13 YAĞLAMA VE KAYMALI YATAKLAR İzafi hareket ederek kuvvet

13 YAĞLAMA VE KAYMALI YATAKLAR İzafi hareket ederek kuvvet

13
YAĞLAMA VE KAYMALI YATAKLAR
İzafi hareket ederek kuvvet ileten parçalar arasında sürtünme ve buna bağlı olaraktan aşınma
ve ısı açığa çıkar ki buda güç kaybına neden olur. Aşınma ve açığa çıkan ısıyı dolayısıyla güç
kaybını azaltmak için izafi hareket eden parçalar arasına yağlayıcı maddeler konur. Bu
makina tasarımında çok rastlanan durumlardan birisidir.
Yağlayıcı maddelerin yağlama özelliğini belirleyen en önemli özellikleri viskozite ve ıslatma
kabiliyetleridir. Yağların birde fiziksel özellikleri mevcut olup onlar; ısıl özellikleri, katılaşma
noktası, alevlenme noktası, yanma noktası, oksitlenmesi, yoğunluğu, gibi birçok özelliktir.
13.1
YAG ÇEŞİTLERİ
Kaymalı yataklar kuvvet iletiminde çok kullanılan makine parçaları olup bir birine göre izafi
hareket ederler ve sürtünmeyi dolayısıyla de aşınmayı izafi hareket eden parçalar arasına
konan katı, sıvı ya da gaz yağlayıcılar sayesinde azaltırlar. Yağlayıcı olarak genelde akışkan
yağlayıcılar kullanılmakla beraber, bazı koşullarda teflon, karbon, molibden disülfit gibi katı
ve basınçlı hava gibi gaz yağlayıcılarda kullanılır. Genelde hareketli makina parçalarının
yağlanmasında sıvı yağlar kullanılmaktadır. Modern yağlar içerilerine bir ya da birden fazla
katkı maddesi katılarak düşük sıcaklıklarda akıcı hale getirilmişlerdir.
13.1.1 KATI YAĞLAYICILAR
Katı yağlar yalnız başlarına toz ya da plaka şeklinde kullanıldıkları gibi bazı durumlarda sıvı
ya da greslerle karıştırılarak da kullanılabilirler. Örneğin; karbon küçük plakalar halinde tek
basına 500oC ye varan ortamlarda yağlayıcı olarak kullanılmaktadır. Polimerler de katı
yağlayıcı olarak kullanılmakta olup bazı makine parçaları direk olarak polimerlerden (en çok
kullanılanı teflon dur) imal edilirler.
13.1.2 YARI KATI (GRESLER) YAĞLAYICILAR
Yarı katı yağlayıcılar sıvı yağlara katılan bir ya da birden fazla katkı maddesi ile elde edilirler
ve oda sıcaklığında krem kıvamında bulunurlar. Gresler kullanılan katkı maddesine göre
kalsiyum gresi, lityum gresi ve sodyum gresi gibi isimlerle anılırlar, düşük, orta hızla dönen
yük taşıyan yatakların ve makine parçalarının yağlanmasında kullanılırlar. Genelde gresler
100oC sıcaklığa kadar kullanılırlar.
13.1.3 SIVI YARĞLAYICILAR
Sıvı yağlayıcılar organik (hayvansal ve bitkisel) yağlar, madensel (mineral) yağlar ve sentetik
yağlar olmak üzere üç grupta toplanabilir.
13.1.3.1
ORGANİK YAĞLAYICILAR
Organik yağlar çok pahalı ve aynı zamanda içerisinde taşıdığı asitler nedeniyle korozyona
sebebiyet verdiğinden endüstride hemen hemen hiç kullanılmazlar. Ayrıca bu yağların
kullanma ömürleri de çok azdır. Bazı örnekler; mafsal ve kemik yağı hayvansal yağlara örnek
olup, zeytin yağı, fındık yağı, hint yağı gibi yağlarda bitkisel yağlara örnektir.
13.1.3.2
SENTETİK YAĞLAYICILAR
Sentetik yağlar tamamen kimyasal yollarla elde edilen pahalı ve kaliteli yağlar olup,
endüstride çokça kullanılmaktadır. Özellikle son yıllarda tasarlanan yüksek performanslı
motorlarda tercih edilmektedirler. Bu yağlar aynı zamanda madeni yağların yağlama
özelliklerini de artırmak için katkı maddesi olarak da kullanılmaktadırlar. Bu yağların
sıcaklığa karşı dayanımı, oksitlenmeye karşı dirençleri, tutuşma sıcaklığı, sıcaklık viskozite
değişimi ve kullanıldığı sıcaklık aralığı yüksektir.
13.1.3.3
MADENSEL SIVI YAĞLAR
Bu yağlar endüstride kullanılan ve minerallerden (petrolden) damıtılarak elde edilmiş
yağlardır. Bu yağların temel bileşeni hidrokarbonlardır. Ham petrolün yapısına göre parafin,
naften ve her ikisinin karışımı şeklindedirler.
Sıvı yağlar aşağıdaki genel özelliklere sahiptir:
1. Viskozitesi sıcaklıkla azalır.
2. Viskoz yapıları nedeniyle yüksek hızlarda yağ filmimim direnci iyidir ve yük
taşıyabilirler.
3. Yüksek sıcaklıklarda dahi oksitlenmeye (korozyona) karşı metalleri korurlar.
4. Hareketsiz ve hareketli parçalar üzerine yapışması en az düzeydedir.
5. Yük altındaki iki parça arasındaki küçük boşluklara sızarak sürtünmeyi ve aşınmayı
azaltır.
6. Yağlanan yüzeyleri temizler
7. Hareket eden parçaları soğutur.
8. Akıcı olması nedeniyle kolay depolanabilir ve ucuza üretilebilir.
13.1.4 G
GAZ YAĞ
ĞLAYICILA
AR
Gaz yağğlayıcılar hıızın yüksek ve taşınan yyükün az ollduğu makin
ne parçalarıında kullanıılırlar.
Aynı zaamanda gıdaa sektöründee de kullanm
ma alanı bu
ulmaktadır. Gaz
G yağlayııcılarda sürttünme
en düşüük düzeyde olup,
o
buna bağlı
b
olarakk da ısınma en düşük dü
üzeydedir. Genelde haava,
hidrojenn ve azot gaaz yağlayıcı olarak kulllanılmakta olup,
o
diğer gazlarda
g
uyygulama alan
nına
bağlı olarak kullanıılabilir.
13.2
K
KAYMALII YATAK ÇEŞİTLER
Rİ
Bir binee karşı izafi hareket edeen, kuvvet yyönünde harreket etmey
yen ve bu haareketler sırrasında
her iki eeleman arassında oluşan
n yağ filmi ssayesinde en
n az sürtünm
me kuvveti oluşturarak
k kuvvet
ileten m
makina parçaalarıdır. Bu parçalardann dönerek hareket
h
iletenlere yatak,
k, doğrusal hareket
h
iletenlerre ise kızak adı verilir.
Bu konuu altında saddece kaymaalı yataklar incelenecek
ktir. İki çeşit kaymalı yyatak mevcu
uttur,
1. R
Radyal kaym
malı Yatak:: Silindir şekklinde tasarrlanmış olup
p, radyal yöönde gelen
kkuvvetleri karşılarlar
k
(rradyal yöndde hareket yoktur).
y
2. E
Eksenel kayymalı yatak:: Bunlar gennelde düz yataklar
y
olup
p, şaft yatağğa radyal yö
önde
bbağlıdır. Vee sadece şafft doğrultusuunda gelen yükleri alır.
Şekil 133.1 de görülldüğü üzere, radyal ve eexsenel yataklara en gü
üzel örnek m
motor krank
k
şaftının yataklarıdır. Burada krrank şaftı (m
mili) iki yattakla yataklanmış olup,, bu yataklaar hem
m de eksenel yükleri karrşılamaktadırlar.
radyal yyükleri hem
Şekil 133.1
Kraank Şaftının
n Radyal vee Eksenel Yatakları
Y
Şekilde görüldüğü gibi krank şaftı
ş
silindirri üzerindek
ki yataklar radyal
r
kaym
malı yatakla
ar olarak
adlandırrılır ve sadeece radyal kuvvetleri
k
allırken, krank
k şaftı silind
dirinin yan tarafındaki yataklar
eksenel kaymalı yataklar olaraak adlandırı lır ve sadecce eksenel kuvvetleri
k
allırlar. Kullaanma
yerlerinne bağlı olarrak radyal yataklar
y
tek pparça imal edildikleri gibi,
g
iki yarı
rım halka şeeklinde
de imal edilirler. Bazı durumlaarda exseneel yataklar laa radyal yattaklar tek biir parça olarrak da
imal ediilmişlerdir.
13.3
Y
YAĞLAMA
A ÇEŞİTL
LERİ
Şekil 133.2 de görülldüğü gibi, hareket
h
edenn parçaların
n bir birine olan konum
muna göre üç
ü çeşit
yağlamaa şekli mevccuttur.
Şekil 133.2 Üç Tem
mel Yağlam
ma Çeşidi (Y
Yüzeyler Oldukça
O
Büyütülmüştüür)
1. H
Hidrodinam
mik Yağlama
a (Sıvı Sürtüünmesi): Bu
urada bir birine karşı izzafi harekett eden
iiki parça Şeekil 13.2a da görüldüğüü gibi bir yaağlayıcı elem
man yardım
mı ile birindeen
ttamamen ayyrılmıştır. Metal
M
- metaal teması söz konusu ollmayıp, sürttünme sadecce sıvı
m
moleküllerii arasında olluşan kaym
ma kuvvetind
den ibarettirr. Burada raadyal kuvvet her iki
yyüzeyi bir birine
b
yaklaştırmaya çaalışırken izaafi hareket sonucunda ssıvıda oluşan
n basınç
bbunu dengeeler. Yüzey sürtünmesi sadece yağ
ğlayıcı içind
de oluşur ve aşınma meeydana
ggelmez. Tippik yağ film
mi kalınlığı een düşük no
oktada 0.008
8 ila 0.02 m
mm olup, tipik
ssürtünme kaatsayısı ise 0.002 ila 0..01 dir.
