri ( F, n ), tüm yatak değerleri (d, b, malzeme, geçme tipi, yüzey pürüzlülük değerleri) ve yağ viskozitesi ( ) verilmiş ise, yatağın yeterli olup olmadığının kontrolü: F p m ye göre basınç hesaplanır ve kontrol b d edilir. İzafi yatak boşluğu verilen ölçülerle geçmeye uygun mudur, tespit edilir. 8 S 0 10 hesaplanır. P m n 2 e göre Sommerfeld sayısı
En düşük yağ filmi kalınlığı hesaplanır ve R t 0,8.h 0 olup olmadığı kontrol edilir. Geçiş devir sayısı n ü 1,2 hesaplanır ve kontrol edilir. h 0 1300 d 2 2,35S P m 0 d C 1,2 ü İşletme sıcaklığı t tespit edilir ve A daki 9...12 basamakları tekrarlanır.
C ) B de belirtilen değerler verilmiş olsun. Belirli bir geçiş devir sayısında ( n ü2 örn: n ü2 = n/3) gerekli olan yağ viskozitesi ve uygun yağ aranıyor olsun; P m değeri hesaplanır. yağ viskozitesi hesaplanır. yatak boşluğu yatak boşluğuna uygun olarak oluşturulur. S 0 Sommerfeld sayısı elde edilir. En düşük yağ filmi kalınlığı h 0 hesaplanır ve R t 0,8.h 0 olup olmadığı kontrol edilir. t işletme sıcaklığı belirlenir ve A daki 9...12 basamakları tekrarlanır.
1. Düz Plakalı Dip Yataklar: Eksenel Kaymalı Yataklar En basit, pratik, çok sık kullanılan eksenel yatak şeklidir. Çalışma esnasında basınç dağılımı hiperboliktir. Ortada en yüksek ve kenarlara doğru azalır. Aşınma ve ısınma çok fazladır.
Halka şeklinde olan dip yataklarda mevcuttur. Küçük devir sayısı ve sarkaç hareketlerinde veya düşük yük ve orta devir sayılarında kullanılırlar Ortalama yüzey basıncı: P m Fa 4 (D 2 d 2 ) P ( N / mm mem 2 ) ( P mem : cetvel 60 ) d/d 0,5...0,6 alınır.
Duran muyluda: Halka yüzeyinin ağırlık merkezine etkiyen toplam sürtünme kuvveti F R1 ile, kalkış momenti 3 3 R r M Ra FR1 L1 Fa 0 2 2 2 3 R r (Nm) 0 : Kalkıştaki sürtünme katsayısı ( cetvel 61 )
Dönel muylularda: Sürtünme kuvveti etki noktası basıncın dengelenmesi sonucu halka yüzeyinin ortasına doğru kayar. Küçük moment kolu ve sürtünme katsayısı ( kayma sürtünmesi ) sonucu işletme sürtünme momenti kalkıştaki sürtünme momentinden küçüktür. M F L F R R 2 a D 4 d ( Nm ) Cetvel 61 ( sınır sürtünme bölgesi )
Bu tip yataklarda hidrodinamik yağlama, yağlama kamasının olmaması nedeniyle mümkün değildir. Sıvı sürtünmesine yalnızca hidrostatik yağlama ile ulaşılabilir. Bu da ancak sürtünen yüzeyler arasına yüksek basınçla yağlama yağını göndermekle mümkündür. Bu sayede sürtünen yüzeyler birbirinden ayrılır.
Hidrodinamik Eksenel Yataklar Bu yataklarda hidrodinamik sıvı sürtünmesi daralan bir yağ tabakası ile elde edilebilir. Bu amaçla yatak yüzeyi bir takım lokmalara ayrılır ve bu lokmalara kayma hareketi yönünde eğim verilir. Lokmaların eğimi sabit veya değişken olabilir.
Hidrodinamik Yağlamalı Segmanlı Dip Yataklar: Halka yüzeyinin, işlenmiş yüzeylere sahip parçalara ayrılması sonucu dip yataklarında da taşıyıcı yağlama yüzeyinin oluşması sağlanabilir, yani hidrodinamik sıvı sürtünmesi mümkündür. Segmanlı dip yataklar prensip olarak radyal yataklar gibi hesaplanır. Aşağıda verilen hesaplar normal halde, % 80 lik halka yüzeyi ve b 0,3d m ve L b şartları için geçerlidir.
