Dinamik Yüklü Radyal Kaymalı Yataklarda Yağ Giriş Sıcaklığının Yatak … · 2019. 4....

10
Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi Cilt: 6, No: 4, 2009 (1-10) Electronic Journal of Machine Technologies Vol: 6, No: 4, 2009 (1-10) TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR www.teknolojikarastirmalar.com e-ISSN:1304-4141 Bu makaleye atıf yapmak için Adatepe H., Bıyıklıoğlu A.,“Dinamik Yüklü Radyal Kaymalı Yataklarda Yağ Giriş Sıcaklığının Yatak Performansına Etkisi” Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi 2009, (6) 1-10 How to cite this article Adatepe H., Bıyıklıoğlu A*,“ The Effect on Oil İntake Temperature at Dynamicaly Loaded Radial Journal Bearings Performance Electronic Journal of Machine Technologies 2009, (6) 1-10 Makale (Article) Dinamik Yüklü Radyal Kaymalı Yataklarda Yağ Giriş Sıcaklığının Yatak Performansına Etkisi Hakan ADATEPE * , Aydın BIYIKLIOĞLU ** *Aksaray Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü, 68100 Aksaray **Karadeniz Teknik Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü, 61100 Trabzon [email protected] Özet İçten yanmalı benzinli ve dizel motorlarında, uçak motorlarında, kompresörlerde, pistonlu pompalarda, eksantrik presleri ve hadde merdaneleri gibi pek çok makinalarda milleri yataklamak için kullanılan radyal kaymalı yatakların, dinamik yük altında, farklı yağ giriş sıcaklıklarında gösterdiği performans yatak tasarımcıları açısından oldukça önemlidir. Bu çalışmada, önceden deneysel olarak belirlenen bir dinamik yük örneği (polar yatak yükü) kullanılmıştır. Yatak yükü ve diğer yatak parametreleri sabit kalmak şartıyla, yalnızca yatağa gönderilen yağın sıcaklığı 20 o C, 40 o C ve 60 o C olarak alındığında yatağın performansında nasıl bir değişiklik olacağı araştırılmıştır. Sonuçlar irdelenerek yatak tasarımcılarına, yağ giriş sıcaklığı değişiminin yatak performansı üzerindeki etkileri konusunda pratik bilgi sunulmuştur. Anahtar Kelimeler Yağ giriş sıcaklığı, kaymalı yatak The Effect on Oil İntake Temperature at Dynamicaly Loaded Radial Journal Bearings Performance Abstract The performance that radial journal bearings, used for the bearing of many machines such as internal combustion gasoline and diesel engines, aeroplane engines, compressors, plunger pumps, eccentric presses and rolling cylinders, show under dynamic load and at different oil intake temperatures, is very much important for bearing designers. In this study, a dynamic load sample (polar bearing load) which was experimentally defined before was used. How the performance of bearing would be was investigated in the study, so long as bearing load and other bearing parameters stay stable, and when the temperature of oil poured only on bearing is designated as 20, 40 and 60 centigrade degrees. By analyzing results, bearing designers were given practical information about the effects of oil intake temperature change on the performance of bearing. Keywords Oil intake temperature, journal bearing 1.GİRİŞ Radyal kaymalı yataklarda kullanılan yağlayıcının, yağ giriş sıcaklığının artması yatak yüzey sıcaklığının artmasına neden olmaktadır. Yatak yüzey sıcaklığının artması da yatak malzemesinin zamanla aşınmasına, yağın zamanla bozulmasına sebep olur. Bu nedenle yağ giriş sıcaklığının etkisinin incelenmesi kaymalı yatak tasarımcıları için önemli bir araştırma konusu olmuştur. Literatürde bu konuyla ilgili yapılan çalışmaları kısaca özetleyecek olursak; Chun S. M. ve Lalas D. P. yarım çevresel kanallı kaymalı yatakta basınç ve yağ giriş sıcaklığının etkisini incelediği araştırmalarında, Reynolds ve enerji eşitliklerini birleştirerek yaptıkları teorik çözümde, genişlik çap oranı L/D ve cidar sıcaklığının

Transcript of Dinamik Yüklü Radyal Kaymalı Yataklarda Yağ Giriş Sıcaklığının Yatak … · 2019. 4....