Karışık Yağğlama (Yarı Sıvı Sürtünnmesi): Bu durumda Şekil 13.2b dde görüldüğ
ğü gibi
2. K
ççok az bölggelerde metaal-metal tem
ması olmakla beraber kıısmen hidroodinamik
yyağlamada söz konusu
udur. Böylee bir yatak taasarımında yüzey temaası son derecce az
oolup, yüzeyy aşınması da
d az olur. B
Böyle bir yaatakta tipik sürtünme
s
kaatsayısı 0.00
04 ila
00.1 arasındaadır.
3. SSınır Yağlaması: Burad
da bir birinee karşı izafii hareket eden iki parçaa bir birine
ttamamen deeğmektedir.. Bazı yağ zzerrecikleri ancak yüzey pürüzlüklleri arasına sıkışmış
oolup, sürtünnmeyi ve aşınmayı az dda olsa azalttır. Böyle biir yatakta tiipik sürtünm
me
kkatsayısı 0.05 ila 0.2 arrasındadır.
Buradann da anlaşılaacağı üzere en iyi yağlaama şekli hidrodinamik
h
k yağlamaddır.
Hidrodiinamik yağllama hidrosttatik yağlam
ma şeklinde de yapılabiilmektedir. Yüksek bassınçlı
yağ, su veya hava kullanılarak
k
k kaymalı yaatakta bulun
nan iki parça izafi bir hhareket olmaasa bile
bir birinnden ayrılabbilir. Bu tip yağlamalarr çök pahalı olup özel durumlar
d
içiin tasarlanab
bilirler.
13.4
H
HIDRODİN
NAMİK YA
AĞLAMA
ANIN BASİT TEMELLERİ
Şekil 133.3 de tipik bir kaymalıı yatak örneeği görülmektedir. Buraada yatak m
muyludan birrazcık
büyük tasarlanmış ve aradaki boşluk
b
ise yyağ ile doldu
urulmuştur.. Yağ uygunn bir yerden
n yatağı
sürekli oolarak besleemekte ve iççeriye girenn yağ yağlam
ma görevinii yaptıktan ssonra yatağın
kenarlarrından sızarrak yatağı teerk etmekte dir.
Şekil 133.3 Kaymaalı Yatak Yağlaması
Y
Mil (muuylu) yatak içerisinde belli
b
bir açıssal hız ile saaat yönündee dönerek yaatak zarfı ile muylu
arasındaa oluşan izaafi hız ve yaatak boşluğuunun dönmee yönünde daralması
d
yüük taşıyıcı yağ
y
filmininn oluşmasını sağlar. Ay
ynı anda muuylu yatak iççinde sağa doğru
d
kayarrak eksantriik bir
konum almasına vee en ince yaağ filminin ooluşmasını neden
n
olur (Şekil
(
13.3bb). Hareketiin
devamı ile muylu sanki
s
yatağıın iç kısmınna tırmanıyo
ormuş gibi olur
o ve bu du
durum sınır tabaka
t
yağlamaasını oluşturur. Harekeetin devamı ve hızlanm
ması ile sıvı sürtünme
s
şaartları oluşu
ur ve
muylu hhareket yönüünde sol tarrafa doğru kkayarak eksantrik (e) biir konum allır. Bu durum
mda yağ
filmi kaalınlığı ho deeğerine ulaşşarak yüzeyyleri bir birin
nden uzaklaaştırır ve ayn
ynı anda da muyluya
m
gelen raadyal yükü karşılayacak
k
k basınç değğerine ulaşıır (Şekil 13.3c).
Muylunnun yatak içinde harekeete başlayıp son hızına ulaşıncaya kadar üç aşşamalı bir yağlama
söz konnusudur. Bu hareketler sırasında süürtünme katsayısının deeğişimi Stribbeck eğrilerri ile
Şekil 133.4 de verilm
miştir. Strib
beck eğrilerii sürtünme katsayısının
k
n üç temel yyağlama durrumuna
göre nassıl değiştiğiini göstermeektedir.
Şekil 133.4 Stribecck Egrisi
1. Viskozite (): Hidrodin
namik yağlaama oluşmaası için artan
n viskozite iile devir say
yısının
aazalması geerekir. Hidro
odinamik yaağlama oluşşturmak için
n gereğindeen viskoz
yyağlayıcınınn kullanılması sürtünm
me kuvvetlerrinin artmassına neden oolur. Bu durrumda
yyük artırılırrsa yağ filminin kopmaasına neden olunur.
2. D
Devir sayısı (n(dev/s)): Verilen saabit yük altın
nda hidrodinamik yağllama
ooluşturabilm
mek için arttan hızla birrlikte düşük
k viskoziteli yağ kullanıılmalıdır.
H
Hidrodinam
mik yağlamaa oluştuktann sonra devrrin (hızın) artırılması
a
yaağ filminin
kkopmasına neden olacaağından yattak sürtünm
meleri ve aşın
nma artar.
3. Yatak basınncı (p): Kaymalı yatağaa gelen birim
m yük (basınç), kaymallı yatağa geelen
rradyal yüküün yatağın projekşin
p
alaanına bölün
nmesiyle eld
de edilir. D yyatak çapı, L yatak
ggenişliği vee W yatağa gelen
g
yük isse yatağa geelen basınç,, p=W/(DL)) olur. Sabitt bir
vviskozite deeğeri için yaatağa gelen kuvveti azaaltmak için dönme hızıının azaltılm
ması
ggerekir. Fakkat viskozitee yatakta hiidrodinamik
k yağ filmin
ni oluşturmaalıdır. Kaym
malı
yyatakta sürttünme katsaayısı, sürtünnme kuvvetiinin radyal yüke
y
(W) orranıdır.
Hidrodiinamik yağllama bölgessinde sürtünnme katsayıssının artmassı,
denklemi ile
açıklanaabilir. Denkklemde görü
üldüğü gibi hızın (devirr sayısının) artması kayyma gerilmeesini
artırıyorr. Buda sürttünmenin arrtmasına nedden oluyor.
Şekil 133.4 özel bir yatağa ait olan
o Stribeckk eğrisi görrülmektedir. Örneğin; ddaha düzgün
n
yüzeyleerde (daha az
a pürüzlü yüzeylerde)
y
daha ince hidrodinami
h
k yağ filmi oluşur. Böy
ylece
n/p deeğeri (yatak parametresi) A noktasıında azalır. Aynı zaman
nda yataklaa mil (muylu
u)
arasındaaki tolerans hidrodinam
mik yağ film
mi oluşması için çok ön
nemlidir.
Hidrodiinamik yağllama olabilm
mesi için aş ağıdaki üç koşul
k
önem
mlidir.
1. Y
Yüzeylerin ayrılabilmeesi için izafi
fi hareket geereklidir.
2. Şaft eksantrrisinin sağlaadığı yatağıın içine doğru tırmanması.
3. U
Uygun bir yağın
y
kullan
nılması.
Değişikk bir örnek verirsek,
v
birr kişi çıplakk ayakla göld
de kaymayaa çalışırsa, bbirim alana gelen
basınç ççok fazla olaacağında su
uya batar. G
Gerekli olan n/p değerlerinin sağlaanması için
n
viskozitte ve hız yüksek olmalııdır. Ya göl yüksek viskoziteli sıvıı ile dolduruulmalı ya daa çok
pratik oolan hızı artıırmak gerek
kir.
Motor kkrank şaftı başlangıçta
b
yavaş
y
bir döönme harek
keti yapar, bu
b durumda yatağın için
nde sınır
yağlamaası oluşturuur. Bu durum
mda yatağa gelen kuvveet azalır. Faakat motor ççalışır çalışm
maz
yatağa ggelen kuvveet artar. Yük
kün artmasınna rağmen hızın
h
artması hidrodinaamik yağlam
manın
oluşmassını sağlar.
13.5
V
VİSKOZİT
TE
Sıvılarınn en önemlii özelliklerin
nden birisi m
moleküller arasındaki sürtünmedeen (kayma
sürtünm
mesi) dolayı farklı akış karakteristik
k
kleri gösterrmeleridir. Sıvıların
S
akm
masını zorlaaştıran
kayma ssürtünmesinne viskozite adı verilir vve bu akışkaanlara da viiskoz akışkaanlar denir.
Sıvılarddaki viskozite, dinamik
k viskozite oolarak da ad
dlandırılır vee Şekil 13.55 de görüldü
üğü gibi
katılarddaki kayma gerilmesiyle
g
e aynı karakkteristiğe saahiptir.
Şekil 133.5 Viskoziite ve Kaym
ma Gerilmeesi Benzerlliği
Şekil 13.5 de görüldüğü gibi sabitlenmiş bir şaft ile hareketli bir silindir arasına lastik bir
elaman yapıştırılmıştır. Hareketli silindire herhangi bir kuvvet uygulandığında şekil 13.5b da
görüldüğü gibi lastik elemanda sabit bir yer değiştirme söz konusudur. Eğer lastik elemanı
Newton akışkanı ile yer değiştirilir ise, şekil 13.5c de olduğu gibi yer değiştirme ( ) de sabit
bir hızla (U) yer değiştirmiş olur. Bu viskoz akışların Newton kanununa uygulamasıdır ve
ince film kalınlığı içindeki hız değişimi düzgün bir şekilde olur. Yağ tabakaları arasında
oluşan düzgün kayma Newton kanunu olarak, akışkan moleküllerinin yüzeylere çok iyi
yapıştığı ve yağ filmi içinde basınç olmadığı kabulü ile aşağıdaki gibi yazılır. 
/
/
/
13.1
İngiliz sisteminde viskozitenin birimi lb-s/in2 veya reyn ve SI sistemde ise N-s/m2. İki sistem
arasındaki dönüştürme katsayısı aynıdır.
1
1 .
6890 .
