kaymalı yataklar - Atatürk Üniversitesi
Transkript
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