Page 1: Dinamik Yüklü Radyal Kaymalı Yataklarda Yağ Giriş Sıcaklığının Yatak … · 2019. 4. 25. · Yatak yükü ve diğer yatak parametreleri sabit kalmak şartıyla, yalnızca

Makine Teknolojileri Elektronik DergisiCilt: 6, No: 4, 2009 (1-10)

Electronic Journal of Machine TechnologiesVol: 6, No: 4, 2009 (1-10)

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

www.teknolojikarastirmalar.come-ISSN:1304-4141

Bu makaleye atıf yapmak içinAdatepe H., Bıyıklıoğlu A.,“Dinamik Yüklü Radyal Kaymalı Yataklarda Yağ Giriş Sıcaklığının Yatak Performansına Etkisi” Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi 2009, (6) 1-10

How to cite this articleAdatepe H., Bıyıklıoğlu A*,“ The Effect on Oil İntake Temperature at Dynamicaly Loaded Radial Journal Bearings Performance Electronic Journal of Machine Technologies 2009, (6) 1-10

Makale(Article)

Dinamik Yüklü Radyal Kaymalı Yataklarda Yağ Giriş Sıcaklığının Yatak Performansına Etkisi

Hakan ADATEPE*, Aydın BIYIKLIOĞLU**

*Aksaray Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü, 68100 Aksaray**Karadeniz Teknik Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü, 61100 Trabzon

[email protected]

Özet

İçten yanmalı benzinli ve dizel motorlarında, uçak motorlarında, kompresörlerde, pistonlu pompalarda, eksantrik presleri ve hadde merdaneleri gibi pek çok makinalarda milleri yataklamak için kullanılan radyal kaymalı yatakların, dinamik yük altında, farklı yağ giriş sıcaklıklarında gösterdiği performans yatak tasarımcıları açısından oldukça önemlidir. Bu çalışmada, önceden deneysel olarak belirlenen bir dinamik yük örneği (polar yatak yükü) kullanılmıştır. Yatak yükü ve diğer yatak parametreleri sabit kalmak şartıyla, yalnızca yatağa gönderilen yağın sıcaklığı 20 oC, 40 oC ve 60 oC olarak alındığında yatağın performansında nasıl bir değişiklik olacağı araştırılmıştır. Sonuçlar irdelenerek yatak tasarımcılarına, yağ giriş sıcaklığı değişiminin yatak performansı üzerindeki etkileri konusunda pratik bilgi sunulmuştur.Anahtar Kelimeler Yağ giriş sıcaklığı, kaymalı yatak

The Effect on Oil İntake Temperature at Dynamicaly Loaded Radial Journal Bearings Performance

AbstractThe performance that radial journal bearings, used for the bearing of many machines such as internal combustion gasoline and diesel engines, aeroplane engines, compressors, plunger pumps, eccentric presses and rolling cylinders, show under dynamic load and at different oil intake temperatures, is very much important for bearing designers. In this study, a dynamic load sample (polar bearing load) which was experimentally defined before was used. How the performance of bearing would be was investigated in the study, so long as bearing load and other bearing parameters stay stable, and when the temperature of oil poured only on bearing is designated as 20, 40 and 60 centigrade degrees. By analyzing results, bearing designers were given practical information about the effects of oil intake temperature change on the performance of bearing.Keywords Oil intake temperature, journal bearing

1.GİRİŞ

Radyal kaymalı yataklarda kullanılan yağlayıcının, yağ giriş sıcaklığının artması yatak yüzey sıcaklığının artmasına neden olmaktadır. Yatak yüzey sıcaklığının artması da yatak malzemesinin zamanla aşınmasına, yağın zamanla bozulmasına sebep olur. Bu nedenle yağ giriş sıcaklığının etkisinin incelenmesi kaymalı yatak tasarımcıları için önemli bir araştırma konusu olmuştur. Literatürde bu konuyla ilgili yapılan çalışmaları kısaca özetleyecek olursak; Chun S. M. ve Lalas D. P. yarım çevresel kanallı kaymalı yatakta basınç ve yağ giriş sıcaklığının etkisini incelediği araştırmalarında, Reynolds ve enerji eşitliklerini birleştirerek yaptıkları teorik çözümde, genişlik çap oranı L/D ve cidar sıcaklığının