6890
. 13.2
The reyn and Pascal-saniye çok büyük değerler olup, mikroreyn (reynve milipascal-saniye
(mPa.s genelde kullanılır. Standart metrik sistemde viskozite birimi olarak sıkça Poise
birimine rastlanmaktadır. Burada; 1 cp(centipoise) = 1 mPa.s
Akışkan viskoziteleri değişik yollarla ölçülmekte olup, ölçümler izafidir. Bazen akışkan
viskozitesi, belli bir miktar akışkanın, belli çaptaki bir borudan, yerçekiminin etkisi altında
akma zamanın ölçülmesiyle elde edilir. Yağların viskozitelerinin belirlenmesinde Saybolt
Universal Viscometer kullanılır ve ölçülen değer saybolt saniye olarak verilir. Bazen sonuçlar
aşağıdaki şekilde de olduğu gibi verilebilirler, SUS (Saybolt Universal Second), SSU (Saybolt
Seconds Universal) veya SUV (Saybolt Universal Viskosity). Bu ölçümler gerçek viskozite
değerleri değildir. Çünkü ölçüm sırasında akışkanın kütle yoğunluğu, yerçekimi etkisiyle
oluşan akışa etki etmektedir. Böylece, viskozite metreden aynı viskoziteye sahip fakat yüksek
kütle yoğunluğuna olan akışkan, az kütle yoğunluğu olan akışkandan daha hızlı akar. Saybolt
tipi viskozite metreden ölçülen viskozite kinematik viskozitedir ve viskozitenin akışkan
yoğunluğuna bölünmesiyle bulunur.
ü
ğ
ğ
13.3
Burada birim cm2/s olup stoke olarak adlandırılır ve kısaca st ile gösterilir.
Net viskozite, Saybolt viskozite metresinden saniye birimiyle ölçülen değerin aşağıdaki
denkleme konulmasıyla elde edilir. Denklemde; S zamanı (saniye).
. ve
0.22
180
13.4
0.145 0.22
180
1
13.5 Burada;; kütlenin yoğunluğu
u olup, birim
mi gram/santtimetre küp (g/cm3) türr. Petrolden elde
edilen yyağlar için 60
6 oF (15.6 oC) deki küttle yoğunlu
uğu 0.89 g/cm3 dür. Diğğer dereceleerdeki
yoğunluuk ise aşağıddaki denkleemden elde eedilir.

 oC
C
 a
 oF
F
b
Otomobbil Mühendiisleri Derneeği tarafındaan yağlar viskozitelerin
ne göre sınıfflandırılmışştır. Bazı
SAE yaağlar için visskozitenin sıcaklıkla
s
deeğişimi Şek
kil 13.6 da verilmiştir.
v
H
Herhangi biir yağ
verilen vviskozite eğğrisinden faazlasıyla sappabilir fakatt SAE sürek
kli olan birççok viskozite aralığı
tanımlam
mıştır. Örneeğin; Bir SA
AE 30 yağınnın, SAE 20
0 yağından biraz
b
daha vviskozdur veya
v
SAE 300 yağı SAE 40
4 yağından
n biraz dahaa az viskozd
dur. Bununlla birlikte, B
Bununla birrlikte,
her bir vviskozite arralığı (bantı)) sadece birr sıcaklık içiindir.
Şekil 133. 6 SAE Yağları
Y
İçin
n Viskozite Sıcaklık Eğrileri
SAE 200, 30, 40 ve 50 yağları 100
1 oC (212o F) de değişşik SAE 5W
W, 10W ve 220W yağlarrı ise
o
o
-18 C (00 F) de viskkozite bantlaarı belirlenm
miştir. Birden fazla num
maralı yağlaarda ise yağ
ğ verilen
değerlerrdeki viskozzite değerlerini taşır. Ö
Örneğin, SAE 10W-40 yağı
y 10W vviskozite
o
o
o
değerlerrine -18 C (0
( F) de ve 40 viskozitee değerlerin
ni 100 C (21
12oF) de sağğlamak zoru
undadır.
Endüstrride kullanıllan akışkanlların viskozziteleri geneelde uluslaraarası standar
artlar da AST
TM D
2422, A
American Naational Stan
ndart Z11.2332, International Standart Organizzation ISO standart
s
3448ve bazıları. Faarklı viskoziite değerlerii için ISO VG
V olarak iffade edilip, takip eden numara
o
40 C deeki kinematiik viskozitee değerini göösterir.
Gres Neewton bir akkışkan olmaadığından, kkayma gerilmesi akma gerilmesinii geçinceye kadar
akış özeelliği yokturr. Dolayısıy
yla viskoziteeleri belli biir sıcaklık ve
v akma oran
anı (debi) içiin
belirlennir. (bak AST
TM D1092)).
m:1 Bir motorda kullan
nılan yağın viskozitesi Saybolt visskozite (Şekkil 13.7) meetresi
Problem
o
kullanılarak 100 C de ve 58 saaniyede testt edilmiştir. Viskozitesii milipascall-saniye olarrak
(veya ceentipoises), ve microreyns olarak nnedir? Yağıın SAE num
marası nedirr?
Verilen
nler: 100oC,, akiş zaman
nı: 58 s
İstenen
n: Viskozite?
Çözüm:
Denklem
m 13.6a; 
 oC g/cm
g 3
Denklem
m 13.4;
Denklem
m 13.5;
. ,
0.22 5 8
0.145
0
0.22 58
Problem
mdeki yağ SAE
S
40 yağıına yakındırr.
0.837
0
0.837
8.0
08
1.17
1
. 8.08
13.6
S
SICAKLİĞ
ĞİN VE BA
ASINCIN V
VİSKOZİT
TE ÜZERİN
NDEKİ ET
TKİSİ
Çok num
maralı yağlaar (SAE 10W
W-40) tek nnumaralı yaağlara (SAE 40 veya SA
AE 10W) orranla
viskozittelerinin sıccaklıkla değişimleri dahha azdır. Viskozitenin sıcaklıkla
s
deeğişiminin
ölçülmeesine viskozzite indexi (sıralaması) adı verilir. Viskozite sıralaması
s
(iindexi) ilk kez
k
1929 yıllında Pensillvanya ham
m petrolündeen elde edileen yağlar vee Gulf Coasst ham petro
olden
elde ediilen yağlar için
i Dean vee Davis taraafından yapılmıştır. Pen
nsilvanya ppetrolünden elde
edilen yyağlara VI 100
1 değeri ve
v Gulf Coaast petrolünd
den elde ediilen yağlaraa ise 0 değerri
verilmişştir. Diğerleeri ise indek
kste 0 ila 1000 arasına seerpiştirilmiştir. Çağdaş viskozite in
ndeksi
ANSI/A
ASTM şartnname D2270
0 dedir.
Petroldeen elde edilm
meyen (sen
ntetik) yağlaarın viskozitteleri sıcaklıkla çok az değiştiğind
den
bunlarınn viskozite indeksi
i
dışına çıkarlar. Yani visko
ozite indeks numarası 1100 den fazlladır.
Tüm yaağlayıcılarınn viskoziteleerinin basınççla değiştiğ
ği bilinmektedir. Bu etkki kaymalı
yataklarrda basıncınn yatak basıncının üzerrine çıktığı durumlarda
d
fazlasıyla eetkili olur.
13.7
Y
YATAK SÜ
ÜRTÜNME
ESİ İÇİN P
PETROFF DENKLEM
Mİ
Hidrodiinamik yatakta (Şekil 13.8) orijinaal sürtünme analizi ilk kez
k 1883 yıılında Petrofff
tarafınddan yapılmışştır. Bu denk
klemler bassit ideal bir durum için aşağıdaki kkabullerle
yapılmıştır.
1.
2.
3.
4.
Y
Yatakla mill (muylu) merkezleri
m
arrasında eksaantriklik yoktur.
M
Muylu yataağın içine do
oğru tırmanm
nma hareketii yapmıyor.
Y
Yağ filmi yük
y taşımıyo
or.
E
Eksenel doğğrultuda yağ
ğ akımı yokk.
Şekil 133.8
Petrroff Analizii İçin Yük T
Taşımayan
n Kaymalı Yatak
Y
Şekil 133.5 i referanns alarak sürrtünme mom
mentini, yağ
ğ filmini birr akışkan blooğu gibi kaabul
edip, şekil 13.8 zi kullanarak
k
aşağıdaki
a
deenklemi eld
de ederiz.
/
/
/
Burada;;
; ; 2
; 2
ç
,
4
ç
2
Eğer az bir yük W safta
s
uygulaanırsa, sürtüünme momeenti şöyle iffade edilir,
2
ıncı).
Burada p projeksiyyon birim alanına gelenn radyal basıınç (yataktaaki yağ basın
Şüphesiiz, yükün uyygulaması sonucunda
s
şşaft yatağın merkezine göre eksanttrik konum alır.
Bunun ddenklem b üzerindeki
ü
etkisini
e
ihm
mal edersek, denklem b ve c aşağıddaki hali alırr.
13.7
2
Denklem
m 13.7Petrooff denklemidir. Petroff
ff denklemi açısal hız ciinsinden dee ifade edilebilir.
2
2
2
Bu denkklem basit bir
b hesaplam
mayla hafif yyük altındak
ki kaymalı yataklarda
y
ooluşan sürtü
ünme
katsayıssının elde eddilmesini saağlar.
Petroff ddenklemi kaymalı yataaklardaki ikii önemli parrametreyi belirler. Biriincisi n/p ve
v
ikicisi dde R/c oranı, bazen boşluk oranı ollarak da adllandırılır ve genelde 5000 ila 1000 arasında
a
bir değeere sahiptir.
Problem
m 2: Şekil 13.9
1 da görü
ülen kaymallı yatak için
nde 100 mm
m çapında m
muylu, 80 mm
m
boyundaa yatağın iççine 0.10 mm
m lik toleranns ile yerleşştirilmiştir. Yağlama
Y
yaağının visko
ozitesi
50 mPa.s dır. Şaft 600
6 rpm hızzla dönerkenn 5000 N lu
uk yük taşım
maktadır. Yaatakta oluşaan
sürtünm
me katsayısınnı ve güç kaaybını bulunnuz.
Verilen
nler: D = 1000 mm, c = 0.05 mm, L = 80 mm, n = 600 rpm
m,
F = 50000 N
İstenen
nler:  ve
v Güğ Kayb
bı = ?
