ders_notu_1_kaymalı_yataklar_ı_eksenel_yataklar

Kaymalı Yataklar
KAYMALI YATAKLAR
I: Eksenel Yataklar
Prof. Dr. İrfan KAYMAZ
Atatürk Üniversitesi
Mühendislik Fakültesi
Makine Mühendisliği Bölümü
Atatürk Üniversitesi
Giriş
Kaymalı Yataklar
Bu bölüm sonunda öğreneceğiniz konular:




Eksenel yataklama türleri
Yatak malzemeleri
Hidrodinamik Yağlama Teorisi: Temel Prensipler
Sonsuz Geniş Düzlemsel Eğilimli Yatakta ve Sonlu eğilimli yatakta
 Basınç Dağılımı
 Yük Taşıma Kapasitesi
 Basınç Merkezi ve Yük Etki Noktası
 Sürtünme Katsayısı
 Yağın Debisi
 Sıcaklığın
 Örnekler
 onsuz Geniş Düzlemsel Eğilimli Yatak
Atatürk Üniversitesi
Genel Bilgiler
Kaymalı Yataklar
Yataklar
 makinelerin döner parçalarının aynı konumda kalmalarını
sağlar
 bu parçalardan etkiyen kuvvetleri gövdeye, temele iletirler
Konstrüksiyonlarına göre:
 Kaymalı yataklar
 Yuvarlanmalı yataklar (Rulmanlar)
Atatürk Üniversitesi
Genel Bilgiler
Kaymalı Yataklar
Yataklar, az sürtünme ile hareketi sağlamanın yanı sıra mil veya aksı
taşıyıcı bir işlev de gördüğünden bir kuvvete maruz kalırlar.
Taşıdığı bu kuvvetin yönü
 yatağın yarıçapı yönündeyse radyal yatak,
 ekseni doğrultusunda olması halinde de eksenel yatak
Herhangi bir kuvvet taşıma görevi olmayan, sadece mili belirli bir
konumda tutması, kılavuzlaması istenen yataklara da kılavuz yatak
ad verilir.
Atatürk Üniversitesi
Genel Bilgiler
Kaymalı Yataklar
Mil ile yatak arasında yağ filminin oluşması açısından ise kaymalı
yataklar iki sınıfa ayrılırlar:
 Hidrostatik Kaymalı Yataklar; yağ filminin, yağın dışarıdan bir
pompa tarafından mil ile yatak arasına basılması sayesinde
meydana geldiği yataklardır.
 Hidrodinamik Kaymalı Yataklar; yağ filminin milin hareketi
sayesinde kendiliğinden oluştuğu yataklardır.
Atatürk Üniversitesi
Yatak Malzemeleri


Kaymalı Yataklar
Kaymalı yatak tasarımında en önemli adım uygun bir yatak
malzemesi seçimidir.
Bunu için bir yatak malzemesinden beklenen özellikler:
Atatürk Üniversitesi
Yatak Malzemeleri
Kaymalı Yataklar
Uygulamada kullanılan yatak malzemeleri:
• Metalik
• Metalik olmayan olarak ikiye ayrılır.
Atatürk Üniversitesi
Hidrodinamik Yağlama
Teorisi: Temel Prensipler
Kaymalı Yataklar
Hidrodinamik yağlama:
yüzeyler arasındaki boşluğun şekline ve izafi hıza bağlı olarak
yüzeylerin birbirinden tamamıyla ayrılması için yeter derecede
basınca sahip bir yağ tabakası oluşturan yağlama sistemidir.
Hidrodinamik yağlama teorisinin amacı:
 yağ filmi içinde hangi koşullarda basıncın oluşumu/değişimi,
 minimum yağ tabakası kalınlığı
 yatağın yük taşıma kapasitesi
 sürtünme katsayısını
 yağın debisini
 sıcaklığını,
 ve yatağın gerekli temel boyutlarını hesaplayabilmek için ihtiyaç
duyulan eşitlikleri belirlemektir.
Atatürk Üniversitesi
Hidrodinamik Yağlama
Teorisi: Temel Prensipler
Kaymalı Yataklar
Sıvı sürtünmesinin incelenmesinde:
• Navier-Stokes Hareket denklemleri
• Süreklilik denklemlerine dayanır.
Yapılan kabuller:
Atatürk Üniversitesi
Hidrodinamik Yağlama
Teorisi: Temel Prensipler
Kaymalı Yataklar
Navier_Stokes Denklemi
Süreklilik Denklemi:
Atatürk Üniversitesi
Hidrodinamik Yağlama
Teorisi: Temel Prensipler
Kaymalı Yataklar
Hidrodinamik Sürtünmenin Genel Denklemi
Reynolds Denklemi
Gerekli basıncın oluşabilmesi için:
 U izafi hızın oluşumu