Page 2: Dinamik Yüklü Radyal Kaymalı Yataklarda Yağ Giriş Sıcaklığının Yatak … · 2019. 4. 25. · Yatak yükü ve diğer yatak parametreleri sabit kalmak şartıyla, yalnızca

Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 1-10 Dinamik Yüklü Radyal Kaymalı Yataklarda Yağ Giriş Sıcaklığının..

2

değişime etkilerini incelemişlerdir [1]. Xiaobin Lu, Khonsari M. M. ve Gelinck E. R. M. nin sınır, karışık, elastohidrodinamik ve hidrodinamik yağlama bölgelerini tanımlayan Stribeck eğrisini deneysel ve teorik olarak elde ettikleri çalışmalarında farklı yükler ve farklı yağ giriş sıcaklıklarda çözümler gerçekleştirmişlerdir. Teorik ve deneysel sonuçların birbirine uygun olduğunu görmüşler [2]. Hashizume K., ve Kumada Y. kaymalı yataklarda sıcaklık ve yağ debisini araştırdıkları çalışmalarında, değişken yüke sahip biyel kolu yatağında yatak sıcaklığının hızla yükseldiği, kritik yağ debisini belirlemeye çalışmışlardır [3]. Ene N. M., ve Dimofte F. üç loblu dalgalı kaymalı yatakların, sıcaklık dağılımlarını teorik ve deneysel olarak incelediği araştırmalarında yatak ara yüzeyindeki sıcaklık dağılımının hesabı için üç boyutlu teorik bir model geliştirmişlerdir. Bu modelden elde ettikleri sonuçları deneysel olarak ölçtükleri çevresel sıcaklık dağılımı ile karşılaştırmışlar ve sonuçların uyumlu olduğunu ifade etmişlerdir [4]. Biz de bu çalışmamızda yatak yükü ve diğer yatak parametreleri sabit kalmak şartıyla, yalnızca yatağa gönderilen yağın sıcaklığı değiştirildiğinde yatakta meydana gelen güç kaybında, maksimum yağ film basıncının değişiminde, minimum yağ film kalınlığında ve sürtünme momentinde nasıl bir değişim olduğunu araştırdık.

2. REYNOLDS EŞİTLİĞİ VE ÇÖZÜMÜ

Hidrodinamik radyal kaymalı yatakların analizinde kullanılan ve yağlama problemlerinin temel denklemi olan Reynolds eşitliğinin (1), ileri düzeyde kaymalı yatak analizleri yapan ORBİT programıyla [5], sonlu farklar yöntemine göre çözüm yöntemi kullanılmıştır.

3 3h P 1 h P 1 V h ω h h+ = + +

2z 12η z θ 12η θ R 2 θ 2 z tR

(1)

Sınır şartlar;z = 0 P(z,θ)=P1,j (2)z = L P(z,θ )=Pn,j (3)Ayrıca çözümünde, yarı Sommerfeld sınır şartları da kullanılmıştır. Burada; yağ viskozitesi, z eksenel koordinat, R yatak yarıçapı, θ çevresel koordinat, h yağ film kalınlığı, P yağ film basıncı, P1,j, Pn,j yatağın kenarındaki (z=0 ve z=L) basınçlar, V çevresel hız, ω açısal hızdır.Sonlu farklar formülasyonu kullanılarak, Reynolds diferansiyel eşitliğindeki terimler, aşağıdaki şekilde göz önüne alınmıştır.