Şekil 133.9 Kaymallı Yatak
50
. ,
Çözüm:
Denklem
m 13.7 kullaanılarak;
600
60
0
0.05
. 10
500
00
0.08 0.1
Sürtünm
me momentii;
2
0.01
158 5000
üç
3.95
/
50
0.05
0.1
2
2 10
.
.
248
NOTE:
Burada kayıp enerji, isi enerjissi olarak sisstemden atıllır. Bu durum
mda yağın ıısısı artar, gerçek
g
bir hesaaplamada viskozitenin sıcaklıkla
s
ddeğişimi kon
ntrol edilmeelidir.
13.8
H
HİDRODİN
NAMİK YA
AĞLAMA
A TEORİSİ
Hidrodiinamik yağllama teorisi Osborne R
Reynoldsa kaadar uzanm
makta olup B
Beauchamp Tower
tarafınddan 1880 li yıllarda
y
Şek
kil 13.10 görrülen bir deeney düzeneeği kullanılaarak laborattuvarda
demiryoollarında kuullanılan maakinelerin yaatakları için
n deneysel çalışmalar
ç
yyapılmıştır. Deney
D
düzeneğğinde yağlam
ma yağını göndermek
g
iiçin bir deliik açılmıştırr. Tower denneyleri sırasında,
bu delikkten yağ gönndermediği zaman, yağğın buradan
n dışarı aktığ
ğını gözlem
mlemiştir. To
ower
deliği kapamasına rağmen,
r
hid
drodinamik yağ basıncıının tapayı fırlattığını
f
ggözlemlemiş.
Bunun üüzerine başkka deliklerd
de delerek bburalardan hidrodinami
h
k yağ basınncını ölçmey
ye
başlamııştır. Ölçüm
mler sonucun
nda, toplam bölgesel hiidrodinamik
k basıncın, ddiferansiyell yatak
iz düşüm
m alanıyla çarpımının
ç
yatak
y
tarafınndan karşılaanan yüke eşit
e olduğunnu bulmuş.
Şekil 133.10
Beauchamp To
ower Deneyy Düzeneğii ve Ölçülen
n Basınç D ağılımı
Reynolddsun teorik analizi onun hidrodinaamik yağlam
manın temell denklemiddir. Reynold
dsun
takip edden denklem
mleri bir boy
yutlu iki düzzgün plaka arasındaki akış
a içindir.. Bu denklemler
kaymalıı yataklara da
d uygulanaabilir çünküü yağ filmin
nin kalınlığı yatağın çappına oranla çok
küçük oolduğundan yatak düz kaymalı
k
yataak gibi düşü
ünülebilir. Bir
B boyutlu akış kabul edilip,
yatağın kenarlarınddan olan akıış göz önünee alınmadan
n ve yaklaşıık olarak L/D
/D oranı 1.5
alınarakk kabuller yapılmıştır. Şekil
Ş
13.11 de görülen elemana etkiyen kuvveetlerin deng
ge
durumuu x-doğrultuusunda aşağııdaki kabulllerle yapılarrak yazılır.
1. Y
Yağlayıcı viskoz
v
Newttonian akış özelliği gössterir.
2. Y
Yağlayıcınıın atalet kuv
vvetleri ihm
mal edilir.
3. Y
Yağlayıcı sıkıştırılamaaz.
4. Y
Yağın viskoozitesi yağ filmi
f
boyunnca sabittir.
5. B
Basınç ekseenel doğrulttuda değişm
mez.
6. Y
Yatak boyuu (z yönündee) sonsuzduur. Bunun an
nlamı yatak
k boyunca akkış yoktur.
7. yy-yönünde basınç
b
sabitttir. Böylecee basınç sad
dece x-yönü
ünde değişirr.
8. Y
Yağ filmi iççindeki herh
hangi bir yaağ zerresinin
n hızı x ve y yönünde ddeğişir.
Şekil 133.11 Basıınç ve Sürttünme Kuvvvetleri x-D
Doğrultusun
ndaki Bir Y
Yağlama Ellemanı
Üzerind
de Görülmektedir
0
Gerekli işlemler yaapılınca,
Denklem
m 13.1 de F/A
F değeri kayma
k
gerilm
mesi değeeridir. Şekil 13.11 deki blok şeklin
ndeki
diferanssiyel elemannın yüksekliği dy, hızı u, üsten altaa doğru hız değişimi duu dur. Bunlaarı
denklem 13.1 de verilen
/ da yerine koyalım. Burada sadece u hızı x ve y ile
değiştiğinden kısmi türev kullanılır.
Aynı şekilde her iki x ve y ile değişmektedir. / kısmi türev şekil 13.11 ve denklem a da
kullanılmıştır. Basıncın y ve z ile değişmediği kabul edildiğinden dp/dx türevi kullanılmıştır.
Denklem c nin y ye göre türevi alınıp denklem b de yerine yazılırsa;
1
y ye göre iki kez integral alınırsa (x sabit),
ç
1
:
ve
İ
ç
ğ
:
1
2
Sınır şartları olarak, akışkan ile sınır yüzeyler arasında kayma kabul edilmez. Buradan
katsayıları hesaplanır.
0 0 Gerekli işlemler yapılınca;
2
Bu değerler denklem d de yerine yazılırsa;
1
2
ve
0
8
Denklem 8 yağlayıcı filmin herhangi bir yz düzlemindeki hız dağılımını, mesafenin y, basınç
değişiminin dp/dx, yağ filmi kalınlığı h ve yüzey hızının U fonksiyonu olarak ifade
etmektedir. Dikkat edilirse hız değişimi iki terime bağlıdır. 1) düzgün dağılım ikinci terimle
ifade edilir ve şekil 13.12 de kesik kesik çizgi ile gösterilmiştir. 2) parabolik dağılım ise
birinci terim ile verilmiştir. Parabolik terim, düzgün değişin olan kısmın toplanması ya da
çıkarılması sonucu ya pozitif ya da negatif olabilir. Basıncın maksimum olduğu yerde
dp/dx=0, olur ve hız dağılımı denklem 8 den aşağıdaki gibi ifade edilir.
Şekil 133.12
Yağğlayıcının Hız
H Değişim
mi
Yağlayııcının belli bir
b birim zaamanda bellli bir debidee ,z yönü
ündeki birim
m genişlik iççin
Şekil 133 11 deki keesit alanındaan aktığını kkabul edelim
m.
12
1
2
Sıkıştırıılamayan akkış için, deb
bi (akış orannı) kesit boy
yunca aynı olmalıdır.
o
0
Denklem
m e de gerekli işlemlerr yapılırsa;
2
12
2
0
Veya
6
9
Denklem
m 9, bir boyyutlu akış iççin Reynolds
ds denklemid
dir. Yapılan
n kabulleri öözetlersek:
Newtonnian akışkann, sıkıştırılam
maz, sabit vviskozite vee yerçekimi veya atalet yükü, lamin
ner akış,
sınır tabbakada kaym
ma yok, yağ
ğ filminin çook ince olm
ması nedeni ile
i film kalıınlığı boyun
nca
basınç ddeğişimi yokk ve mil çap
pı sonsuz (zz- yönünde akiş yok) dü
üşünülmüşttür.
z yönünnde de akış olduğu
o
düşü
ünülürse, ayynı yöntemlee iki boyutlu
u akış için R
Reynolds deenklemi
elde ediilir.
6
10
m 11 için annalitik çözü
üm yoktur. A
Ancak sayıssal ve analog
g çözümler mevcuttur.
Denklem
Modernn yataklar esskilere nazaaran daha kıısa yapılmak
ktadır. Geneelde L/D oraanı 0.25 ila 0.75
arasındaa değişmekttedir. Bu du
urumda topllam akışın çok
ç büyük bir
b kısmı z yyönünde akaar.
Böylecee, kısa yatakklarda x teriimi göz önüünde bulund
durulmaz. Buna göre;
6
11
Denklem
m 9, 10 ve 11
1 integral edilip
e
kaym
malı yataklarrın tasarımın
nda ve anallizinde kullaanılır.
Bu prossese genel olarak
o
Ocvirrk,s kısa ya tak yaklaşım
mı denir.
13.9
H
HİDRODİN
NAMİK YA
ATAKLAR
RDA TASA
ARIM EĞR
RİLERİ
Denklem
m 9 zun çözzümü 1910 yıllarda yappılmıştır. Bu
u çözüm son
n derece iyii sonuçlar, L/D
L
oranınınn 1.5 dan faazla ve yatağ
ğın sonsuz uuzunlukta olduğu
o
kabu
ulü yapılarakk elde edilm
miştir.
Diğer çöözüm olan Ocvirk
O
kısaa yatak çözüümü, L/D orranının 0.25 ila 0.75 oldduğu durum
mda da
denklem
m 11 gerçeğğe çok yakın
n sonuçlar vvermektedir. Bu denkleem çok sıkçaa kısa yatak
k
tasarımıında kullanıılmaktadır. Raimondi vve Boyd den
nklem 10 nu
u nümerik oolarak çözüp
p
grafikleer elde etmişşlerdir. Bu eğriler
e
yatakklar için doğru sonuçlaar vermekteddir. Bu graffikler
Şekil 133.13 den şekkil13.19 za kadar olan ggrafiklerde gösterilmişştir. Raımonndi ve Boyd
d kismi
o
o
o
yataklarr (60 , 120 veya 180 ) ve eksenel yataklar içiinde grafikller elde etm
mişlerdir.
Grafikleerde verilenn birçok değ
ğer burada kkullanılmış olup
o
şekil 13.20 de gössterilmiştir.
Şekil 133.13
En İnce
İ
Film Kalınlığının
K
n Değişim Grafikleri
G
kleri yatak kkarakteristikk numarası veya Somm
merfeld değiişkeni,
Tüm Raaımondi ve Boyd grafik
S, gibi bboyutsuz yaatak parametreleri verirr. Burada S, yatak karakkteristik num
marası olarrak
adlandırrılır.
S değeri hesaplanırken kullanılacak birimler; , ,
, ,
.
, ,
, ,
Görüldüğü gibi S daha önce anlatılan
;
nin ve ninkaresininfonksiyonudur. Grafikler
logaritmik skalada çizilmiş olup lineer (düzgün) kısmı 0 ila 0.01 arasındadır.
