triboloji - Erzurum Teknik Üniversitesi

Transkript

TRİBOLOJİ
TRİBOLOJİ
Prof. Dr. İrfan KAYMAZ
Erzurum Teknik Üniversitesi
Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi
Makine Mühendisliği Bölümü
Giriş
TRİBOLOJİ
Bu bölüm sonunda:
 Tribolojinin temel esaslarını
 Sürtünme çeşitlerini
 Kuru Sürtünme
 Sınır Sürtünmesi
 Sıvı Sürtünmesi
 Yuvarlanma Sürtünmesi
 Aşınma mekanizmalarını
 Yağlayıcı çeşitlerini ve Özelliklerini
 Viskozite kavramı
 Petroff Denklemini
öğrenmiş olacaksınız…
Triboloji
TRİBOLOJİ
Sürtünme:
• Temas eden ve izafi harekette bulunan iki makine elamanın temas
yüzeyinde ortaya çıkar
• Buna bağlı olarak sıcaklık yükselişi ve ısınma, aşınma ve enerji kaybı
oluşur.
Alınabilecek en yaygın tedbir:
Bağıl hareket eden yüzeyler arasına bir yağlayıcı konulmasıdır
TRİBOLOJİ:
Sürtünme, aşınma ve yağlama ve bunlarla ilgili fiziksel olayları
inceleyen bilim dalıdır.
Tribolojinin tarihçesi
TRİBOLOJİ
• M.Ö 6000 yılında yağlayıcının (zift)
kullanıldığına dair deliler vardır.
• 100.000 yıl önce ateşin yakılması
• M.Ö 2400 Ti’nin heykelinin taşınması
• Sürtünme üzerine ilk sistematik
araştırma. Leonardo da vinci (14521519).
• Akan ortamın iç sürtünmesinin
viskosite olarak tanımlanması.
Newton_1687
• Sürtünme kuvvetinin normal kuvvetle
orantılı olduğu. Guillaume Amontons1699)
• Sürtünmenin analitik tanımlanması.
Euler_1750.
TRİBOLOJİ
• Sürtünme kuvvetinin normal kuvvetle
orantılı olduğu. Coulomb_1785.
• Sürtünme ve aşınma ölçümlerinin
yapılması ve farklı malzemeler için
sürtünme katsayısı listesi. George
Rennie_1825
• Yağlayıcılara göre aşınma. Charles
Hatchett_1803.
• Viskositenin tanımlanması ve
kullanılması. Navier_1822
• Navier ile birlikte hareket denklemi ve
hidrodinamiğin temelleri.
Strokes_1845.
• Kayma sürtünmesinin fiziksel
kanunları. Rudolf Herts_1881.
TRİBOLOJİ
• Kaymalı yataklarda hidrodinamik
basıncın tespiti. Tower_1883.
• Kaymalı yataklar için sürtünme
kanunları. Petrow_1883.
• Hidrodinamik etkide matematiksel
gelişim. Reynolds_1885.
• Sürtünme ölçümleri ve hidrodinamik
etki, Stribeck eğrisi. Stribeck_1902
• Triboloji kavramı_1966
TRİBOLOJİ
Tribolojik Sitem
TRİBOLOJİK SİSTEMDE ENERJİ DENGESİ
YATAK:
Bir elemanın veya parçanın diğerine göre bağıl hareketine yardımcı
olan ve parçaları bu harekete uygun bir şekilde konumlandıran
düzenek veya makine elamanıdır.
Tribolojik Sitem
TRİBOLOJİ
YATAK:
Bir elemanın veya parçanın diğerine göre bağıl hareketine yardımcı
olan ve parçaları bu harekete uygun bir şekilde konumlandıran
düzenek veya makine elamanıdır.
Sürtünme
TRİBOLOJİ
Sürtünme, birbiriyle izafi hareket yapan iki katı yüzeyin harekete ya
da hareketin ihtimaline göstermiş oldukları dirençtir.