33

i+1,j i-1,j i+1,j i-1,j

zi,j

0.5 h +h P -Ph P

12η z 12η 2Δ

(4)

33

i,j+1 i,j-1 i,j+1 i,j-1

θi,j

0.5 h +h P -Ph P

12η θ 12η 2Δ

(5)

i+1,j i-1,j

i,j z

h -hh

z 2Δ

(6)

i,j+1 i,j-1

i,j θ

h -hh

θ 2Δ

(7)

eski

i,j i,j

i,j t

h -hh

t 2Δ

(8)

Yukarıdaki şekliyle (4,5,6,7,8) sonlu fark formülasyonu kullanılarak her bir düğüm noktasında Reynolds eşitliği yazılır ve sonra sonuçlar lineer denklem sistemi şeklinde düzenlenir. (9).

L . P R (9)

Page 3: Dinamik Yüklü Radyal Kaymalı Yataklarda Yağ Giriş Sıcaklığının Yatak … · 2019. 4. 25. · Yatak yükü ve diğer yatak parametreleri sabit kalmak şartıyla, yalnızca

Adatepe H., Bıyıklıoğlu A. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 1-10

3

Burada P her bir düğüm noktasındaki yağ film basınçlarını, L matrisi h3, , z , θ , R terimlerini ve

eşitliğin sağındaki R ise h, V, ω, z , θ ve t terimlerini içermektedir. Bu lineer denklem sisteminin

çözümü için Gauss Eliminasyon yöntemi kullanılmıştır. Sonlu farklar metoduyla çözümde her bir düğüm noktası için hesap yapıldığından hesaplama zamanı mobility ve sonlu hacim yöntemlerine göre oldukçauzundur. Şekil 1’de bir açılmış bir yatak yüzeyi üzerindeki hidrodinamik ağ örgüsü şekli verilmiştir [5-6-7].

z=0

z

z=L

Pn

P1

Pn

P1

360°

Şekil 1. Açılmış bir yatak yüzeyi üzerindeki hidrodinamik ağ örgüsü

Reynolds eşitliğinin çözümünden ;Yağ film basıncı nedeniyle yatağın üzerinde meydana gelen yağ film kuvveti bileşenleri;

x,yağ

A

F = PcosθdA (10)

y,yağ

A

F = PsinθdA (11)

kontak basıncı nedeniyle temas eden yüzeylerde meydana gelen kuvvetin bileşenleri,

x,pürüz pürüz

A

F = P cosθdA (12)

y,pürüz pürüz

A

F = P sinθdA (13)

akışkan tabakaları arasındaki hidrodinamik sürtünme kuvveti bileşenleri,

x,fhyd

A

η hF = - V+ P sinθdA

h 2 (14)

y,fhyd

A

η hF = - V+ P -cosθdA

h 2 (15)

sınır sürtünme kuvveti bileşenleri ise

x,fsınır pürüz

A

F = μP sinθdA (16)

y,fsınır pürüz

A

F = μP -cosθdA (17)

Page 4: Dinamik Yüklü Radyal Kaymalı Yataklarda Yağ Giriş Sıcaklığının Yatak … · 2019. 4. 25. · Yatak yükü ve diğer yatak parametreleri sabit kalmak şartıyla, yalnızca

Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 1-10 Dinamik Yüklü Radyal Kaymalı Yataklarda Yağ Giriş Sıcaklığının..

4

elde edilir. Burada, dA birim yatak yüzey alanı, µ temas eden yüzeyler arasındaki sürtünme katsayısı, P çevresel

doğrultudaki basınç gradyanıdır.Sonuç olarak da yatağa uygulan yatak yükünün bileşenleri;

x x,yağ x,pürüz x,atalet x,fhyd x,fsınırF =F F F F F (18)

y y,yağ y,pürüz y,atalet y,fhyd y,fsınırF =F F F F F (19)

şeklinde bulunur.Hidrodinamik ve sınır sürtünme nedeniyle radyal kaymalı yataklarda meydana gelen güç kayıpları sırasıyla hydL ve bydL ile ifade edilirse, dönme hareketinde hidrodinamik güç kayıpları Couette ve

Poisseuille akışından dolayı iki bileşene sahiptir. Böylece hidrodinamik güç kaybı aşağıdaki şekliyle ifade edilir.