Şekil 13.18 ve 13.19 daki grafikler hazırlanırken yatağa yağ atmosferik basınçla sağlanıyor ve
akış miktarı ve kanallar göz önünde bulundurulmamıştır. Viskozite sabit kalıp, yatağa giriş ve
çıkış ortalama sıcaklığına sahiptir.
Şekil 13.14 ile şekil 13.19 da gösterilen herhangi bir yatağın performans değerleri L/D
oranının 0.25 den büyük herhangi değerleri için Raimondi ve Boys in verdiği aşağıdaki
İnterpolasyön denklemi kullanılarak elde edilmiştir.
1
1
1
8
1
1
1
4
1
2
4
1
4
1
1
24
1
1
3
1
2
2
1
4
12
Burada, y istenen ve L/D oranının ¼ den büyük olduğu performans değeridir. Ayrıca, sırasıyla
,
,
/
ve
/
yatağın L/D oranına karşılık gelen değerler olup sırasıyla ∞, 1,
dür.
Şekil 133.14
Sürttünme Kattsayısının D eğişkeni Grafiği
Şekil 133.15
Mak
ksimum Fillim Basıncıının Belirleendiği Graffikler
Şekil 133.16
Min
nimum Filim
m Kalınlığıının ho Old
duğu Yeri Belirleyen
B
G
Grafikler
Şekil 133.17 Mak
ksimum Fillim Basıncıının Olduğ
ğu ve Filimiin Kayboldduğu Yeri
Belirleyyen Grafikller
Şekil 133.18
Akışşkan Değişkenlerinin Grafiklerii
Şekil 133.19
Ken
nar Akışının
n Toplam A
Akışa Oran
nını Gösterren Grafikller
Şekil 133.20
Filim
min Basınçç Dağılımın
nı Gösteren Polar Gra
afik
Problem
m 3: Şelik 13.21
1
de görrülen kaym
malı yatağın boyu 1 inch
h, toleransı 00.0030 inch
h, muylu
çapı 2 innch olup raddyal yönde 1000 lb yükkü 3000 rpm
m de taşımaaktadır. SAE
E 20 yağı
kullanılmakta olup atmosferik
k basınçla yaağlama yapm
maktadır. Yağ
Y filimininn ortalama sıcaklığı
o
130 F ddır.
Raimonndi-Body grrafiklerini ku
ullanarak, m
minimum fillim kalınlığ
ğını, yatak süürtünmesin
ni,
filimin m
maksimum basıncını, açıları
a

, ve
ve toplam yağ debisinni bulunuz.
Kenardaan akan yağğ kadar yataağa sürekli yyağ katılmaktadır.
nler: D = 2 inch, L = 1 inch, c = 00.0015 inch, n = 3000 rpm,
r
W = 10000 lb, T = 130oF
Verilen
İstenen
nler: Raimonndi-Body grafiklerini
g
kkullanarak, minimum filim
f
kalınlığğını, yatak
sürtünm
mesini, filim
min maksimu
um basıncınnı, açıları 
, ve ve toplaam yağ debiisini,
yağlamaada kullanıllan ve dışarııya akan yaağ debi oran
nlarını bulun
nuz.
Şekil 133.21
Basiit Kaymalı Yatak
Çözüm:
Öncelikle verilenlerden yatak karakteristik numarasının hesaplanması gerekmektedir. Çünkü
bütün grafikler bu değere bağlı olarak hazırlanmıştır.
Burada; p = W/(LD)
1000
1 2
Şekil 13. 6 kullanılarak viskozite
3.6
1
0.0015
.
3.6
10 50
500
/
S = 0.16 ve L/D = 0.5 kullanılarak Şekil 13.13 den,
0.28 0.0015
.
.
0.28 ve buradan
Şekil 13.14 den, (R/c) =5 ; buradan;  =(5)(0.0015)/1 = 0.0075
Şekil 13.15 den, p/pmax = 0.31, buradan; pmax = 500/0.31 = 1613 psi
Şekil 13.16 den, o
Şekil 13.17 den,
Şekil 13.18 den,
Şekil 13.19 den,
ve
5.15
5.2 1 0.0015 50 1
.
0.83, buna göre yağın %83 inin sürekli yağlama yağına ilave edilmesi
gerekirken %17 si yatakta kalır.
NOTE: Burada sadece dengede olan ve radyal yükün hiç değişmediği bir problem
çözülmüştür. Gerçek sistemde örneğin krank milinde yükler çok hızlı bir şekilde çok büyük
değerlere ulaşabilmekte ve yağ filimi sıkıştırılmakta ve sonra tekrar yük azalmaktadır. Bu
durum çok az zaman aralıklarında olduğundan denge durumu söz konusu değildir. Buna
bazen sıkıştırılan filim davranışı da denmektedir. değişmektedir. Bu durum yağ filiminim
sıkıştırılarak çok incelmesine neden olur.
13.10 Y
YAĞLAYIICI TEMİN
Nİ
Hidrodiinamik yağllama analiziinde yataktaan sızan yağ
ğın sürekli yatağa
y
kazan
andırılması
gerekmeektedir. Bu nedenle değişik tasarım
mlar mevcu
uttur.
Yağ Haalkası: Şekill 13.22 de görüldüğü
g
ggibi milin 1.5 ila 2 katı çapında imaal edilmiş olup,
o
milin üzzerine serbeest olarak taakılır fakat m
mil ile döner. Mil dönerken, halka yağı alarak
k milin
üzerine taşır. Tecrüübeler gösteermiştir ki bbu yöntem efektif yağlaama için uyggundur.
Şekil 133.22
Yağğ Halkalı Yatak
Yağ Kaşşığı: Burada mile takılan kaşık şekklindeki parrça yağ tank
kından aldığğı yağı üst yağ
y
deposunna taşır. Yattakların üstü
üne gelecekk şekilde üstt yağ deposu
una açılmışş olan delikllerden
yerçekim
minin etkisiiyle akan yaağla yataklaar yağlanır.
h
eden
n (dönen) paarçalar küçü
ük bir yağ banyosunun içine hızla dalarak
Çarpmaa: Burada hareket
yağı yattaklara ve etrafa fırlatırr. Her tarafaa fırlayan bu
u yağla tüm
m yataklar vee piston silin
ndirleri
yağlanırr. Bu yöntem
m motorlarıın tasarlanddığı ilk yıllarrda kullanılmıştır.
nyosu: Bunna örnek Şek
kil 13.10 daa görülmekttedir. Şekild
de de görülddüğü gibi. Donen
D
Yağ Ban
parçanınn (milin, yaatağın) belli bir kısmı yyağ banyosu
unun içine daldırılmıştır
d
r. Bu durum
mda,
dönmeyyle birlikte yağ
y taneciklleri yatağın içine taşınaarak yağlam
ma gerçekleşştirilir. Fakaat
dönme hhızının artm
masıyla türbülansların ooluşması ve buna bağlı olarak sürtü
tünmelerin artması
a
kaçınılm
maz olur.
Yağ delliği ve Kanaalı: Şekil 13
3.23 de yağ deliği ve kaanalı görülm
mektedir. Yaağ kanalı yaağın
exsenel olarak dağıılımını sağlaamaktadır. Y
Yağ içeriyee grince ya yerçekimi
y
kkuvveti ya da
d
basınçlaa yatağın içiine dağılır. Genelde yaataklarda kaanal istenmeemektedir çüünkü kanalıın
olduğu bbölgede hiddrodinamik basınç sıfırra düşer. Bu
u durum şekil 13.24 de gösterilmiştir.
Burada yatak silinddir şeklinde bir kanal ille ikiye ayrıılmış olup her
h bir taraf ayrı ayrı L//D
oranına sahip olup,, her bir taraafın genişliğği kanal olm
mayan yatağ
ğın genişliğiinin yarısınd
dan
biraz azzdır.
Hidrodiinamik yağllamayı etkillemeyecek şşekilde, silin
ndir şeklind
de uygun birr kanalın
oluşturuulması bazı uygulamalaarda son derrece zor olaabilmektedirr.
Şekil 133.23
Exseenel Kanallı Yatak
Şekil 13
3.24
Silin
ndir Kanalllı Yatakta Basınç
B
Dağıılımı
mpası: Şekil 12.25 de görüldüğü ggibi kaymallı yatak yağlamalarındaa en çok pom
mpalı
Yağ Pom
yağlamaa sistemleri kullanılır. Motorlarda,
M
, krank şaftıının içine aççılmış olan ana yağ dağ
ğıtma
kanalınıın, her bir kaymalı
k
yataağın miline acılan delik
k ile birleştirilmesiyle, pompanın bastığı
b
yağ kayymalı yatakllara ulaştırıllmaktadır. K
Kaymalı yattağa ulaşan yağ öncelikkle yatak üzzerindeki
kanalı ddoldurur ve yatak içine dağılır.
Şekil 133.26
Kraank Milindeeki Yağ Deelikleri
13.11 IISI YAYIL
LIMI VE YAĞ
Y
FİLİM
Mİ SICAKL
LIĞININ DENGESİ
D
Denge ddurumunda,, kaymalı yaatakta üretillen ısının taamamı dışarrıya taşınır. Bu durumd
da yağın
o
o
sıcaklığğı istenilen düzeyde
d
tutu
ulur. Geneldde yağlamaa yağının sıccaklığı 71 C (160 F)
civarlarrında tutulm
maya çalışılırr. Yağ sıcakklığının 93oC ila 121oC (200oF ila 250oF) arassında
olması ddurumunda petrol menşeli yağlarınn yağlama özelliklerind
ö
de önemli ooranda azalm
malar
görülür.. Yağların yağlama
y
özeelliklerinin aazalması needeniyle kay
ymalı yatakl
klarda hasar
oluşmayya başlar. (H
Hatırlatma; maksimum
m yağ filimi sıcaklığı yaağın averaj ssıcaklığının
n çok
üzerindee olabilir).
