SIVI SÜRTÜNMESİ

sivi+surtunme

ŞEKİL-1

Sıvı sürtünmesi, madeni yüzeylerin bir yağ tabakası tarafından tamamen ayrılmış olduğu sürtünme halidir (Şekil-1). Yüzeylerin pürüzlülüğü göz önüne alınırsa, analitik bakımından sıvı sürtünmesi

ha > Rt1 + Rt2

bağıntısı ile ifade edilebilir. Burada Rt1 ve Rt2 her iki yüzeyin maksimum pürüzlülüğüdür.

Madensel yüzeylerle doğrudan doğruya temasta bulunan yağ tabakaları, adsorpsiyon yolu ile bu malzemelere tamamen yapışmış olduğu görülür; şöyle ki U hızıyla hareket eden yüzeye yapışmış olan tabakanın hızı U; sabit yüzey üzerindeki tabakanın hızı ise sıfırdır (Şekil-1 b). Ara tabakalarının hızı y mesafesine bağlı olarak U ile sıfır arasında değişir. Böylece sıvı sürtünmesi halinde sürtünme esas itibariyle birbiri üzerinde kayan yağ tabakaları arasında oluşmakta ve bu tabakalar arasındaki kayma gerilmelerine bağlı olmaktadır. Viskoz bir akışkanda meydana gelen kayma gerilmeleri Newton kanununa göre

τ = η (du/dy)

şeklinde belirtilebilir. Burada η yağın viskozitesi, du/dy – y mesafesine göre hız değişimi (gradyanı) veya kayma oranıdır. Kayma gerilmelerine bağlı olan sürtünme kuvveti ve sürtünme katsayısı

Fs = η (du/dy) A ;                     µ = Fs/F

olarak yazılır. Burada A  hareketli madensel yüzey ile yağ tabakası arasındaki temas alanıdır.
Pratik uygulamalar için yukardaki denklem

Fs = η (u/h) A

şeklinde ifade edilir; burada h yağ tabakasının kalınlığıdır.

Sıvı sürtünmesinin oluşmasında rol oynayan esas etken yağ tabakasında meydana gelen basınçtır. Basınç oluşumu Hidrodinamik ve
Hidrostatik olmak üzere iki olaya bağlıdır.

hidrodinamik+sivi+surtunmesi

ŞEKİL-2

a. Hidrodinamik sıvı sürtünmesinde, yüzeylerin kinematik ve geometrik şartlarına bağlı olarak yağ tabakasında kendi kendine bir basınç alanı oluşur. Basınçlı bir yağ filminin oluşabilmesi için kinematik ve geometrik şartlar, yüzeylerin birbirine göre belirli bir izafi hıza sahip olması ve yağ tabakasının hareket yönünde daralmasıdır . Parat ikt e bu iki şart, eğik düzlemsel yüzeylerde (eksenel yataklarda, Şekil-2 a) ve birbirine göre eksantrik bir durumda olan silindirik yüzeylerde (radyal yataklarda, Şekil-2 b) gerçekleşir.

Hidrodinamik sıvı sürtünmesi kinematik ve dinamik şartlara bağlı olduğundan uygulama alanı sınırlıdır. Genellikle bu sürtünme hali, izafi hareketin sürekli olduğu ve yağ tabakasının hareket yönünde daraldığı sistemlerde oluşur. Ötelerne hareketi sırasında hareket yönünde daralan bir yağ tabakası oluştuğu takdirde, çok kısa süreli bir sıvı sürtünmesi hali gerçekleşebilir; ancak bu sürtünme hali hiç bir zaman sürekli olmaz.

surtunme+katsayisinin+degisimi

ŞEKİL-3

Şekil-3 a da hidrodinamik sıvı sürtünmesinde sürtünme katsayısının hız ile değişimi görülmektedir. Görüldüğü gibi hidrodinamik sıvı sürtünmesi bölgesinde çalışan sistemlerde hareketin başlangıcında ve durma sırasında kuru ve sınır sürtünmesi halleri ve bunlara bağlı olarak aşınmalar meydana gelir. Bu nedenle hidrodinamik sıvı sürtünmesi halinde sistemlerin aşınması tamamen önlenemez. Hidrodinamik sıvı sürtünmede yağlayıcı maddeler olarak sıvı, gaz veya gres kullanılabilir. Buna göre sıvı sürtünmesi halleri Hidrodinamik, Gazodinamik veya Reodinamik olarak isimlendirilir.

b. Hidrostatik sıvı sürtünmesi halinde, dış kuvvetin dengelenmesi ve yüzeylerin birbirinden ayrılması için gereken basınç, bir yüksek basınçlı pompa vasıtası ile dışardan sağlanır ve yağ basınç ile yüzeyler arasına gönderilir (Şekil-4). Bu durumda bütün sistemlerde yüzeylerin kinematik ve geometrik şartlarına bağlı olmaksızın sıvı sürtünmesi sağlanabilir; yani hidrostatik sıvı sürtünmesi hareketsiz yüzeylerde de oluşturulabilir. Böylece bu gibi sistemlerde hareketin başlangıcında ve durma sırasında sıvı sürtünmesi hali vardır (ŞekiI-3 b). Kuru veya sınır sürtünmesinin bulunmadığı bu yağlama durumunda aşınma da yoktur.

hidrostatik+sivi+surtunmesi

ŞEKİL-4

Bu üstünlüklerine rağmen hidrostatik sıvı sürtünmesi ile çalışan sistemlerin mahzurları şu şekilde özetlenebilir. Tesisat bakımından (motor, pompa, süzgeç, dirençler) oldukça karışık ve pahalı bir sistemdir; bu tesisatta bir arıza olduğu ve yatağa yağ gönderilmediği durumda, yüksek hızda çalışan elemanlar direkt temasa geçerler ve şiddetli bozulmalar meydana gelir. Ancak modern sistemlerde; bu durumu önlemek için uyarıcı cihazlar konulur.

Yağlayıcı maddeler sıvı, gaz veya gres olabilir. Buna göre sistemler Hidrostatik, Gazostatik veya Reostatik olarak isimlendirilir.

Teknolojinin gelişmesi ile yağlama alanında da yeni yöntemler uygulanmaya başlanmıştır. Örneğin sıvı sürtünmesi bölgesinde çalışan sistemlerdeki yağlayıcı elektromagnetik alan içersinde bulunursa, bu sistemlere, sıvı sürtünmesinin cinsine göre Magnetohidrodinamik, Magnetogazodinamik, Magnetohidrostatik denilmektedir.