P m F 0,8 d b a m 0, 4 Fa d b ( N / mm m 2 ) En düşük yağ filmi kalınlığı h 0 (mil kalktığında ) h 0,018 0 d m b n P m h ( m) min :viskozite ( P ) d m, b: mm ; n: D / d h min : En ince yağ filmi kalınlığı (en düşük aralık) yatak uygulamasına ve ölçülerine bağlıdır.
3 2 h 2 (d b) m d m,b ( cm ) ( Gersdorfer e göre ) min m En derin işlenebilecek kamalama yüzeyi t 1,25.h 0. Oynak segmanlar da bu işletme halinde kendiliğinden ayarlanır. Sıvı sürtünme bölgesindeki taşınabilir max. Yük F max = 16.10-4 d m.b 2.n. ( N ) F max / F a emniyet açısından incelenir. Örneğin; F max / F a = 5 kat emniyetle ele alınırsa; gerekli yağın viskozitesi yukarıdaki ifadeden belirlenebilir.
F max = 5 F a 16.10-4 d m.b 2.n. = 5.P m.d m.b.1/0,4 0,78.10 4. P m n 6 Aynı değerde kalan eksenel kuvvet durumunda ( örneğin ; düşey türbin milleri ) geçiş devir sayısı: n ü 4 10 F 2 16 d b m a D/d Burada belirli bir devir sayısı n ü < n ( örneğin ; n ü = n /5 ) için yağın viskozitesi elde edilebilir. Emniyet için n ü < n olmalıdır.
Sıvı sürtünmesinin devamlılığı için gerekli yağ miktarı ( debisi ): Q = 42.10-6.z.b.v.h 0 (l /d) ; z:segman sayısı; b, h 0 : mm d v m n m/ sn 60 Yatakta oluşan sürtünme ısısı f v QR 60 0,06 F v ( kj/ dak) 1000 eşitliğine F = F a ve 0,03 v P b m yazılarak bulunur. Yatak ve yağ sıcaklıkları radyal yataklarda verilen formüllerle belirlenir ( + < 60 0 C )
Kaymalı Yatakların Yağlanması Yağ ile Yağlama: Bütün yük ve devir sayısı için bütün yataklarda uygulanır. Mineral yağlar kullanılır. Molibden sülfid katkısı yağın özelliğini arttırır. Gresle Yağlama: Küçük devir sayılı veya salınım yapan yataklar içindir. Darbeli yüklemelerde ve sıvı sürtünmesinin olamayacağı durumlarda uygulanır. Presler, kaldırma makinaları, ziraat makinaları. Su ile Yağlama: Ahşap, kauçuk ve lastikler için ( örneğin; valsler pompa yatakları gibi ). Soğutma kapasitesi yağdan daha yüksektir, yüksek yüklere maruz vals yataklarında uygulanır. Kuru Yağlama: Molibdensülfid veya Grafit yüksek sıcaklıklarda ve acil yağlama için kullanılır. Düşük hızlı yataklarda, mafsallarda, kılavuz kanallarında pasta şeklinde veya toz olarak uygulanır.
Polyamid Kaymalı Yataklar Özellikleri: Bir termoplastiktir. Aşınmaya dayanıklı, kuru çalışabilir, korozyona mukavim, kenar basmasına hassas değildir. Isı iletimi düşüktür, bu taşıma kapasitesini azaltır. Kayma özellikleri iyidir. Cetvel 62 de polyamid çeşitleri ve özellikleri verilmiştir
Polyamid Kaymalı Yatakların Yüklenebilirliği: Bu, polyamid yatağın çalışması sırasında ortaya çıkan ısıya ve atılabilmesine bağlıdır. t 80 0 C yi aşmamalıdır, aksi halde aşınma ortaya çıkar. Yatakta ezilme olmaması için ortalama yüzey basıncının büyük olması gerekir. P mem 25 N/mm 2 sınır değerdir. (v < 5 cm/s için ) Yüklenebilirlik ( P m.v ) em ile sınırlıdır.