Kaymallı yatakta kaaybolan eneerji (ğüç) süürtünme mom
menti ve şaftın dönme hızından
hesaplannır. Bu kayııp gücün birr kısmı isi iiletim yoluy
yla yataktan diğer makiine parçalarrına
aktarılırrken, önemlli bir kismı da
d ısı olarakk belli bir debiyle
d
ak
kan ve bellii bir özgül ısı
(ısı kapaasitesi çarpıı yoğunluk)) olan yağ taarafından yaataktan uzak
klaştırılır. PPetrol menşeeli
yağlardaa
1.36
6
veya
110
.
Yağ sıcaklığının ısııl dengesi yataktan
y
çevvreye aktarıllan ısıya da bağlıdır. Y
Yataklar
tasarlanndıktan sonrra, deneysel sıcaklık ölççümleri yap
pılarak yatağ
ğın fazla ısıınıp ısınmad
dığı
kontrol edilmelidirr. Kaba bir yaklaşımla
y
aaşağıdaki deenklem kulllanılır.
13
14
H : Transferr edilen ısı (watt)
C
C: Birleştiriilmiş (işınım
mve taşinim
m) ısı transfeer katsayısı (watt/(saat m2oC))
A
A: Yatağın yüzey
y
alanıı (m2)
to: Yatağın (yağ filminiin) ortalamaa sıcaklığı (oC)
ta: Yatak etrrafındaki haava sıcaklığğı (oC)
Tablo 13.1 de C kaatsayısı bazıı koşullar iççin verilmişttir. Alan, şeekil 12.22 dee görülen biir yatak
için gennelde 20DL olarak alınaabilir.
Tablo 113.1
Değerleeri
Şekiil 13.22 dek
ki Gibi Yattak Tipleri İçin Isı Tra
ansfer Katssayısının Kabaca
K
13.12 Y
YATAK MALZEME
M
ELERİ
Yeteri kkadar basmaa mukavemeetine sahip ve düzgün yüzeyli
y
mettaller kalın ffilim yağlam
masında
yatak m
malzemesi ollarak kullan
nılabilirler. Ö
Örneğin çellik, yatak malzemesi
m
ollarak kullan
nılabilir
fakat haareketin başlangıcı ve bitişi
b
sırasınnda kaymalıı yatakta incce filim ve kkarışık film
yağlamaası oluşur, bu
b durumdaa yatak ile m
mil yüzeylerrinde temasttan dolayı bbir birine
kaynam
malar meydaana gelir. Bö
öylece oluşaan herhangi bir metal parçası,
p
eğerr yağ filmi
bozarak
kalınlığından daha kalınsa mill ya da yatakk veya her ikisinin
i
de yüzeylerini
y
kullanılmaz hale geetirebilir. Eğ
ğer yatak m
malzemesi yu
umuşak bir malzemedeen imal edillirse bu
sert parççacıklar yattak malzemeesinin içinee gömülerek
k mile zarar vermeleri eengellenir. Aşağıda
A
yatak m
malzemelerinnde aranan önemli
ö
özelllikler sıralaanmıştır.
1. M
Mekanik özzellikler. Dü
üşük elastikk modülü vee düşük plasstik şekil değ
eğiştirme özelliği
ssaftın eğilm
mesinden ve düzgün yerrleştirilemem
mesinden dolayı
d
oluşann bölgesel
bbasınçların giderilmesiinde, yatak m
malzemesin
nin yumuşakk olması, yaabancı madd
delerin
yyatak malzeemesinin içiine gömülm
mesine müsaaade ederek milin yüzeeyinin
bbozulmamaasını, düşük kayma geriilmesi, yüzeey pürüzlüklerinin kısaa sürede
ddüzelmesinni ve aynı zaamanda yükksek yorulma direncine ve basma ggerilmesinee sahip
oolması yataağa gelen yü
ükleri güvennilir olarak taşımasını
t
sağlar.
s
2. Isı özellikleri. Isı iletim katsayısı, ısının yataktan atılmasında, milin dönmeye başladığı
anlarda, yatakla temas halindedir ve ısı temas yüzeylerinden geçerek yataktan
uzaklaştırılır. Mil dönmeye başladığında ise oluşan yağ filmi ve yatak elemanı
üzerinden uzaklaştırılır. Herhangi bir şekilde mil ile yatakta oluşan ısıl genleşmeler
sonucunda, yatakla milin sıkışmasına engel olmak için yatak, mil ve yatak
malzemesinin ısıl genişleme katsayıları da bir birine yakın olmalıdır.
3. Metalürjik özellikleri. Yatak malzemesi mil malzemesi ile kaynamaya ve yüzey
tutmasına karşı dayanıklı olmalıdır. Yani mil ve yatak malzemeleri bir birine kolayca
kaynamamalıdır.
4. Kimyasal özellikleri. Yağlama sırasında oluşan oksitler veya dışarıdan gelen yabancı
etkenler sonucunda mil ve yatak malzemeleri korozyona karşı dayanıklı olmalı.
En çok kullanılan yatak malzemesi babbitts (kalay esaslı) malzemelerdir. Bunlar bir kaç
guruba ayrılıp; teneke temelli olanlar (%89 Sn, %8 Pb, %3 Cu ve diğerleri), kurşun temelli
olanlar ( %75 Pb, %15 Sb, %10 Sn) ve bakır temelli olanlar (büyük bir kısmi bakırdır. Ayrıca,
bakır kurşun, teneke bronz, alemiyon ve bronz da kullanılır. Bunlarla birlikte, gümüşte yaygın
olarak kullanılan yatak malzemeleridir. Yukarıdaki malzemeler yumuşaklıkları nedeniyle
yabancı parçacıkları içine almakta iyi olmalarına karşılık, yorulmaya ve basmaya karşı çok
dayanımlı olmadıklarından 121oC (250oF) üzerindeki sıcaklıklarda kullanılmaları tavsiye
edilmez.
Yatak maddesi çelik taşıyıcı zarfın üzerine, genel kullanım için 0.5 mm (0.02 inch)
kalınlığında ve motorlarda ise 0.13 mm (0.005 inch) kalınlığında dökülür. Bu kalınlıklar
yorulma ya karşı en uygun kalınlıklar olarak ortaya çıkmıştır. Yatağın çelik zarfının
hareketleri (deformasyonu) yatak malzemesinin kalınlığından bağımsızdır. Bazen yumuşak
yatak malzemesi (babbitt) çok ince (yaklaşık 0.025 mm veya 0.001 inch) kalınlığında başka
bir metal ile desteklenerek yatağın yorulma direnci daha da artırılabilmektedir.
Plastik ve diğer elastik maddeler de bazı uygulamalarda, örneğin gemi şaftlarının (pervane
Şaftının) yaltaklanmasında kullanılmaktadır. Burada, plastik yataklar genelde bir koruyucu
gövdenin içine monte edilmiş ve oluklu olarak imal edilmişlerdir. Su bu yataklardan akarak
hem yatağın yağlanmasını hem de yatağın kumlardan temizlenmesini sağlar.
13.13 HİDRODİNAMİK YATAK TASARIMI
Daha önce basit bir hidrodinamik yatağın hesaplamaları problem 3 de yapıldı. Normalde
kaymalı yatak tasarımı şu ana kadar verilen bilgileri ve bundan sonra verilecek bilgileri de
içeren daha kapsamlı hesaplamalar gerektirir. Burada deneye dayalı formüller ve grafikler
kullanılarak yatak tasarımı anlatılmaktadır. Literatür araştırmasıyla daha detaylı olarak
tasarım bilgileri elde edilebilir.
Birim Y
Yükleme: Taablo 13.2 dee uygulandııkları yerlerre göre yatak
klarda geneelde seçilen birim
yükler vverilmekteddir. Motor krrank mili yaataklarına kısa
k sürede olsa
o uygulannan maksim
mum yük
normaldde uygulanaanın geneldee 10 katı kaadardır. Bud
da yatak basıncının aynnı oranda arttması
demektiir.
T
Tablo 13.2
Uygulan
ndığı Yere Göre Yata
ak Birim Yü
ükleri
L/D Oranı: Modern maakinalarda L
L/D oranı 0..25 ila 0.75 arasında deeğişmekte olup,
Yatak L
daha eskki makinalaarda bu oran
n 1.0 civarınndadır. Büyük oranlar yatağın
y
boyyunu uzatacaağından,
yatak keenarlarındann sızan yağ azalır ve yaağ kullanım
mı düşer fakaat yağın ısınnması daha fazla
olur. K
Kısa yataklarr ise şaftın eğilmesinde
e
en ve uygun
n yerleştirilm
mesinden dooğan etkilerrden
fazla etkkilenmezlerr. Genelde şaft
ş çapı millin eğilmeyee karşı olan
n direnci gözz önüne alın
narak
belirlennirken, yatakk boyu yatağ
ğın kapasiteesi (taşıyacaağı yük) gözz önüne alınnarak belirleenir.
Kabul E
Edilebilir ho Kalınlığı: En az (minnimum) kabul edilebilirr filim kalınnlığı, yüzey
pürüzlüüğüne bağlıddır. Minimu
um filim kallınlığı hesab
bı için birçok ampirik ((deneysel) formül
fo
mevcut olup, aşağıda Trumpleer’in önerdiğği formül veerilmiştir.
≧ 0.0002
0.00004 veya
≧ 0.005
0.00004 15
Bu denkklemler yükke etki eden uygun bir ggüvenlik kaatsayısı ile kullanılmalı
k
ıdır. Trumpller
düzgün yükler için güvenlik katsayısını SF = 2 önerm
mektedir. Bunlarla
B
birllikte, denkleem 15
sadece m
maksimum yüzey pürü
üzlülüğününn 0.005 mm (0,0002 incch) i geçmeddiği ve iyi
geometrrik düzgünlüğe sahip yataklarda
y
ku
kullanılır.
Motor yatakları genelde hızlı değişen ve çok kısa süreli maksimum değerlere ulaşan yüklere
maruz kalırlar. Kaymalı yataktaki denge durumunun maksimum yükte olduğu kabul edilerek
hesaplar yapılır. Hesaplanan filim kalınlığı gerçek filim kalınlığının üçte biri kadar bir
değerdedir. Denklem 15 kullanılırken bu mutlaka göz önüne alınması gereken bir durumdur.
Gerçekte bu durum için sıkıştırılabilen filim davranışı göz önüne alınmalıdır. Bu durum
burada incelenmeyecektir.
