HİDRODİNAMİK KAYMALI RADYAL YATAKLAR

Şekil-1

Genellikle radyal yataklarda mil “w” hızı ile dönmekte ve yatak sabit durumunda bulunmaktadır. Dolayısıyla hidrodinamik sıvı sürtün­mesinin meydana gelmesi için gereken izafi hız, çalışma koşulundan yerine getirilmektedir. İkinci koşul yani yağ tabakası kalınlığının ha­reket yönde daralması milin, yatağa göre eksantrik bir konum olma­sı ile gerçekleşir (Şekil-1 a); bu da milin yatak içine boşluklu ola­rak monte edilmesi ile sağlanır. Olayı genelleştirmek için hız yerine ηn/p_m faktörü alınır.

Esasen radyal yataklarda hidrodinamik sıvı sürtünmesinin oluş­ması, Stribeck adını taşıyan p-v diyagramından takip edilebilir. Hareketsiz halinde yüzeyler doğrudan doğruya temasta oldu­ğundan (Diyagram a), hareketin başlangıcında çok kısa bir süre için yüzeyler arasında kuru sürtünme oluşur ve mil, yatak içerisinde hareket yönü­nün ters tarafına doğru tırmanmaya başlar. Hız büyüdükçe yağ, yü­zeyler arasında yayılır, sınır sürtünmesi oluşur ve sürtünme katsayısı azalmaya başlar. Hızın belirli bir değerinde, mil yatağa göre ek­santrik bir konum alır, yağ tabakası oluşur ve sıvı sürtünmesi başlar (Diyagram b).

Stribeck Diyagramı

Hareketsiz durumda yatak merkezi O ile mil merkezi O₁ arasın­da Δr=R-r radyal boşluk değerinde bir uzunluk bulunur (Şekil-1 c). Hareket başladıktan ve sıvı sürtünmesi oluştuktan sonra mil merkezi yatak merkezine göre belirli bir eksantrik konuma geçer. Hız arttık­ça eksantriklik değişmektedir. Şöyle ki hızın büyümesi ile mil mer­kezi, başlangıç konumundan, yarım daireye benzeyen bir yörünge üze­rinde yatak merkezine doğru hareket etmektedir (Şekil-1 c). n = sonsuzolduğu durumda mil merkezi yatak merkezi ile çakışır (Diyagram d). Bu durumda daralan yağ tabakası kaybolur ve mil çok kararsız bir hale gelir.

Yukarıda açıklamalara göre radyal yataklarda meydana gelen hidrodinamik basıncın x ve z yönde yayılışı, sırasıyla Şekil-1 a ve de verilmiştir. Şekil-1 a’dan da görüldüğü gibi, içinde basınç olu­şan ve mil yükünü kaldıran yağ tabakası, mil çevresinin bir kıs­mında (x_l-x₂) meydana gelmektedir; buna hidrodinamik yağ taba­kası veya bölgesi denilmektedir. Yağ, yatağın hidrodinamik olmayan diğer bölgesinde de mevcuttur. Ancak buradaki yağ yük taşıma ola­yını etkilememektedir; sadece yatağın soğutmasını sağlamaktadır. Bir­çok teorilerin olmasına karşın, yatağa yeterli miktarda yağ gönderil­diği durumda hidrodinamik bölge yaklaşık 180°(π) dir.

Basınç değerine dayanarak, yatağın yük taşıma kabiliyetini, sür­tünme katsayısını ve yağ debisini çok karışık olan analitik denklem­lerden hesaplamak çok zordur. Bu nedenle günümüzde hidrodinamik yatakların hesabı boyutsuz faktörlere dayanarak yapılmaktadır.

Hidrodinamik yatakların boyutsuz faktörleri geometrik ve çalış­ma olmak üzere iki gruba ayrılabilir. Radyal yataklarda geometrik boyutsuz faktörler; yatağın boşluğu A = D-d; radyal boşluk Ar=R-r=A/2; yağ tabakasının minimum kalınlığı h₀; yatağın çapı D=2R; milin ça­pı d = 2r ve l-yatağın uzunluğu gibi boyutlarına bağlı olarak ifade edilmiştir. Buna göre şu boyutsuz faktörler tayin edilmiştir;

İzafi boşluk, izafi minimum yağ tabakasının kalınlığı ve uzunluk çap oranı…

Çalışma boyutsuz faktörleri; yatağın n dönme hızına veya w açısal hızına, yağın n viskozitesine, mil ile yatak arasındaki P_m ortalama ba­sınca ve izafi boşluğa bağlı olarak şu şekilde tayin edilmiştir;

Somerfeld sayısı, uzunluk çap oranı, izafi boşluk, hız, yüzey basıncı, sürtünme katsayısı, yağ debisi ve sıcaklık.