Ne kadar hassas işlenmiş ve parlatılmış olursa olsun iki yüzey
birbirine temas ettiğinde, gerçek temas pürüzlerin birbirlerine
dokunduğu noktalarda oluşur. Bu durumda yüzeye etki eden yük
sadece yüzeylerin birbirine temas ettiği noktalardan desteklenir ve
yüzey alanın küçük bir kısmı yükü taşır.
Sürtünme
TRİBOLOJİ
En genel olarak:
• Kuru,
• Sıvı,
• Yarı-sıvı sürtünme
• ve Kayma-Yuvarlanmalı Sürtünme olarak sınıflandırılabilir.
Kuru Sürtünme
TRİBOLOJİ
Bağıl hareket yapan iki kuru parça
temas yüzeylerinde meydana gelen
sürtünme türü olup birbirleri
üzerinden
yüzey
pürüzleri
üzerinden kayarlar.
Kuru Sürtünme Modeli:
Coulomb-Amontons kanunu dikkate
alınarak
hareket
ters
doğan
sürtünme kuvveti:
TRİBOLOJİ
Kuru Sürtünme
W ağırlığındaki bir cisme F kuvveti
uygulandığında iki durum ortaya çıkar:
I.
Cisimler hareket halinde değildir
ancak statik veya durgun sürtünme
olarak tanımlanan direnç oluşur.
Bu durumda 𝐹𝑠 = 𝐹
II.
F kuvvetinin etkisinde yüzeyler kayar
ve kinematik sürtünme ortaya çıkar.
Bu durumda 𝐹𝑠 < 𝐹
TRİBOLOJİ
Kuru Sürtünme
Başlangıçta çok düşük yük seviyelerinde pürüzler temas ettikleri
noktalarda elastik deformasyona uğrarlar. Yük arttıkça plastik
deformasyon oluşur. Her biri pürüzün yüzey boyunca birleşme
bölgeleri oluşturacak şekilde plastik deformasyona uğraması halinde
yüzeye etki eden toplam yük;
Fn=aσa
a=Gerçek temas alanı
σa=Basma akma gerilmesi
Fn iki kat artarsa, a’da iki kat artar. Yüzeylerden biri diğeri üzerinde
kaydırılma istenirse pürüzlerde buna ters kayma gerilmesi oluşur.
F=aτa
TRİBOLOJİ
Kuru Sürtünme
Temas bölgelerinde meydana gelen plastik deformasyon sonucu,
pürüzlerin uçları ezilir. Temas alanı boyunca atom-atom teması
oluşur. Sonuç olarak birleşme noktaları ancak τa kadar kayma
gerilmesine dayanabilir. Buda malzemenin kayma akma gerilmesidir.
Bu nedenle kaymaya neden olan Fs kuvveti;
Fs=a τa =a(σa/2)
Fs=Fn/2
Fs=µFn
Kuru Sürtünme
TRİBOLOJİ
Coulomb-Amontos kanunu düzenlenirse
sürtünme katsayısı:
𝐹𝑠
𝜇=
𝐹𝑛
Dinamik (kinetik) sürtünme katsayısı
𝐹𝑠𝑘
𝜇=
𝐹𝑛
TRİBOLOJİ
Sürtünme kanunları
• Sürtünme kuvveti (veya sürtünme katsayısı) nominal temas
alanına bağlı değildir (Da Vinci 600 yıl önce belirtti!!!)
• Sürtünme kuvveti kayma hızından bağımsızdır
• Kinetik sürtünme katsayısı statik sürtünme katsayısından daha
düşüktür
• Yüksek hızlarda sürtünmede bir azalma tespit edilmektedir
Kuru Sürtünme
TRİBOLOJİ
İki metal yüzeye yük uyguladıktan sonra yüzeyler arasında temas
halindeki tabakaların bir kısmı kopar ve küçük temas alanlarında
metal kaynama (kaynak bağlantısı) oluşur.
İzafi hareket yapan yüzeylerde sürtünme metal kaynak bağları ile
tabii tabakalar arasındaki bağlantıların oluşturduğu direnç olarak
tanımlanır.