Tolerans Oranı (c/R veya 2c/D): Mil çapı 25 mm den 150 mm ye kadar olan miller için, iyi
tasarlanmış yataklarda bu oran 0.001 olarak alınır. Genel tasarımlar için 0.002 ve daha kötü
tasarımlar içi se 0.004 olarak alınabilir. Genelde bu oran tasarımcı tarafından belirlenir.
Aşağıda hidrodinamik yatak tasarımı yapılırken göz önüne alınacak önemli maddeler
sıralanmıştır.
1. Minimum yağ filmi kalınlığı kalın-filim yağlamasını oluşturacak kalınlıkta olmalıdır.
Denklem 15 i kullanırken yük değişimini ve yüzey pürüzlüğünü hesaba katmak
gerekir.
2. Uygun bir filim kalınlığında en düşük sürtünme olması sağlanmalıdır. Tasarımda,
şekil 13.13 deki uygun alanda kalınmalıdır.
3. Mutlaka yeteri kadar debide, temizlikte ve uygun sıcaklıkta olan yağın yatağın
girişinde her zaman hazır olması gerekir. Bu durum pompalı sistem ve yağ soğutucu
gerektirebilir.
4. Yağın maksimum sıcaklığı kabul edilebilir değerlerden (genelde 121oC veya 250oF)
az olmalıdır.
5. Yağ yatak boyunda uygun bir şekilde dağılmalıdır. Bu durum yatağa kanal açılmasını
gerektiriyor olabilir. Eğer yatağa kanal açılacaksa, kanalın maksimum basıncın
oluşacağı bölgeden uzak tutulması gerekir.
6. Yatak için, çalışma sıcaklığında gerekli direnci sağlayacak, yeteri kadar elastikliğe ve
korozyona karşı dayanıma sahip malzeme seçilmelidir.
7. Tasarım, milin eğilmesinden ve düzgün olmayan yerleşmeden gelecek uygun olmayan
yükleri karşılayabilmelidir. Bunu yapamaz ise, yatak zarar görebilir.
8. Çalışmaya başlarken ve dururken yatağa gelen yükler hesaplanmalı ve kontrol
edilmelidir. Yatak basıncı her iki durumda da 2 Mpa veya 300 psi değerinin altında
kalmalıdır. Eğer düşük hızda uzun süre kalınıyor ise, ince-filim yağlaması göz önünde
bulundurulmalıdır.
9. Kabul edilebilir tolerans ve yağ viskozitesi için tasarımın uygun olduğundan emin
olunmalıdır. Çalışma toleransı ısıl genleşme ve buna bağlı aşınma göz önüne alınarak
kontrol edilmelidir. Yağ sıcaklığı ve buna bağlı olarak viskozite değişimi ısıl
faktörlerden etkilenerek yağın zamanla değişmesine neden olabilir. Kullanıcı bazen
hesapladığından bir derece daha kalın yağ kullanabilir.
Problem
m 4: Şekildde görülen buhar türbinii kaymalı yatağı 1800 rpm
r hızla ddönerken 17 kN yük
taşımakktadır. Şaftınn çapı 150 mm
m olarak vverilmiştir. Yağlayıcı olarak
o
SAE 10 yağı seççilmiş
o
olup, yaağ filminin sıcaklığı
s
82
2 C de ve yaağ pompa ile basılmakttadır. Uygunn yatak boy
yunu ve
toleranssını hesaplayyın. Ayrıca sürtünme kkatsayısını, sürtünmedeen doğan güüç kaybını, yağın
y
giriş ve çıkış debisiini ve yatak
k boyunca yyağ sıcaklığıını bulunuz..
Verilen
nler: n = 18800 rpm, W = 17 kN, D = 150 mm,, Yağ SAE 10
1 ve sıcaklılık 82oC
İstenen
nler: L = ? 

sürtün
nmeden doğğan güç kayybını, yağın giriş ve çıkkış debisini, ve
yatak booyunca yağ sıcaklığını bulunuz.
Şekil 133.26
Prob
blem 4 İçin
n Verilen K
Kaymalı Ya
atak
Çözüm:
1. T
Türbin yataakları için taablo 13.2 dee yatak basııncı 1Mpa dan
d 2 Mpa a kadar olan
n bir
aaralıkta verrilmiştir. p = 1.6 Mpa sseçildi.
17000
150
B
Bu değer L = 75 mm olarak
o
alınsıın.
1.6
.
L
L/D = 75/1550= 1/2 Bu
u oran Raim
mondi-Boyd
d grafiklerin
ni kullanmakk için uygun
ndur. Bu
oorana göre yatak
y
basınccı yeniden hhesaplanırsaa;
17000
1
.
0.15
50 0.075
2. Şekil 13.13 den L/D = 1/2 için uyggun yatak taasarım aralıığı S = 0.0337 den S = 0.35
0 e
kkadardır. Hesaplar
H
için
n S = 0.037 aalınsın.
Şekil 13.6 dan
d SAE 10
0 yağı için 882oC deki viiskozite 
 6.3 mPa.s dır.
0.037
75
6.3
1
10 . 30
1.5
511 10 .
c/R = 0.0
00184
E
Eğer S = 0.335 alınır isee,
006
c = 0.00448 mm vee c/R = 0.00
G
Görüldüğü üzere S = 0.35
0 için hessaplanan tollerans oranı 0.001 den az olup, iyi bir
yyatak tasarımı için isten
nilen koşuluu sağlamakttadır.
3. R
Radyal doğğrultudaki uy
ygun tolerannsın ne oldu
uğuna kararr vermeden önce,
, , , değerlerri c fonksiyyonu olarak uygun alanıın her iki taarafına doğrru
hhesaplayalım
m. Tablo 13
3.3 hesaplam
malardan vee önceki graafiklerden eelde edilirkeen, Şekil
13.27 ise heesaplanan taablodan elde
de edilmiştirr.
Tablo 113.3
Prob
blem 4 ün c ye Göre D
Değerleri
Ş
Şekil 13.277
, , ,
, , , nin c ile Değişimi
D
Sabit)
4. Şekil 13.27 gösteriyor ki boşluk c nin 0.04 mm
m ila 0.15 mm
m arasınddaki değerleer için
bbir operasyoon bölgesi elde
e edilir. F
Fakat bu deenklem 15 ille kontrol eddilmelidir
≧ 0.00
05
0.0000
04 150
.
B
Bu değeri hesaplanan
h
en
e küçük fillim kalınlığ
ğı ile karşılaştıralım. Buurada emniy
yet
kkatsayısı 2 olarak ve en
n kötü koşuul için c = 0..15 mm alın
nır.
75
0.15
Şekil1
13.13den; 6.3 10 30
1.511 10 2
0.06
.
.
B
Bu değer fillm kalınlığıı olan 0.0111mm değerin
nden daha küçüktür.
k
B
Bununla birliikte
bbaşlangıçta yatak için kabul
k
edilenn sıcaklık ço
ok gerçekçii değildir. G
Genelde yük
ksek
ddebide akann yağın etkisiyle, yatakk sıcaklığı verilenden
v
daha düşük oolur buda daaha
kküçük yatakk toleransı verir.
v
Daha sonra, yatağ
ğın aşınmassı ile daha kkalın yağ ku
ullanılır.
o
Ö
Örneğin. SA
AE 20 yaği 82 C de, c = 0.15 mm ve 17 kN yük
y taşımasıı durumund
da en
iince filim kalınlığı
k
hesaplan
nır. Buda 0.0
011 den büyyüktür.
0.012
5. B
Bu noktadaa yatak için tolerans
t
karrarı verilebiilir. Eğer yaatak boşluğuu 0.05 mm ila
i 0.07
m
mm aralığınnda seçilir ise, yatak çaalışma koşulları en iyi bölgede
b
kallsa bile yataakta
aaşınmalar olur.
o
Boşluğ
ğu biraz dahha artırıp 0.0
05 mm ila 0.09 mm araasına çekersek, daha
uucuza yatakkların imal edilmesi
e
müümkün olur. Eğer boşlu
uk biraz dahha artırılıp 0.08
0 mm
ila 0.11mm arasına çekilir ise, yatak sürtünmeleri azalır buna bağlı olarak da yatak
sıcaklığı düşer.
6. Yağlama yağı debisi Şekil 13.27 de görülmektedir. Yağlama yağı atmosfer basıncında
ve yatağın girişinde her zaman hazır durumdadır. Yağ pompası yatağa sürekli olarak
miktar kadar basınçlı yağı basmaktadır. Basınçlı yağ kullanılması,
yataktan sızan
yatağa gereğinden fazla yağın basılmasına neden olur ve de birim miktardaki yağın
yataktan taşıdığı ısı azalır.
Şekildeki yatakta kalan ve yataktan dışarıya akan yağ debisi arasındaki fark yatak
boşluğu ile pek değişmez.
Belli bir toleransla imal edilen yatağa yüksek duyarlılıkla basılan yağ debisinin,
basıncındaki değişmeler takip edilerek, yatakta oluşan aşınmalar belirlenebilir.
7. Sürtünme sonucu oluşan güç kaybı Tablo 13.3 de veya şekil 13.27 de verilen herhangi
bir c değeri için hesaplanır. Şüphesiz en büyük kayıp, boşluğun en az olduğu durum
için söz konusu olur. Hesabı c = 0.04 mm tolerans için yaparsak,
2
17000 0.0053
0.15
2
9550
6.76
9550
6.76 1800
9550
1.27
8. Kayıp gücün (1.27 kW) tamamının ısı enerjisine dönüştüğünü ve bu ısının yatağa
atmosfer basıncında belli bir debiyle giren yağ tarafından yataktan taşındığını kabul
edersek. Yağın ısınması şöyle hesaplanır.
∆
∆
∆
21.5
1270
10 1.36
10
43.4
9. Yağın yatağa giriş sıcaklığını 60 oC kabul edersek, çıkış sıcaklığı 103.4 oC olur ki bu
değer sıcaklık limiti olan 121oC limite çok yakın bir değerdir. Eğer yatak boşluğunu
0.05 mm ye çıkartırsak, yağ debisini artması ve sürtünme kuvvetlerinin azalması
sonucu, yağ çıkış sıcaklığının çok fazla düşeceğini hesaplarız. Bunlarla birlikte bu
değerler atmosfer basınçlı yağ için olup, gerçekte yağın pompa ile basılıyor
olmasından dolayı, yatağa daha fazla yağ girmiş olur.