2 23 32 2

hyd 2A A A A

P Pη η h hL = V dA+ ω dA+ dA+ dA

h h 12ηR θ 12η θz

(20)

Sınır sürtünme bileşeniyle güç kayıplarını ise2 2 1/2

sınır sınırL = μP (V +ω ) dA (21)

şeklinde ifade edilir.Sıcaklıkla viskozite değiştiğinden dolayı, kaymalı yatak hesabında yağ film sıcaklığının hesabı önemlidir. ORBIT programında, yağlayıcının viskozitesi sabit olarak tanımlanabildiği gibi kullanılan yağın tipine ve yağın giriş sıcaklığına bağlı olarak da tanımlanabilir. Çalışmamızda yağ sıcaklığı aşağıdaki gibi tanımlanmıştır.

hyd sınır

yağ girişp

L +LT =T +

ρC Q (22)

Burada yağT efektif yağ sıcaklığı, girişT yağ giriş sıcaklığı, hydL bir çevrimde ortalama hidrodinamik

sürtünme gücü kaybı, sınırL bir çevrimde ortalama sınır sürtünme gücü kaybı, Q bir çevrimde ortalama

yağ akış oranını, ρ yağın yoğunluğunu, pC yağın özgül ısıl kapasitesini ifade etmektedir.

Çalışmamızda kullanılan radyal kaymalı yatak ve parametrelerinin bir kısmı aşağıda verilmiştir [8].

Kullanılan Yağ : Shell Tellus 37Milin Dönme Hızı : 1240 dev/dakYük Frekansı : 1240 dev/dakYatak BoyutlarıYatak çapı : 47.750 mmMil Çapı : 47.690 mmRadyal Boşluk : 0.030 mmBoyutsuz Yatak Boşluğu : 0.001Milin Yüzey Sertliği : 55 RSD-CMilin Yüzey Pürüzlülüğü : 0.219 µmYatağın Yüzey Pürüzlülüğü : 0.984 µm

3. BULGULAR VE İRDELEME

Deney düzeneğinin mil ekseni boyunca alınmış kesiti Şekil 2’de, mil eksenine dik kesiti ise Şekil 3’de verilmiştir [9-10-11]

Page 5: Dinamik Yüklü Radyal Kaymalı Yataklarda Yağ Giriş Sıcaklığının Yatak … · 2019. 4. 25. · Yatak yükü ve diğer yatak parametreleri sabit kalmak şartıyla, yalnızca

Adatepe H., Bıyıklıoğlu A. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 1-10

5

1

2

3

456

7

8 9

18 17 16 15 14 13

12

11

10

1. Sürtünme ölçme sistemi 7. Konik bilezik 13. Küresel mafsal2. Deney mili 8. Konum belirleyicisi 14. O-Ring3. Test yatağı 9. Tahrik kasnağı 15. Piston4. Yatak kepi 10. Optik algılayıcı 16. Nut-Ring5. Sıkma bileziği 11. Yatak yuvası 17. Servo vana bağlantısı6. Burç 12. Yükleme pabucu 18. Gövde plakası

Şekil 2. Deney düzeneğinin mil ekseni boyunca kesiti

22

21

23467

11

12

20

19

19. Hidrolik silindir kapağı20. Squeeze film yağ bağlantısı21. Gövde plakalar bağlantı saplaması22. Konum belirleyiciler

Şekil 3. Deney düzeneğinin mil eksenine dik kesiti

Page 6: Dinamik Yüklü Radyal Kaymalı Yataklarda Yağ Giriş Sıcaklığının Yatak … · 2019. 4. 25. · Yatak yükü ve diğer yatak parametreleri sabit kalmak şartıyla, yalnızca

Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 1-10 Dinamik Yüklü Radyal Kaymalı Yataklarda Yağ Giriş Sıcaklığının..

