kaymalı yataklar - Atatürk Üniversitesi

Kaymalı Yataklar
KAYMALI YATAKLAR
II: Radyal Kaymalı Yataklar
Prof. Dr. İrfan KAYMAZ
Atatürk Üniversitesi
Mühendislik Fakültesi
Makine Mühendisliği Bölümü
Atatürk Üniversitesi
Giriş
Kaymalı Yataklar
Bu bölüm sonunda öğreneceğiniz konular:
 Radyal yataklama türleri
 Sommerfield Sayısı
 Sonsuz Genişlikte Radyal Yatak Hesabı
 Basınç Dağılımı
 Yük Taşıma Kapasitesi
 Örnek
Atatürk Üniversitesi
Radyal Kaymalı Yataklar
Kaymalı Yataklar
 Endüstride sıkça karşılaşılan, yüke radyal doğrultuda direnç
gösteren hidrodinamik yatak tipidir.
Atatürk Üniversitesi
Radyal Kaymalı Yataklar
Kaymalı Yataklar
 Endüstride sıkça karşılaşılan, yüke radyal doğrultuda direnç
gösteren hidrodinamik yatak tipidir.
 Mil desteklenmesinin bu tip yataklarla gerçekleştirilmesinde,
genelde iyi bir yağlama temini için, yatak bronz gibi iyi kayma
özelliğine sahip malzemeden yapılır.
 Yatağa genelde yatak zarfı ya da sadece zarf, mile de muylu denir.
 Yatağın mili tam sarıp sarmamasına göre bu tür yataklar tam
radyal, yarım radyal yataklar diye sınıflandırılırlar.
Atatürk Üniversitesi
Radyal Kaymalı Yataklar
Kaymalı Yataklar
 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.
Atatürk Üniversitesi
Radyal Kaymalı Yataklar
Kaymalı Yataklar
mil ve yatağın değişik izafi konumlarında yağ filminin oluşumu
Atatürk Üniversitesi
Radyal Kaymalı Yataklar
Kaymalı Yataklar
 Mil ve yatak merkezleri arasında e eksantrikliğinin mevcut olması
halinde iki yüzey arasında oluşan daralan-genişleyen yağ
kamasına benzeyen açıklıklar film kalınlığı olarak değerlendirilir.
 Hidrodinamik basınç oluşumuna katkı yapan daralan bölge
sonunda h0 minimum film kalınlığı kadar radyal boşluk doğar.
Atatürk Üniversitesi
Yağ film kalınlığı
minimum film kalınlığı:
Kaymalı Yataklar
Maksimum film kalınlığı:
Yatakta basınç dağılımı için çok önemli olan h film kalınlığı, yatak
geometrisi büyüklükleri ve bağıntıları kullanılarak genel ifade olarak:
Atatürk Üniversitesi
Kaymalı Yataklar
Yağ film kalınlığı
minimum film kalınlığı 𝜃 = 0
maksimum film kalınlığı 𝜃 = 𝜋
𝜺: mevcut yağ filmini belirten
boyutsuz büyüklük (izafi eksantrisite)
Metal-metal temasta ε= 1
Atatürk Üniversitesi
Radyal Kaymalı Yataklar
Kaymalı Yataklar
 Radyal yataklarda basınçlı, yani hidrodinamik yağ tabakası eğik
düzlemde olduğu gibi mil ile yatak arasındaki boşluğun
tamamında oluşmaz.
 Bu nedenle, radyal kaymalı yataklardaki sıvı sürtünmesinin genel
denklemindeki, 𝜃 açısının sınır değerleri yani hidrodinamik yağ
tabakasının başlangıç ve bitiş noktaları kesin değildir.
Atatürk Üniversitesi
Basınç Dağılımı
Kaymalı Yataklar
Yağ tabakasındaki basıncın başlangıç v e bitiş değerleri için
 Sommerfeld (𝜃𝑖 = 0 𝑣𝑒 𝜃𝑓 = 2𝜋)
 Yarı Sommerfeld (𝜃𝑖 = 0 𝑣𝑒 𝜃𝑓 = 𝜋)
 Reynolds (𝜃𝑖 = 0 𝑣𝑒 𝑃 = 0 𝑣𝑒 𝑑𝑃 𝑑𝜃 = 0)
Atatürk Üniversitesi
Radyal Kaymalı Yataklar
Kaymalı Yataklar
Her üç varsayımda uygulanan matematiksel işlem aynı
olduğundan, daha basit olduğundan, Yağ filminde
 Basınç Yayılışı
 Yük taşıma kapasitesi
 Sürtünme Katsayısı
gibi büyüklükler Sommerfeld yaklaşımına göre hesaplanacaktır.