Yatak boyu, L = 75 mm
Radyal yatak boşluğu, c = 0.05mm ila 0.07 mm
Kayıp Güç, P = 1.18 kW ila 0.99 kW
Yağ debisi,
/ ila 52100
/
o
o
Yağ sıcaklığı değişimi, ∆ = 27.3 C ila 13.9 C
13.14
KARIŞIK YAĞLAMA
Karışık yağlama konsepti şekil 13.2b de gösterilmiş olup sürtünme katsayısı / grafiği
ise şekil 13.4 de verilmiştir. Karışık yağlamada yatak yüzeyleri çok düzgün dahi olsa,
metal- metal teması toplam yatak yüzeyinin çok az bir yüzdesidir. Bunun anlamı şudur,
bölgesel temas yerlerinde kısa süreli çok fazla basınç ve sıcaklık oluşmaktadır. Bu
bölgeler herhangi bir şekilde korunmaz iseler, sürtünme soncunda yataklar kullanılamaz
hale gelirler. Böyle durumlarda yatak yüzeylerinde bazı yağlayıcılar veya yağlayıcı
özelliği olan katılar, örneğin, yağ, molibden disülfit, grafit ve gres gibi kullanılarak
yağlayıcı bir yüzeyin oluşması sağlanır. Bu oluşan filimin kayma direnci az olduğundan
yük altında kesilir ve oluşan sert yüzeyleri de ortadan kaldırır. Fakat hemen arkasında yeni
bir filim tabakası takip eder. Bu filim tabakası yatağa gelen yükün az bir kısmını taşırken,
yükün büyük kısmı yine hidrodinamik filim tarafından taşınır.
Karışık yağlama genelde yatakların imalat tekniklerinin değiştirilmesiyle geliştirilebilirler.
Sinterlenmiş yataklar buna genel bir örnektir. Bu yataklar genelde bakır, teneke gibi metal
tozlarının basınç altında sinterlenmesi ile elde edilir ve daha sonra her iki metalin ergime
sıcaklıklarının ortasına kadar ısıtılırlar porost bir yapıya kavuşturulur. Daha sonra bu
yataklar kullanılmadan önce yağ banyosuna daldırılırlar porost yapı sayesinde içlerine yağ
emdirilir. Kullanım sırasında, yatağa emdirilmiş yağ basınç altında iken yatağın
yüzeylerine yayılarak yağlama sağlar ve yük kalkınca tekrar yatak tarafından emilir.
Bazı metaller (grafit) ve plastiklerin (teflon) doğal yapıları gereği sürtünme katsayıları
düşüktür ve bu metallerden düzgün yüzeyli yataklar direk olarak üretilebilir. Bazı
plastikler, örneğin naylon ve teflon, herhangi bir katkı maddesi kullanılmadan orta
derecenin altındaki yükler için yatak malzemesi olarak kullanılmaktadırlar. Plastik yatak
malzemeleri için iki önemli sorun vardır: 1) Malzemenin fazla yük altında akması, 2) ısı
transfer katsayılarının düşük olması nedeni ile fazla ısınırlar. Bu iki nedenden dolayı
plastik malzemeler endüstriyel uygulamalarda pek kullanılmazlar.
Bunlara karşın, karışık yağlama, tüm dişlilerde çeşitlerinde, silindirin içindeki piston
hareketinde ve bir biri üzerinde kayan diğer makine parçalarında (rulmanlarda, kızaklı
yataklarda) karışık yağlamam söz konusu olur.
Poroost metal yaataklar geneelde basınç, zaman ve hıza
h veya PV faktörünee bağlı olaraak
tasaarlanırlar. Verilen bir sü
ürtünme kattsayısın karşşılık, PV fakktörü birim yatak alanıında
oluşşan sıcaklığaa orantılıdırr. Maksimum
m PV değerri 50000 (pssi x fps) porrost metal yataklar
y
için kullanılır. Uzun
U
zaman
n yüksek sıccaklıkta yad
da yüksek PV
P değerindde çalıştırılaan
yataaklara yağ illave edilmelidir. Yağ illavesi kılcall burularla ya
y da greslikkle yapılabiilir. PV
değeeri yarıya inndirilmesi durumunda,
d
uzun bir ku
ullanma zam
manı için heerhangi bir
yağllamaya gereek kalmaz. Tablo
T
13.4 de porost yataklar için gerekli değğerler verilm
miştir.
Bu yyataklarla kullanılan
k
millerin
m
mutllaka sertleşttirilmesi gerrekmektedirr. Tablo 13..5 de ise
metaal olmayan yatak malzemelerine aait değerler bulunmaktaadır.
Tab
blo 13.4
Karışık
k Yağlamalıı Porost Ya
atakların Çalışma
Ç
Ko şulları
Tab
blo 13.5
Karışık
k Yağlamalıı Metal Olm
mayan Yatakların Çaalışma Koşu
ulları
13.15 E
EKSENEL
L YATAK
Tüm döönen şaftlar,, örneğin kraank şaftı, geemi mili ve diğerleri (şşekil 13.1 dee görülmekttedir)
şaftın exxsenel yönüünde yataklaanmalıdır. B
Bazı durumllarda eksenel yük ayrı bbir eksenel flange
tarafınddan taşınmakktadır. Ekseenel yataklaarda, kaymaalı yataklard
da olduğu giibi hidrodin
namik
yağlamaanın gerektiirdiği bir yaatak iç tırmaanması söz konusu
k
değildir. Fakat hafif yükleerde sınır
ve karışşık yağlamaa mevcuttur..
Eğer şaffta gelen yüük büyük deeğerlerde isee Şekil 13.2
28 de görüld
düğü gibi biir eksenel yaatak
kullanılır. Yağlamaa, dönmektee olan yatakk elemanının
n yağa kazaandırdığı meerkezkaç ku
uvvetiyle
yağın ekksenel yatakk elemanlarrı arasından dışarıya do
oğru savrulm
masıyla sağllanır. Yağın
n yatak
içinde silindirik olaarak sürükleenmesi sonuucunda, yataak içi tırman
nması olayıı, kullanılan
n sabit
pet sayıısına da bağğlı olarak geerçekleşir. Ş
Şekil 13.3 deeki kaymalıı yatakta oluuşan yatak içi
i
tırmanm
ma hareketinnin aynısı bu
uraya uygullanabilir.
Şekil 133.28
Tipiik Bir Ekseenel Yatak
p olabilir
Şekil 133.28 de görüülen eksenel yatakta, peetler belli bir sabit köşee kırma acıllarına sahip
veya peetler belli birr açıda bellii bir pivot eetrafında dön
ndürülerek monte edilm
miş olabilir veya
onlar kıısmi olarak sabitlenmişş ve bir birleerine karşı belli
b
acılarda döndürülm
müş olabilirrler.
Eğer peetlerin köşelleri sabit birr açı ile kesiilmiş ise, bu
u yatakta hid
drodinamikk yağlama saadece
me yönündee oluşur.
bir dönm
Problem
m 5: Şekildde boyutları verilen bir ppiston ve siilindir sistem
minde silinddir pistonun
n içinde
o
hareket etmektedir. Piston silin
ndir cidarlaarına değmeyip pistonlaa silindir araasında 30 C de
k hızla harekket ettirmek
k için gerek
kli olan kuvvveti bulunuzz.
SAE 400 yağı. Pistoonu 1 m/s lik
Verilen
nler: Şekildeeki boyutlarr, 30 oC de SAE 40 yaağı, piston hızı
h = 1 m/s
İstenen
n: F = ?
Çözüm:
Kayma gerilmesinii bulalım:
Δ
Δ
BuradaaSAE40yağğının30 Cdekıviskozzitesi:η
0.25
0
.
Δ
Δ
1
.
0.00025
Sürtünm
me Kuvveti::
100
00
0.14 0.011
0
.
Pistona uygulanmaası gereken kuvvet
k
sürtüünme kuvveetine eşittir.
Problem
m 6: Şekildde görüldüğü
ü gibi iç içee iki kap bullunmakta ollup dıştaki kkabın içi yağ ile
dolduruulmuştur. İçtteki kaba 2.5 Nm lik dööndürme mo
omenti uygu
ulandığındaa içteki kap n=800
dev/d hıızla dönmekktedir. İki kap
k arasındaa toplam 0.8
8 mm boşluk
k olup içtekki kap dıştak
kinin
tam merrkezine yerlleştirilmiştirr. Yağın visskozitesini bulunuz?
b
Verilen
nler: M = 2..5 Nm, n= 800
8 dev/d, Δ
Δr
İstenen
n: 

Çözüm:
0.4mm
m , L = 110
0 mm ve D = 110 mm
Δ
Δ
2
120Δ
3.14
3
2.5
.
2
.
30Δ 2
2
0.11
1 800 00.11
120 0.0004
NOTE: cp (centipooise) ye çeviirmek isteniirse 1 cp = 1 mPa.s
.
Problem
m: 7 Şekildde görüldüğü
ü gibi biri saabit diğeri 1200
1
dev/d ile dönen ikki disk arasıında
0.13 mm
m lik boşlukk mevcutturr. 240 mm ççapındaki diiskler bir yaağ kabına daaldırılmış ollup
dönmennin etkisiylee yağın iki disk
d arasını ttamamen do
oldurmaktadır. a) Diskke uygulanm
ması
gerekenn döndürme momentini bulunuz? bb) Yağın visskozitesinin
n 40 mPa.s oolduğu kabu
ulüyle,
ortaya ççıkan ısı neddir?
Verilen
nler: n = 12200 dev/d, h = 0.13 mm
m, D = 240 mm,
m 40 mPa.s
İstenen
nler: M ?, İsi kaybı = ?
Çözüm:
a)
60
2
0.04
30
2
3.14 120
00 0.12
60 0.00
0013
.
30
15
b)
30
.
12
2.58 3.14 1200
1
30
.