Sürtünme kuvveti; hem kaynak bağlarını hem de bağlantıları
koparan kuvvettir.
Ancak bu parametreleri belirlemek çok zor olduğundan deneysel
yollarla sürtünme katsayısı belirlenir.
Kuru Sürtünme
TRİBOLOJİ
Bu bağıntıdan Sürtünme ile ilgili aşağıdaki sonuçlar çıkartılabilir:
Metal kaynak bağı oluşturan temas noktalarının kayma mukavemeti
temas eden malzemelerin cinsine bağlıdır.
Birbirleriyle kolay alaşım haline gelebilen demir, nikel ve krom gibi
sert malzemeler arasında kuvvetli kaynak bağları oluşmaktadır. Bazı
durumlarda kaynama noktaları çok güçlü olur ve yüzeyler
birbirine kilitlenir. Hareket gerçekleşse bile yüzeyler tamamen
bozulmuş olur. Bu durum yenme (yalama) olarak bilinir.
Yüzeyde bulunan oksit tabakası sürtünme davranışını etkiler.
Kuru Sürtünme
TRİBOLOJİ
 Birbiri ile ilgili olmayan (affin) ve birbirine benzemeyen
malzemeler arasında daha hafif ve düzenli bir sürtünme oluşur
ve yüzeyler üzerinde çok ince izler görülür.
 Birbiri üzerinde izafi kayan malzemelerin biri sert diğeri yumuşak
(kalay, kurşun ve bunların alaşımları) olduğunda yumuşak
malzeme diğer malzemeyi kendi parçacıklarından oluşan ince bir
tabaka ile kaplar ve bu şekilde iki yumuşak malzeme birbiri
üzerinde kaymış gibi olur. Uygulamada kalay alaşımları bu
nedenle yatak malzemesi olarak tercih edilmektedir.
 Küçük bir sürtünme katsayısı elde etmek için malzemeler aynı
veya birbirleriyle kolayca alaşım haline gelebilen cinsten
olmamalıdır. Malzemelerden birinin yumuşak diğerinin sert
olması gerekir.
Kuru Sürtünme
TRİBOLOJİ
Sürtünme katsayısı nasıl ölçülür
TRİBOLOJİ
Sınır Sürtünmesi
TRİBOLOJİ
Sürtünmeyi en aza indirmek için yüzeyler arasındaki kayma
mümkün olduğunca kolay hale getirilmelidir. Bunun için;
1. Atom-atom temasını önleyecek şekilde yatak yüzeyine basınç
uygulamak,
2. Kaymayı kolaylaştırmak için yağlama yapmak gerekir.
TRİBOLOJİ
Yüzeyleri oluşturacak parçaların tamamen ayrılmadığı , yüzeyler
arasında bulunan yağlayıcı yüzeylere ait pürüzlerin sürtünmesini
önleyemediği durumda yarı sıvı sürtünme veya yarı kuru sürtünmesi
ortaya çıkar. Kuru sürtünmede olduğu gibi temas yüzeyleri tamamen
metal değildir. Kuru ve sıvı sürtünme arasında bir ara sürtünme
şeklidir. Fs=.Fn bağıntısı geçerlidir. Bu sürtünmede de temas
yüzeyleri çabuk ısınır.
TRİBOLOJİ
Yarı sıvı sürtünme: Hareket halinde, metallerin temas yüzeyleri
arasında birbirine kuru sürtünmesini önleyen yağ maddesi
bulunmaktadır. Yağ, metalik yüzeyler arasında kayma gerilmesi küçük
olan bir film tabakası oluşturmaktadır. Film tabakası, başlangıçta yüzeyi
çepeçevre kaplamasa da metalin metale temasını önlemektedir.
Sınır sürtünme pratikte en fazla rastlanılan sürtünme halidir ve
sürtünme katsayısı 0.03-0.1 arasında değişir.
Sıvı Sürtünmesi
TRİBOLOJİ
İzafi hareket eden iki katı cismin yüzey pürüzlülüklerin temas
etmeyecek şekilde ince bir yağlayıcı film oluşturulduğunda sıvı
sürtünmesi meydana gelir.