6

Şekil 2 ve Şekil 3’ de kesitleri verilen deney düzeneğinde, deneysel olarak belirlenen dinamik yük örneği [8] etkisindeki motor yatağında kullanılan Shell Tellus 37 yağının, yağ giriş sıcaklıkları 20 oC , 40 oC ve 60 oC olarak alındığında, yatağın performansında nasıl bir değişiklik olduğunu araştırdık. Bunun için kullanılan programda, sadece yatağa giren yağın yağ giriş sıcaklığı değiştirilmiş, diğer tüm yatakparametreleri sabit olarak alınmıştır. Çalışmamızdan elde edilen sonuçlarla çizilen grafikler ve bu grafiklerin irdelemesi de aşağıda verilmiştir.Şekil 4’de yatağa uygulanan dinamik yatak yükünün düşey ve yatay bileşenleri ile bunların bileşkesi olan toplam yatak yükünün krank açısına göre değişimleri verilmiştir. Uygulanan yük örneği incelendiğinde maksimum yatak yükünün 202.5’lik krank açısında 8520.94 N değerinde, minimum yatak yükünün ise 315’lik krank açısında 1483.64 N değerinde olduğu görülmektedir. Nümerik hesaplamada, bilgisayar programına giriş dosyalarından biri olan, dinamik yük dosyası, bu grafiğin verilerinden elde edilmiştir. Tüm sıcaklık değerlerinde bu dinamik yatak yükü örneği alınmıştır.

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360-6000

-4000

-2000

0

2000

4000

6000

8000

10000

Yatay yük, Fx Düşey Yük, Fy Toplam Yük, F

Top

lam

Yat

ak Y

ükü,

[N]

Krank Açısı, [Derece]

Şekil 4. Radyal kaymalı yatağa uygulanan dinamik yatak yükü örneği

Şekil 5’de yatağa uygulanan yük örneği etkisinde farklı yağ giriş sıcaklıklarında yatakta meydana gelen güç kaybının, krank açısına göre değişiminin grafiği verilmiştir. Grafik incelendiğinde yatakta maksimum güç kaybının 20 oC yağ giriş sıcaklığında, yaklaşık 300’lik krank açısında ve 0,302 kW değerinde, minimun güç kaybının ise 60 oC yağ giriş sıcaklığında meydana geldiği görülmektedir. Bu grafiğe göre yağ giriş sıcaklığı ne kadar fazla olursa radyal kaymalı yatakta güç kaybının da daha az olacağı Şekil 5’den açıkça görülmektedir.

Page 7: Dinamik Yüklü Radyal Kaymalı Yataklarda Yağ Giriş Sıcaklığının Yatak … · 2019. 4. 25. · Yatak yükü ve diğer yatak parametreleri sabit kalmak şartıyla, yalnızca

Adatepe H., Bıyıklıoğlu A. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 1-10

7

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 3600,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

Güç

Kay

bı, [

kW]

Krank Açısı, [Derece]

Tyağ giriş

= 20 0C

Tyağ giriş

= 40 0C

Tyağ giriş

= 60 0C

Şekil 5. Farklı yağ giriş sıcaklıklarında güç kaybının krank açısına göre değişimi

Şekil 6’da yatağa uygulanan dinamik yatak yükü etkisinde farklı yağ giriş sıcaklıklarında kaymalı yatakta meydana gelen maksimum yağ film basıncının krank açısına göre değişiminin grafiği verilmiştir. Grafik incelendiğinde yatakta meydana gelen maksimum yağ film basıncının 60 oC yağ giriş sıcaklığında,yaklaşık 204’lik krank açısında ve 24,8 MPa değerinde, maksimum yağ film basıncının aynı çalışma şartları altında minimum değerinin 20 oC yağ giriş sıcaklığında hemen hemen aynı krank açısında değerinde 18,9 MPa meydana geldiği açıkca görülmektedir. Bilindiği gibi kaymalı yatakta yükünü taşıyan yağ filmidir. Yağ film basıncının büyük olması yatağın yük taşıma kabiliyetinin iyi olduğu anlamına gelir. Fakat yağ film basıncı minimum yağ film kalınlığı ile de alakalıdır. Minimum film kalınlığının da metal metal temasını önleyecek değerde olması istenir. Verilen grafikte maksimum yağ film basıncının 60 oC yağ giriş sıcaklığında meydana geldiği görülmektedir. Maksimum yağ film basıncının meydana geldiği konum yatağa uygulanan yükün de maksimum olduğu konumdur. Yağ giriş sıcaklığının artmasıyla yatağın çalışma sıcaklığı artacak bunu sonucunda kullanılan yağın viskozitesinin azalacaktır. Viskozitenin azalması demek minimum yağ film kalınlığının azalması demektir. Yağ film kalınlığı da azalınca yükü karşılayacak olan yağ film basıncıda artacaktır.