𝜕ℎ
𝜕𝑥
yani; x yönünde yağ tabakası kalınlığının azalması gerekir.
Eksenel yataklarda: yağ tabakası kalınlığının hareket yönünde
küçülmesi için yatak yüzeyi birtakım lokmalara ayrılır ve hareket
yönünde eğim verilir.
Radyal yataklarda ise mil ile yatak boşluklu geçme olmalıdır.
Atatürk Üniversitesi
Eksenel Kaymalı Yataklar
Kaymalı Yataklar
Dikey milli makinelerde veya mil ekseni yönünde de kuvvet alan
makinelerde millerin yataklanmasında kullanılır.
Ref: http://www.dac-3d.com/DACTRNG/PRODSALV/SLV-Kingsbury1.html
Atatürk Üniversitesi
Radyal Kaymalı Yatak
Kaymalı Yataklar
Ref: http://www.machinerylubrication.com/Read/779/journal-bearing-lubrication
Atatürk Üniversitesi
Hesaplama Esasları
Kaymalı Yataklar
Takip eden bölümde eksenel ve radyal kaymalı yatakların hesabında
kullanılan adımlar aşağıdaki parametreler hesaplanarak verilecektir:






Basınç Dağılımı
Yük Taşıma Kapasitesi
Basınç Merkezi ve Yük Etki Noktası
Sürtünme Katsayısı
Yağın Debisi
Sıcaklığını
Atatürk Üniversitesi
Sonsuz Geniş Düzlemsel
Eğilimli Yatak
Kaymalı Yataklar
Sonsuz Geniş Düzlemli Yatak:
 Z ekseni doğrultusunda sonsuz geniş
 Yan akışkan kaçağı olmayan
Hareket yönünde daralan yağ kamasına sahip tipik bir
eksenel yatak modeli
Atatürk Üniversitesi
Basınç Dağılımı
Kaymalı Yataklar
Hidrodinamik Sürtünmenin Genel Denklemi
Z ekseni ile ilgili terimler yok edildiğinde ve 𝑈 = −𝑈 yazıldığında:
İntegre edilip gerekli sınır şartları yazılırsa:
Atatürk Üniversitesi
Basınç Dağılımı
Kaymalı Yataklar
Boyutsuz Büyüklükler
Kaymalı yatakta Boyutsuz basınç dağılımı
Boyutsuz
Boyutsuz maksimum
maksimum basınç
basınç eğime
eğime bağlı
bağlı olarak
olarak
Atatürk Üniversitesi
Yük Taşıma Kapasitesi
Kaymalı Yataklar
Birim genişlik için yatak yükü:
P değeri yerine yazılır ve
Yük Taşıma Kapasitesi
Minimum Film Kalınlığı
Atatürk Üniversitesi
Basınç Merkezi ve Yük Etki
Noktası
Kaymalı Yataklar
 Basınç Merkezi yükün etki ettiği yer olarak tanımlanır
 Başlangıç noktasına göre moment alınarak elde edilir
Eğim cinsinden basınç merkezi:
Atatürk Üniversitesi
Sürtünme Kuvveti
Kaymalı Yataklar
B genişliğine sahip bir yatakta viskoz sürtünme kuvveti
Kayma gerilmesi, hız gradyeni ile birlikte yazıldığında
Atatürk Üniversitesi
Sürtünme Kuvveti
Kaymalı Yataklar
 𝜏𝑧 : hareket doğrultusuna dik olduğundan sürtünme hesabında
dikkate alınmaz. Dolayısıyla 𝜏𝑥
y=0 hareketli yüzeyde
y=h hareketli yüzeyde
Yataktaki toplam sürtünme kuvveti:
Sürtünme katsayısı:
Atatürk Üniversitesi
Debi
Kaymalı Yataklar
Maksimum basıncın oluştuğu 𝑥 ∗
Bu noktada film kalınlığı
Hız ve Kayma etkisinde akış miktarı:
Boyutsuz akış veya akışkan miktarı:
Atatürk Üniversitesi
Boyutsuz Büyüklükler
Kaymalı Yataklar
Maksimum basıncın dağılımı
Yük taşıma kapasitesi(B genişliğinde bir yatak)
Yük taşıma kapasitesi(∞ genişliğinde bir yatak)
Sürtünme kuvveti
Atatürk Üniversitesi
Boyutsuz Büyüklükler
Kaymalı Yataklar
Boyutsuz yatak parametrelerin eğimle değişimi
Atatürk Üniversitesi
Lokmalı Yataklar
Kaymalı Yataklar
 Hidrodinamik eksenel yatakların esası hareket yönünde eğik
düzleme dayanmaktadır.
 Ancak pratikte bu eğimi (çok küçük değerler almaktadır) elde
etmek oldukça zordur.
 Bunun yerine yatak yüzeyini bir takım lokmalara ayırmak ve bu
lokmalara hareket yönünde bir eğim vermek suretinde gerekli