Sürtünme yağlayıcı sıvının tabakaları arasında meydana gelir.
Yüzey pürüzlülüğü dikkate alındığında geometrik bakımdan sıvı
sürtünmesi; h0˃Rt1+ Rt2
TRİBOLOJİ
Sıvı Sürtünmesi
Viskoz bir akışkanda kayma gerilmesi Newton kanununa göre:
𝑑𝑢
: ℎ𝚤𝑧 𝑑𝑒ğ𝑖ş𝑖𝑚𝑖
𝑑𝑦
𝜂: 𝑦𝑎ğ𝚤𝑛 𝑣𝑖𝑠𝑘𝑜𝑧𝑖𝑡𝑒𝑠𝑖
Sürtünme kuvveti:
A: hareketli yüzeyin yağla temas eden alanı
Sıvı sürtünmesinde sürtünme katsayısı:
Sürtünmeyi oluşturan ana faktör yağlayıcının viskozitesidir.
Sıvı Sürtünmesi
TRİBOLOJİ
 Sıvı sürtünmesinin oluşmasında rol oynayan esas etken yağ
tabakasındaki basınçtır.
Yağlamada yağ filmindeki basınç iki türlü oluşur:
Hidrodinamik: Hidrodinamik yağlamanın oluşması için yüzeyler
arasında izafi hareket, yüzeylere etki eden kuvvet, yüzeyler arasında
eksantriklik ve ortamda yağlama maddesi olması gerekir. Yağ filmindeki
basınç elemanların izafi hareketinden doğar.
hidrodinamik
TRİBOLOJİ
Sıvı Sürtünmesi
Hidrostatik: Dışardan bir pompa vasıtasıyla gerekli basınç oluşturulup
yüzeyler birbirinden ayrılır. Hidrostatik yağlamada pompa yağ basıncı
yeterli yağ basıncına ulaşınca film teşekkül eder. Pompa çalışmazsa
yataklarda sınır veya kuru sürtünme oluşur. Sürekli çalışmada yatak
sarmasına yol açan bu sürtünmeden kaçınılması gerekmektedir.
hidrostatik
Sıvı Sürtünmesi
TRİBOLOJİ
Sürtünme katsayısının hız ile değişimi (Stribeck Eğrisi)
Stribeck, yağın viskositesi, silindirik temasın açısal hızı ve ortalama
temas basıncını yağlama parametreleri olarak belirlemiştir. ɳN/P
Sıvı Sürtünmesi
TRİBOLOJİ
Mil hızının çok düşük olduğu (sıfır ve/veya sıfıra yakın) bölgede, büyük sürtünme
katsayısı olup statik (kuru) sürtünme katsayısı olarak adlandırılmaktadır. Düşük
devirlerde, sınır sürtünme alanı, yüksek sürtünme katsayısı vermekte, karışık
sürtünme bölgesi ise bir önceki bölgeye göre daha küçük sürtünme katsayısı
vermektedir. Dönüm noktasında sürtünme katsayısı, minimum değeri almaktadır.
Bu noktadan itibaren sıvı sürtünme bölgesi başlamakta ve sürtünme katsayısında
tedrici bir artış görülmektedir.
Sıvı sürtünmesinde yüzeyler
arasında bulunan yağ tabakası
yüzeyleri birbirinden tamamen
ayırdığından, burada en önemli
olan özellik yağın viskozitesidir.
Yuvarlanma Sürtünmesi
TRİBOLOJİ
 Yuvarlanma hareketine karşı temas yüzeylerinde oluşan direnç
yuvarlanma sürtünmesi olarak tanımlanır.
 Başka bir ifadeyle yuvarlanma sürtünmesi veya direnci yuvarlanan
cismin temas ettiği yüzeyde oluşturduğu deformasyondan doğar.
Teorik olarak rijit ve yüzeyi pürüzsüz bir silindir veya küre şeklindeki
elemanın rijit pürüzsüz bir düzlem üzerinde serbest yuvarlanmasında
hiçbir sürtünme kuvveti oluşmaz.