Page 8: Dinamik Yüklü Radyal Kaymalı Yataklarda Yağ Giriş Sıcaklığının Yatak … · 2019. 4. 25. · Yatak yükü ve diğer yatak parametreleri sabit kalmak şartıyla, yalnızca

Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 1-10 Dinamik Yüklü Radyal Kaymalı Yataklarda Yağ Giriş Sıcaklığının..

8

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 3600

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

Mak

sim

um Y

ağ F

ilm B

asın

çı, [

MPa

]

Krank Açısı, [Derece]

Tyağ giriş

= 20 0C

Tyağ giriş

= 40 0C

Tyağ giriş

= 60 0C

Şekil 6. Farklı yağ giriş sıcaklıklarında maksimum yağ film basıncının krank açısına göre değişimi

Şekil 7’de yatağa uygulanan dinamik yük etkisinde farklı yağ giriş sıcaklıklarında minimum yağ film kalınlığının krank açısına göre değişiminin grafiği verilmiştir. Grafik incelendiğinde yatakta meydana gelen minimum yağ film kalınlığının en az olduğu konum 60 oC yağ giriş sıcaklığında, yaklaşık 270’lik krank açısında ve 3,8 mikron değerinde, minimum yağ film kalınlığının aynı çalışma şartları altında maksimum değerinin 20 oC yağ giriş sıcaklığında hemen hemen aynı krank açısında, değerininde 10 mikron olduğu verilen grafikten açıkca görülmektedir. Şekil incelendiğinde minimum yağ film kalınlığının minimum değerinin yağ giriş sıcaklığının 60 oC durumda meydana geldiği görülmektedir. Bununda nedeni sıcaklık arttıkça viskozite düşecek viskozite düşünce de mil ve yatak arasındaki mesafe azalacaktır.Şekil 8’da yatağa uygulanan yük örneği etkisinde farklı yağ giriş sıcaklıklarında radyal kaymalı yatakta meydana gelen sürtünme momentinin krank açısına göre değişiminin grafiği verilmiştir. Grafikler incelendiğinde yatakta meydana gelen sürtünme momentinin maksimum değerlerinin 20 oC yağ giriş sıcaklığında, yaklaşık 275’lik krank açısında ve 2,3 N-m değerinde, sürtünme momentinin minimum değerinin de 60 oC yağ giriş sıcaklığında hemen hemen aynı krank açısında ve 0,565 N-m değerinde meydana geldiği görülmektedir. Minimum yağ film kalınlığı en fazla 60 oC yağ giriş sıcaklığında meydana geldiği bir önceki şekilde görülmektedir. Yağ film kalınlığı arttığında akışkan molekülleri arasındaki sürtünme, dolayısıyla sürtünme momenti artacaktır.

Page 9: Dinamik Yüklü Radyal Kaymalı Yataklarda Yağ Giriş Sıcaklığının Yatak … · 2019. 4. 25. · Yatak yükü ve diğer yatak parametreleri sabit kalmak şartıyla, yalnızca

Adatepe H., Bıyıklıoğlu A. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 1-10

9

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 3600

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

Min

imum

Yağ

fil

m K

alın

lığı

, [M

ikro

n]

KrankAçısı, [Derece]

Tyağ giriş

= 20 0C

Tyağ giriş

= 40 0C

Tyağ giriş

= 60 0C

Şekil 7. Farklı yağ giriş sıcaklıklarında minimum yağ film kalınlığının krank açısına göre değişimi

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 3600,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

2,4

Sürt

ünm

e M

omen

ti, [

N-m

]

Krank Açısı, [Derece]

Tyağ giriş

= 20 0C

Tyağ giriş

= 40 0C

Tyağ giriş

= 60 0C

Şekil 8. Farklı yağ giriş sıcaklıklarında sürtünme momentinin krank açısına göre değişimi

Page 10: Dinamik Yüklü Radyal Kaymalı Yataklarda Yağ Giriş Sıcaklığının Yatak … · 2019. 4. 25. · Yatak yükü ve diğer yatak parametreleri sabit kalmak şartıyla, yalnızca

Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 1-10 Dinamik Yüklü Radyal Kaymalı Yataklarda Yağ Giriş Sıcaklığının..

