KURU SÜRTÜNME NEDİR-I

İzafi hareket yapan ve normal bir kuvvetin (Fn) etkisi altında bulunan iki cismin temas yüzeyleri arasında harekete karşı olan

Fs = Fn x μ (Coulomb-Amontons kanunu)

değerinde bir sürtünme kuvveti oluşur. Burada μ sürtünme katsayısıdır ve malzemeden malzemeye değişiklik gösterir.

Genel ifadeye göre sürtünme izafi hareket yapan veya hareket yapabilme olanağına sahip olan yüzeylerde oluşur. Şekil-1 deki cisimlerin herhangi birine teğetsel bir F kuvveti tatbik edilirse, iki durum ortaya çıkabilir. Birinci durumda Fs > F yani sürtünme kuvveti F kuvvetinden daha büyük olabilir. Bu halde F kuvvetine rağmen cisimler birbirleri üzerinde kaymazlar. Ancak hareket olanağı olduğunan, yüzeyler arası statik sürtünme denilen bir direnç meydana geir. Kavrama, fren gibi sürtünme esasına göre çalışan elemanlarda bu sürtünme halivardır ve bu elemanların hesabı bu denkleme dayanır. İkinci durumda Fs < F yani sürtünme kuvveti F kuvvetinden daha küçük olabilir. Kinematik sürtünme denilen bu halde, F kuvvetin etkisi altında yüzeyler birbirleri üzerinde kayarlar.

kuru+surtunme+kuvveti
Şekil-1

Teknikte sürtünme hem’ istenilen hem de istenilmeyen bir olay olarak ortaya çıkar. Fren, kavrama, sürtünmeli çarklar gibi makina elemanlarında sürtünme istenilen bir olaydır. Bu gibi yerlerde sürtünme arttırılır. Bunların dışında, bütün izafi hareket yapan yüzeylerde istenilmeyen bir olay olarak ortaya çıkan sürtünmenin azaltılması gerekir.

Coulomb – Amontons kanunu olarak yukarıda belirtilen bağıntıya göre sürtünme katsayısı;

μ = Fs / Fn

şeklinde ifade edilir. Genellikle statik sürtünme katsayısı μo, kinematik sürtünme katsayısı μ’den daha büyüktür. Kayma hızı arttıkça kinematik sürtünme katsayısı az da olsa azalır. Sürtünme katsayısının en büyük değeri hareketin başlangıcındadır. Buna karşılık normal kayma hızlarında hıza göre sürtünme katsayısının değişimi çok az olduğundan sürtünme katsayısı sabit sayılabilir.

Sürtünme ile ilgili bir başka kavram tanρ = μ şeklinde ifade edilen sürtünme açısıdır. Kilitlenmeli sistemlerde büyük önem taşıyan bu açı, normal kuvvet ile normal ve sürtünme kuvvetlerinin meydana getirdiği Fr bileşke kuvveti arasındaki açıdır.

Teknikte kullanılan elemanların yüzeyleri çeşitli kimyasal bileşikleri ihtiva eden tabii bir adsorpsiyon tabakası ile kaplıdır. Bunun .sorıucu olarak doğrudan doğruya temas eden yüzeyler arasında daima bu tabakalar bulunur.

Sürtünme olayını açıklamaya çalışan bir çok teoriler vardır. Bunlardan gerçeğe en yakın olanı Bowden ve T’abor’un kaynak bağları teorisidir. Yukarıdaki olaylara dayanarak bu teori şu şekilde açıklanabilir.

Yüksüz durumda yüzeyler belirli pürüzlük noktalarında temasta bulunurlar. Bu noktalarda tabii tabakalar arasında bağlar oluşur. Yük tatbik edildikten sonra, çok küçük olan temas yüzeylerinde çok büyük basınçlar meydana gelir. Bu basınçların etkisi altında bazı temas noktalarındaki tabii tabaka kopar, metalik temas
meydana gelir ve yüksek basıncın etkisi altında bu noktalarda moleküler bağ şeklinde mikroskopik kaynak bağları oluşur. Bu bağlar, tabii tabaka bağlantısından çok daha kuvvetlidir. Ternasta bulunan elemanların izafi hareketi ancak bu bağların kopması ile mümkündür.

O halde sürtünme gerek metalik, gerekse tabii tabaka bağlarının oluşturduğu dirençtir; sürtünme kuvveti ise bu bağların kopması için gereken kuvvettir.

surtunme+bolgesi+mikrokaynak

Yazının devamını okumak için tıklayın.