TRİBOLOJİ
W ağırlığındaki cisim veya dış yük altındaki cisim 𝐹𝑡 yatay kuvveti ile
B noktası üzerinden atlatılmak için çekildiği varsayılırsa W kuvvetinin
B noktasına göre dengelenmesi gerekir (𝐹𝑡 ile denge sağlanır).
Kuvvetlerin B noktasına göre moment
dengesi yazılırsa.
Yuvarlanma sürtünme katsayısı
(yuvarlanma mukavemeti)
TRİBOLOJİ
Yuvarlanma sürtünme katsayısı: 𝜇𝑟 =
𝑓
𝑟
Yuvarlanma harekete karşı direnci veren sürtünme kuvveti: 𝑅𝑥 =
𝐹𝑠𝑟
Statik sürtünme kuvveti
Kaymadan yuvarlanma şartı: 𝐹𝑠𝑟 <𝐹𝑠𝑜
Yuvarlanmadan kayma şartı: 𝐹𝑠𝑟 >𝐹𝑠𝑜
TRİBOLOJİ
AŞINMA
Sürtünen yüzeylerde malzemenin, mekanik etkilerle istenmeyen
bir şekilde kopması ve ana parçalardan ayrılmasıdır.
Aşınma;
 zamanla gelişen
 ani oluşan
alarak ikiye ayrılır.
TRİBOLOJİ
AŞINMA
Zamanla gelişen:
I: rodaj bölgesi
II: esas çalışma bölgesi
III: şiddetli aşınma bölgesi
rodaj:
 Parçaların birbirine alıştırma safhası
 Yüksüz ve normal hızdan daha düşük hızlarda yapılır
 Bu safhaya ait özel yağlar kullanılır.
Aşınma Mekanizmaları
TRİBOLOJİ
 Aşınma temas yüzeylerinde dış etkiler altında oluşan fiziksel ve
kimyasal değişmelerin sonucunda ortaya çıkar.
 Pratikte bir aşınma hali değil, birçok aşınma hali vardır.
 Adezyon Aşınması
 Abrazyon Aşınması
 Mekanik Korozyon Aşınması
 Yüzey Yorulması Aşınması
 Erozyon ve kavitasyon
Aşınmaya etki eden faktörler
1.
2.
3.
4.
TRİBOLOJİ
Ana malzemeye bağlı faktörler
 Malzemenin kristal yapısı
 Malzemenin sertliği
 Elastisite modülü
 Deformasyon davranışı
 Yüzey pürüzlülüğü
 Malzemenin boyu
Çalışma koşulları
• Sıcaklık
• Nem
• Atmosfer
Ortamın etkisi
• Basınç
• Hız
• Kayma yolu
Karşı malzeme bağlı faktörler
Adeziv aşınma
TRİBOLOJİ
 Kuru ve sınır sürtünme halinde yüzeylerini birbiri ile temas
halinde olduğu pürüzlü yerlerde özellikle akma sınırı aşıldığında
kuvvetli bir adeziv veya sıcaklık etkisi ile kohezif bağ oluşur.
 Hareket halinde bu bağlar birbirinden 4 şekilde ayrılır;
 Ara yüzeydeki kesme direnci her iki malzemeden de
düşüktür. Çelik/kalay
 Ara yüzey kesme direnci her iki malzemeden büyük.
Çelik/çelik. Aşınma çok fazla.
 Ara yüzey kesme direnci bir malzemeden küçük diğerine ise
yakın. Çelik/kurşun
 Ara yüzey kesme direnci bir malzemeden küçük, diğerinden
çok faklı. Yumuşak malzemeden sert malzemeye madde
geçişi. Çelik/bakır
Abrazif aşınma
TRİBOLOJİ
• Bu aşınma türü bir biri üzerinde kayan yüzeylerin arasında aşındırıcı
sert partiküllerin bulunması sonucu meydana gelmektedir. Sert
partiküller ya dışarıdan sisteme girer veya adeziv aşınma mahsulleri
olarak sistem içinde meydana gelir.