Yatakta oluşan ısı, dışarıya atılan ısıya denk olmalıdır Q 0,06 F v 0,06 P m d b v R = k d b d t + k s 2 1 2 s t k 1 = 1/2 ve k 2 = 1/24 yatak uygulaması ile ilgili faktörler. = 0,23 W/m 0 K ısı iletim sayısı ( Polyamid ) s = 48 W/m 0 K ısı iletim sayısı ( Çelik mil için )
( p v ) t : Sıcaklık farkı 0 C; t 0 : 20 0 C ortam sıcaklığı; s,b : Yatak kalınlığı, genişliği : Yatak sürtünme katsayısı em mevcut 2 0,35 kuru çalışma; 0,12 bir kez greslenmiş = 0,09 sürekli gresleme = 0,04 su veya yağ ile t ( 10 250 26800 s 3 b ) ( p v ) N mm f : Nemli genleşme sayısı f : 0,003 Susuz yağlı yatak f : 0,02 Sulu yağlanmış yatak f : 0,005 Sulu yağlı kondüsyonlanmış yatak / t t (P v) (P v) m s mevcut em
Polyamid kovan metal bir kovan içine preslenecek olursa, bir çap küçülmesi söz konusudur. d = 0,007. ( d + 1,33.s ) mm Tecrübi olarak : s 0,4 0,1 d mm b (1...2.).d ; R t 2...4 m
Konstrüktif Özellikler Radyal kaymalı yataklar kullanıldıkları yerin özelliklerine göre gövde içinde basit bir delik şeklinde olabileceği gibi gövdeye takılan bir burç veya tamamen bağımsız bir sistem içindeki bir burç şeklinde de olabilir. Burçlar tek veya iki parçalı olabilirler, tek bir malzemeden veya iki-üç malzemeden meydana gelebilirler.
İki-üç malzemeden meydana gelen yataklar dökme demirden, dökme çelikten, veya bronzdan temel bir burç üzerine döküm, presleme veya elektroskoplama yöntemi ile meydana getirilmiş esas yatak malzemesi tabakasından oluşmuştur. Presleme veya elektroskoplama yöntemi ile oluşturulan tabakaların kalınlıkları 1mm den azdır.
Tek parçalı olan burçların eksenel yönde tespiti vidalı pim veya tek taraflı fatura ile sağlanır. İki parçalı burçlar iki taraflı fatura ile tespit edilirler
Yağın yatak içinde iyi dağılmamasını sağlamak için yatak burcuna bir takım kanallar açılır. Giriş deliğinin hidrodinamik bölgenin dışında olmaması uygundur. Aksi takdirde yatağın yük taşıma kabiliyeti düşer
Yatak burçları gövdeye sabit veya millerin deformasyona uğraması durumunda kenar basmasını engellemek için oynak olarak monte edilirler. Oynaklık (açısal hareketlilik) gövdenin küresel yuvalı, burç dış yüzeyinin küresel veya burcun küresel ve sınırlama çıkıntılı yatak yuvasının silindirik olması ile sağlanabilir. Dalgalı yay kullanlılarak geliştirilmiş bir konstrüksüyonda milin deformasyon sonunda alacağı konuma göre yatağın kendisini ayarlamasını sağlar.
Kaymalı yatak makine dışında bağımsız bir sistem şeklinde ise gövdeleri tek parçalı, flanşlı veya iki parçalı olabilir.
KAYNAKLAR Yrd.Doc.Dr.Melih Belevi, Makine Tasarımı II Ders Notları Prof.Dr.Mustafa AKKURT, Makine Elemanları Prof.Dr.Hikmet RENDE, Makine Elemanları Prof.Dr.Atilla Bozacı, Makine Elemanları Yüksek Mühendis Şefik Okday, Makine Elemanları Prof.Dr.Cahit Kurbanoğlu, Makine Elemanları Teori, Konstrüksiyon ve Problemler, Prof.Dr.Hikmet Rende, Makine Elemanları, Prof.Dr.Gazanfer Harzadın, Makine Elemanları