10

4. SONUÇLAR

Radyal kaymalı yataklarda, yatağa gönderilen yağın giriş sıcaklıklarının değiştirilmesi sonucu elde edilen verilerden çizilen grafiklerden özetle aşağıdaki sonuçlar çıkarılmıştır.1. Yatakta meydana genel minimun güç kaybı, 60 oC yağ giriş sıcaklığında meydana gelmiştir. 2. Maksimum yağ film basıncı, 60 oC yağ giriş sıcaklığında meydana gelmiştir. 3. Aynı çalışma şartları altında, yatakta meydana gelen minimum yağ film kalınlığının, minimum değeri 60 oC yağ giriş sıcaklığında meydana gelmiştir. Metal metal temasının en yüksek olduğu yağ giriş sıcaklığı değeri de bu yağ giriş sıcaklığıdır. 4. Sürtünme momentinin minimum değerinin de yine 60 oC yağ giriş sıcaklığında meydana geldiği görülmüştür.

5. KAYNAKLAR

1. Chun, S. M., Lalas, D. P. Parametric Study of İnlet Oil Temperature and Pressure for a Half-Circumferential Grooved Journal Bearing, Tribology Transactions, 35, 2 (1992), 213-224

2. Xiaobin, L., Khonsari, M. M. and Gelinck, E. R. M., The Stribeck Curve: Experimental Results and Theoretical Prediction, Journal of Tribology, 128, 4 (2006), 789-795

3. Hashizume, K. and Kumada, Y. A Study af Oil Flow and Temperature in Journal Bearings. Engine Tribology SAE International Congress, Detroit, 24-28 February 1992, SP-919, ISBN 1-56091-236-7.

4. Ene N. M., and Dimofte F. Temperature Distribution of a Wave Journal Bearing. Comparison with Test Data, Proceedings of ASME/STLE International Joint Tribology Conference, October 22-24, 2007 San Diego, California USA

5. Ricardo Software, Journal Bearing Analysis-Orbit, Documentation/User Manual Version 1.2, IL., USA, 2000

6. Gulwadi, S. D., A Mixed Lubrication and Oil Transport Model for Piston Rings Using a Mass-Conserving Algorithm, ASME ICE, 25, 2 (1995), 129-139, ASME Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 120 (1998), 199-208

7. Gulwadi, S. D., Development of an Advanced Journal Bearing Analysis Simulation Program ORBIT for Application in Internal Combustion Engines, An Internal Ricardo Report, Feb. 2000

8. Adatepe, H., Mikro Kanallı Radyal Kaymalı Yataklarda Statik ve Dinamik Yük Altında Sürtünme Davranışının İncelenmesi, Doktora Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2006

9. Adatepe, H., Bıyıklıoğlu, A., Dinamik Yüklü Radyal Kaymalı Yataklarda Mil Yörüngesinin Teorik ve Deneysel Olarak Belirlenmesi, II. Makina Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi, 26-27 Eylül 2003, Konya, Bildiriler Kitabı, 225-237

10. Bıyıklıoğlu, A., Çuvalcı, H., Adatepe, H., Baş, H., Duman, M.S., A New Measurement Test Apparatus and Method for the Friction Force Measurement in the Journal Bearings Under Dynamic Loading Part I, Experimental Techniques, 29, 5 (2005), 22-25

11. Durak, E., Kurbanoğlu, C., Bıyıklıoğlu, A., Kaleli, H., Measurement of Friction Force and Effects of Oil Fortifier in Engine Journal Bearings Under Dynamic Loading Conditions, Tribology International, 36, 8 (2003), 599-607