hidrodinamik sıvı sürtünmesi için gerekli daralan yağ kaması elde
edilir.
 Bu lokmalar sabit veya mafsallı olabilir.
 Bu tür yataklara MICHELL lokmalı yataklar (KINGSBURY) denir.
Atatürk Üniversitesi
Lokmalı Yataklar
Kaymalı Yataklar
Atatürk Üniversitesi
Lokma Mafsal Yeri
Kaymalı Yataklar
Başlangıç noktasına göre moment alınırsa:
Gerekli büyüklükler yerine yazılırsa:
Atatürk Üniversitesi
Kaymalı Yataklar
Sürtünme Direnci
Hareketli
yüzeydeki
sürtünme
dikkate alındığında birim genişliğe
etkiyen sürtünme kuvveti
Sürtünme Katsayısı:
𝐹1𝑠∞
𝜇∞ =
𝑊1∞
Atatürk Üniversitesi
Sürtünme Direnci
Kaymalı Yataklar
Eğik Kayma Yüzeyine Ait Boyutsuz Büyüklükler
Atatürk Üniversitesi
Sonlu genişlikte lokmalı
yatak
Kaymalı Yataklar
Yük Taşıma Kapasitesi
 Gerçekte kayma yüzeylerinin z-ekseni
doğrultusundaki uzunlukları sonludur.
 Bu durumda iki boyutlu Reynolds
diferansiyel denklemi geçerlidir.
 Sonlu
genişlikte
yatakta
yağın
yanlardan akmasından dolayı yük
taşıma kapasitesi azalır.
Atatürk Üniversitesi
Sonlu genişlikte lokmalı
yatak
Kaymalı Yataklar
Yük Taşıma Kapasitesi
Birim yatak genişliğinin taşıyacağı yük:
Yatak yükünün azalış oranı (düzeltme faktörü):
Minimum film kalınlığı:
veya
Atatürk Üniversitesi
Sonlu genişlikte lokmalı
yatak
Kaymalı Yataklar
Yük Taşıma Kapasitesi
Eğik plakalar için fb değerleri
Atatürk Üniversitesi
Sonlu genişlikte lokmalı
yatak
Kaymalı Yataklar
Sürtünme Katsayısı
Sonlu ve sonsuz geniş yataklarda sürtünme katsayıları
arasında fb kullanılarak
Atatürk Üniversitesi
Sonlu genişlikte lokmalı
yatak
Sürtünme Isısı Hesabı
Kaymalı Yataklar
Hidrodinamik kaymalı yataklarda viskoz sıvı sürtünmesi nedeniyle
film içinde oluşan sürtünme ısısı:
Isının dışarı atılması iki yolla gerçekleşir:
Atatürk Üniversitesi
Sonlu genişlikte lokmalı
yatak
Sürtünme Isısı Hesabı
Kaymalı Yataklar
Hidrodinamik kaymalı yataklarda viskoz sıvı sürtünmesi nedeniyle
film içinde oluşan sürtünme ısısı:
Isının dışarı atılması iki yolla gerçekleşir:
1. Soğutma kanununa göre yatak ve gövde cidarlarından dış ortama
verilen ısı miktarı
Atatürk Üniversitesi
Sonlu genişlikte lokmalı
yatak
Sürtünme Isısı Hesabı
Kaymalı Yataklar
Isının dışarı atılması iki yolla gerçekleşir:
2. Yatak içine sevk edilen fazla miktarda yağ ile dışarıya verilen ısı
miktarı
Atatürk Üniversitesi
Eksenel yataklarda Pratik
Değerler
Kaymalı Yataklar
 Uygulamada eksenel kaymalı yatak olarak en çok eğik plaka
elemanlarından (lokmalardan veya pabuçlardan) meydana
gelen Michell eksenel yatağı kullanılır.
 Bu nedenle Michell lokmalı yatağı esas alınacaktır
Atatürk Üniversitesi
Eksenel yataklarda Pratik
Değerler
Kaymalı Yataklar
Atatürk Üniversitesi
Pratik Değerler
Kaymalı Yataklar
Atatürk Üniversitesi
Pratik Değerler
Kaymalı Yataklar
Atatürk Üniversitesi
Pratik Değerler
Kaymalı Yataklar
Atatürk Üniversitesi
Pratik Değerler
Kaymalı Yataklar
 İfadesine göre düşük hız dezavantajlıdır.
 Hız düştüğünde h0 küçük olacağından aşınma en fazla bu
durumda meydana gelir.
 Emniyet için bir geçiş hızı veya devir sayısı belirlenerek hesaplar
bu kritik duruma göre yapılır.
Atatürk Üniversitesi
Örnek:
Kaymalı Yataklar
Atatürk Üniversitesi
Gelecek dersin konusu
Kaymalı Yataklar
Radyal Kaymalı Yataklar…
Atatürk Üniversitesi

Download Report