Atatürk Üniversitesi
Kaymalı Yataklar
Basınç Dağılımı
Teorik olarak sonsuz genişlikte olan yataklarda;
 hareket yönüne dik doğrultuda yağ debisi ihmal edilir
 z doğrultusunda basınç değişmez yani
𝜕𝑃
𝜕𝑧
=0
Hidrodinamik sıvı sürtünmesi genel denklemi:
Sommerfeld sınır şartları yazıldığında, basınç ifadesi
𝑃0 : atmosferik basınç
Atatürk Üniversitesi
Kaymalı Yataklar
Basınç Dağılımı
Basınç dağılımı
Sommerfeld
Yarı Sommerfeld
Reynolds
Atatürk Üniversitesi
Yük Taşıma Kapasitesi
Kaymalı Yataklar
Yük Taşıma Kapasitesi
Sonsuz geniş yatak
Sommerfeld sınır koşulları yazılırsa:𝑊𝑦 = 0
Bu denklem düzenlenirse
𝑃𝑚 : Ortalama yatak yüzey basıncı
İzafi yatak boşluğu:
Atatürk Üniversitesi
Yük Taşıma Kabiliyeti
Kaymalı Yataklar
Sommerfeld Sayısı:
Boyutsuz Sommerfeld Sayısı:
Sommerfeld Sayısı aynı olan yataklar tamamen benzer olarak çalışırlar
Atatürk Üniversitesi
Sürtünme Katsayısı
Kaymalı Yataklar
Mil yüzeyindeki sürtünme kuvveti dikkate alınırsa
Atatürk Üniversitesi
Sonlu Genişlikte Radyal
Yatak Hesabı
Kaymalı Yataklar
 İki Boyutlu Reynolds diferansiyel denklemleri geçerlidir
 Sonlu genişlikteki yataklarda z ekseni doğrultusunda yağ
kaçağı vardır.
 Basınç azalır ve yük taşıma kapasitesi azalır.
Atatürk Üniversitesi
Sonsuz Genişlikte Radyal
Yatak Hesabı
Kaymalı Yataklar
 Sommerfield sayısı yatağın yük taşıma kabiliyeti ile ilgilidir.
 Yatağın sürtünme hesabı ve termik denge için 𝜇 ve 𝜇 𝜓
değerlerinin bilinmesi gerekir.
Atatürk Üniversitesi
Sonsuz Genişlikte Radyal
Yatak Hesabı
Kaymalı Yataklar
 Sommerfield-izafi minimum yağ tabakası (Boyutsuz)
 Sommerfield-izafi eksantre (Boyutsuz)
Atatürk Üniversitesi
Pratik Parametreler
Kaymalı Yataklar
 Boyutsuz Sommerfield sayısı radyal kaymalı yatağın bütün
karakteristiklerini içerir.
Atatürk Üniversitesi
Pratik Parametreler
Kaymalı Yataklar
Atatürk Üniversitesi
Pratik Parametreler
Kaymalı Yataklar
Atatürk Üniversitesi
Konstrüksiyon Esasları
Kaymalı Yataklar
Tam Radyal yatak (a)
Kısmı radyal yatak (b,c)
Atatürk Üniversitesi
Konstrüksiyon Esasları
Kaymalı Yataklar
Hidrodinamik radyal kaymalı yataklar:
 Basit bir burç
 Bağımsız bir sisiem olarak
makinelere takılırlar
Atatürk Üniversitesi
Örnek:
Kaymalı Yataklar
125 mm nominal çaplı bir yatakta yatak çapı toleransları 0 +0.04
mm arasında, mil çapı toleransları -0.16 mm ve -0.20 mm arasında
değişmektedir. B/D=1 olan yatağın dışarıya ısı veren alanı A=0.4
m2 olarak hesaplanmıştır. Konveksiyonla soğutma hali için ısı
iletim katsayısı 𝛼 = 20 𝑊/𝑚2 𝑜𝐾 dir.
Yatağa gelen radyal yük F=30 kN, devir sayısı n=500 d/d. Yatakta
kullanılan yağ ISO VG46 yağıdır. Bu verilere göre
a) Yatak basıncını hesaplayıp emniyetli olup olmadığını
belirleyiniz.
b) Çevre sıcaklığı 20 𝑜𝐶 ve efektif sıcaklık 40 𝑜𝐶 için yağ viskozitesi
ve izafi boşuk değerini bulunuz.
c) Sommerfeld sayısını, izafi eksantriklik, sürtünme katsayısını ve
sürtünme kayıplarını hesaplayınız.
d) Yatak ve milin toplam pürüzlülüğü 5𝜇𝑚 ise minimum yağ film
kalınlığının yeterli olup olmadığını bulunuz.
Atatürk Üniversitesi
Gelecek dersin konusu
Kaymalı Yataklar
RulmanlıYataklar…
Atatürk Üniversitesi