• Ayrıca yağlayıcı içinde bulunabilecek sert partiküller, türbin
kanatlarından geçen akışkan içindeki partiküller bu tip aşınma
meydana getirir. Bununla birlikte pürüzlü çok sert bir karşı yüzeyin
daha yumuşak yüzey üzerinde meydana getirdiği aşındırma şekli
(eğe ile metalsel yüzey arasındaki durum) abraziv aşınma olarak
tanımlanabilir. Türleri;
• Kaba (makro) abrazyon (gauging abrasion): Çekiçli değirmenler,
skrayper dişleri, cevher öğütme değirmenleri....
• İnce abrazyon (grinding abrasion): Yağ öğütmeli çimento
değirmenleri, kum taşı değirmenleri....
• Eroziv abrazyon (erosion abrasion): Pompa veya türbin lüle, kanat ve
difüzörleri....
Abrazif aşınma
TRİBOLOJİ
Pitting aşınma
TRİBOLOJİ
• Noktasal veya çizgisel temas hali olan fonksiyon yüzeyleri arasında
meydana gelir. Çok küçük değme noktalarında değişken yük etkisi
altında zamanla pul şeklinde malzeme parçacıkları yüzeyden ayrılarak,
geriye çukurcuklar bırakırlar.
• Pitting oluşumu ile ilgili değişik görüşler mevcuttur. Bazı araştırmacılar
pitting’ in mikro değme noktalarındaki değişken zorlanmalar ve bunun
sonucunda ortaya çıkan yorulma neticesinde meydana geldiğini ileri
sürmektedirler
Yağlama-Yağlayıcılar
TRİBOLOJİ
Yağlayıcılar maddelerin kullanım nedenleri:
• Sürtünmeyi azaltmak
• Aşınmayı kısmen veya tamamen önlemek
• Sıcaklığın yükselişini önlemek
Yağlayıcı çeşitleri:
• Katı Yağlayıcılar
• Gaz Yağlayıcılar
• Yarı katı yağlayıcılar
• Sıvı Yağlayıcılar (Yağlar)
• Organik Yağlayıcılar
• Sentetik Yağlar
• Madensel Sıvı Yağlar
TRİBOLOJİ
Katı Yağlayıcılar:
• Sınır sürtünme durumunda sürtünmeyi azaltmak ve aşınmayı
önlemek için madensel yüzeylere kuvvetli olarak yapışan bir
tabaka oluşturulması gerekir.
• Bu en iyi şekilde katı yağlayıcılar ile sağlanır.
 Yalnız başlarına veya sıvı yağlar veya gresler karıştırılarak
kullanılmaktadırlar.
 Uygulamada en çok kullanılan katı yağlayıcılar grafit, molibden
disülfit(MoS2), talk gibi toz şeklindeki yağlayıcılardır.
 Poliamid (PA), Poliasetal (POM) Politetrafloretilen (PTFE) gibi
plastik malzemeler de kaygan özelliklerinden dolayı değişik
makina elemanlarının (kılavuz, yatak ve dişliler gibi)
yağlanmasında kullanılırlar.
TRİBOLOJİ
Sıradan yağlayıcıların yeterli olmadığı aşağıdaki gibi durumlarda
katı yağlayıcılar kullanılır:
• Dişli çark veya zincir mekanizmaları gibi, yağların ortamdan
uzaklaşabileceği durumlarda.
• Polimer ve seramik yüzeyler
• Sıvı yağlayıcıların dayanamayacağı kadar yüksek sıcaklıklarda
• Yüksek kontak basıncına sahip, metal şekillendirme işlemleri gibi.
TRİBOLOJİ
Yağlayıcıların Özellikleri
Viskozite
Akışkanların şekil değiştirmeye karşı, yani kendi molekülleri ve
tabakaları birbiri üzerinden kayarken kaymaya karşı gösterdikleri
dirençtir.
Sürtünmenin oluşturduğu kayma
gerilmesi Newton kanuna göre:
𝑑𝑢
𝜏 = 𝜂 𝑑𝑦
Temel Kabuller:
TRİBOLOJİ
Viskozite
𝐹
𝐴
A: hareketli düzlemin ıslanan yüzeyi olmak üzere 𝜏 = yazılarak 𝜂
𝜂=
𝜏
𝑑𝑢/𝑑𝑦
=
𝐹/𝐴
𝑈/ℎ
=
𝐹ℎ
𝑈𝐴
𝜂: viskozite katsayısı veya mutlak viskozite
Birimi : 1
𝑠
𝑑𝑦𝑛 2
𝑐𝑚
(𝑃𝑜𝑖𝑠𝑒)
1
𝑃
100
= 1𝑐𝑃 (centi-poise) kullanılır.
Viskozite: birim alandaki bir düzlem yüzeyi kendisine paralel ve birim
mesafedeki ikinci bir düzlem yüzeye göre birim hızla hareket ettirmek
için gerekli kuvvet.
Metrik sistemde 1 cm2 yüzey alanlı bir plakaya 1 cm mesafeli sabit bir
plakaya göre 1 cm/sn hız vermek için gerekli kuvvetin 1 dyn olması
halinde aralığın viskozitesi 1 dyn s/cm2 (Poise) olan viskoz bir
akışkanla dolu olduğu söylenir.
TRİBOLOJİ
Viskozite
DİNAMİK VİSKOZİTE BİRİMLERİ
Viskozite
TRİBOLOJİ
Bazı Maddelerin Ortam Sıcaklığındaki viskoziteleri
Viskozite
TRİBOLOJİ
 Kayma gerilmesinin kayma oranına (du/dy'ye) göre lineer
değişim gösterdiği akışkanlar Newtoniyen (Newtonumsu)
akışkan olarak adlandırılır.
 Ancak gres gibi bazı yan sıvı akışkanlar bu kurala uymaz.
 Bu tür akışkanlar Bingham akışkanları olarak adlandırılır.
Kinematik Viskozite
TRİBOLOJİ
Kinematik viskozite:
dinamik viskozitenin yağ yoğunluğa oranıdır.
Birimi cm2/sn= 1 stokes = 1st
Uygulamada 1/100 st = 1 cst kullanılır.
TRİBOLOJİ
Viskozite-Sıcaklık Değişimi
 Viskozite sıcaklıkla büyük ölçüde değişmektedir.
 20oC ile 50oC arasında 5 kat fark oluşabilmektedir.
 Deneysel çalışmalar neticesinde viskozite-sıcaklık arasında ilişki
kurulmuştur.
Vogel Denklemi:
1 𝑑𝜂
1
=−
𝜂 𝑑𝑡
𝑏+𝑡
2
Bu denklem düzenlendiğinde SAE tarafından önerilen viskozitesıcaklık ilişkisi:
𝜂 = 9.8𝑎𝑒 𝑏/𝑇𝑐
a,b, ve c: yağın özelliğine göre sabitler
T: sıcaklık (oC)
TRİBOLOJİ
 SAE ; yağlama yağlarını viskozitelerine göre sınıflandırmış ve bir
numara vermiştir (5W, 10W, 20W, 20, 30, …)
 SAE numarası büyük olan yağın viskozitesi de büyüktür
 Referans değerler 0 oF (-18 oC) ve 210 oF(99oC) sıcaklık
değerlerinde belirlenmiştir.
TRİBOLOJİ
 Viskozitesi 0 oF tespit edilen yağların numaralarının yanında W
işareti vardır (SAE 5 W, SAE 10 W)
 Özel tipte olan yağlar (multigrade oil) çok dereceli olarak
kodlanmıştır.
 SAE 10 W/30: 0 oF 10 W özelliği gösterirken 210 oF 30 özelliği
göstermektedir.
TRİBOLOJİ
 Motor Yağları: SAE 5 W ile SAE 50 W arası
 Transmisyon (Dişli) Yağları: SAE 75 ve sonrası
SUS: Saybolt Universal Viskometre
Kinematik viskozite ile arasındaki ilişki:
SAE
TRİBOLOJİ
Viskozite –sıcaklık değişimi
farklı standartlar için
hazırlanmış grafikler
ISO-VG
TRİBOLOJİ
ASTM
TRİBOLOJİ
TRİBOLOJİ
Viskozite İndeksi
 Viskozitenin sıcaklıkla değişimini gösteren birçok yöntemden
pratikte en fazla kullanılanı Dean ve Davis yöntemidir ve
Viskozite İndeksi(VI) olarak adlandırılır.
 Viskozitesi sıcaklıkla en az değişen yağın VI=100
 Viskozitesi sıcaklıkla en fazla değişen yağın VI=0
L: VI=0 olan yağın 1000F deki kinematik viskozitesi
H: VI=100 olan yağın 1000F deki kinematik viskozitesi
U: VI bulunmayan yağın 1000F deki kinematik viskozitesi
TRİBOLOJİ
Viskozite İndeksi
SUS cinsinden VI hesabındaki büyüklükler
TRİBOLOJİ
Viskozite İndeksi
cst cinsinden VI hesabındaki büyüklükler
TRİBOLOJİ
Petroff Denklemi
 İlk tasarım aşamasında sürtünme kayıplarını belirlemek için
kullanılır.
 Hafif yüklenmiş bir yatakta sürtünme katsayısını hızlıca belirlemek
için kullanılabilecek basit bir yol içerir.
ℎ = ∆𝑅 ve milin çevresel hızı: 𝑈 =
2𝜋𝑛
𝑅
60
Kayma Gerilmesi:
Sürtünme Kuvveti 𝐹𝑠 = 𝜏𝐴 olduğundan silindirik yüzey alanı:
𝐴 = 2𝜋𝑅𝐿 yazılırsa
Petroff Denklemi
TRİBOLOJİ
Viskoz Sürtünme Momenti:
Sürtünme Katsayısı:
W: yatağa etki eden radyal kuvvet
Sürtünme Katsayısı:
po: yatak basıncı
Petroff Denklemi
Petroff Denklemi
TRİBOLOJİ
Petroff Denklemi aşağıdaki kabullere dayanır:
• Mil ile yatak arasının yağla dolu olduğu ve metal-metal
sürtünmesinin olmadığı
• Tam bir sıvı sürtünmesinin oluştuğu
• Mil ile burç eksenlerinin çakışık olduğu
Viskoz güç kaybı: 𝜔 açısal hızı ile dönen bir milde sürtünme
momentinde dolayı meydana gelen kayıp:
Örnekler:
TRİBOLOJİ
Örnekler:
TRİBOLOJİ
Kaynaklar
TRİBOLOJİ
1. Prof. Dr. Erdem KOÇ, «Makin Elemanları 2», Nobel
Yayınevi
2. Prof. Dr. Mustafa AKKURT, «Makine Elemanları Cilt 2»,
Birsen Yayınevi
3. Fatih C. BABALIK, «Makine Elemanları Ve Konstrüksiyon
Örnekleri», Nobel Yayınevi
4. Joseph E. Shigley, «Mechanical Engineering Design,
Seventh Edition», McGraw Hill
Gelecek dersin konusu
TRİBOLOJİ
Kaymalı Yataklar…

triboloji - Erzurum Teknik Üniversitesi

Transkript

Benzer belgeler

ERZURUM KAYAK TURU Polat Renaissance 5* Yıldız

BAŞLIK (Times New Roman, 14 pt, Koyu) - Winter Cities

triboloji - Prof.Dr Akgün Alsaran

CV HASAN ÇINAR - Erzurum İl Müftüsü Doğum yeri : Kars Medeni

ULPOLEN 1000 Katalog

ULPOLEN 1000 Katalog

Malzeme Laboratuarı

Hooke Yasası yaylar

yarı-küresel engel konulan bir kanal içerisinde ısı geçişi ve akışın