TRİBOLOJİ –YAĞLAMA BİLİMİ
Sürtünme,aşınma
ve yağlama konularını inceleyen bilim dalıdır.
Tekerleğin icadıyla beraber,dönel
elemanların yataklama ve bu yataklardaki aşınma problemleri ortaya çıkmış ve
bunlara çare aranmaya başlanılmıştır.
İtalyan mimar ve mühendis
Leonardo da Vinci(1452-1519),Fransız fizikçiler Amontons ve Coulumb
çalışmalarda bulunmuştur. Coulumb sürtünme konusunda bugün de geçerliliğini
koruyan sürtünme kanun’unu ortaya koymuştur.
Alman makine mühendisi Richard
Stribeck(1861-1950),kaymalı yataklar üzerinde yaptığı deneylerde sürtünmeye
etki edebilecek bütün değerleri sabit tutmuş,devir sayısını ve buna bağlı
olarak çevresel hızı değiştirerek bugün Stribeck eğrisi olarak bilinen eğriyi
elde etmiştir.
Son yıllarda Türk mühendis Ali
Erdemir’in çalışmaları dünyada büyük ilgi uyandırmıştır. Erdemir,R&D
ödülünü önce 1991 yılında, borik asidin motor ve makinelerde sürtünme ve aşınma
özelliğini bularak,1998 yılında ise geliştirdiği atom karbon bir film kaplama
ile sürtünme katsayısını sıfıra indirerek kazanmıştır. En son nano teknoloji
kullanarak geliştirdiği yapay elmas özelliği taşıyan buluşu ile R&D ödülünü
3. Kez 2003 yılında kazandı.
Şuanda bir çok şirket bu bilim
dalı üzerine araştırmalar yapmaktadır. Bu araştırmalar genellikle sürtünme
katsayısının ve aşınma oranlarının belirlenmesi,sürtünmeyi ve aşınmayı
etkileyen doğal mekanizmaların bulunması, sürtünmeyi ve aşınmayı azaltacak
malzemelerin veya endüstriyel yağların bulunması gibi konuları içerir.
Sürtünme teknikte, birbiriyle
temas halinde olan ve birbirine göre izafi hareket yapan ya da yapma eğiliminde
olan iki cismin harekete karşı gösterdikleri direnç olarak tarif edilir. Sürtünme kinematik olarak, kayma, yuvarlanma
ve kayma –yuvarlanma şeklinde olur.
Birbiriyle temas eden yüzeyler
arasında izafi hareket yoksa statik sürtünmeden söz edilir.
Sürtünme kuvveti sabit değildir.
Sürtünme katsayısına bağlıdır. Sürtünme katsayısı statik sürtünme durumunda en
büyük değerini alır.
Yüzeyler arasına yağlayıcı bir
madde konulup konulmaması açısından sürtünme, kuru sürtünme,sıvı sürtünme ve bu
iki sürtünme türü arasında kalan yarı sıvı sürtünme olmak üzere 3 durumda
incelenir.
Sürtünme sonucunda aşınma meydana
gelmektedir. Aşınma; hareket yapan sürtünme halindeki cisimlerin yüzeylerinde
sürtünme etkisiyle oluşan istenilmeyen malzeme kaybıdır. Bunun sonucu olarak
makine elemanları giderek aşınır ve fonksiyonlarının sıhhatli olarak yerine
getirmez hale gelir. Belli başlı aşınma türleri:
-Adezyon aşınması: Birbirine temas eden cisimlerin
gerçek temas yüzeyleri aslında çok küçük olduğundan küçük yüklerde dahi yüksek
basınç altındadır. Bu durumda malzemeler plastik deformasyona uğrayarak
birbirine gerçek temas yüzeylerinden mikro kaynak ile bağlanırlar. Bu sırada
iki cisim arasında devam eden izafi hareket sonucu kaynak bağı kopar ve sonuçta
cismin birinden malzeme kaybı oluşur.
Adezyon Aşınması
-Yorulma(pitting) aşınması: Dişli
çarklar,rulmanlı yataklar,kam mekanizmaları gibi birbiriyle sürekli temas
halindeki yüzeylerde sıkça görülen bir aşınma türüdür. Temas alanları küçük
olduğundan basınç meydana gelir. Bu basınçlar sonucu yüzeyin hemen altında
kayma gerilmelerine sebebiyet verir. Kayma gerilmelerinin maksimum olduğu
noktada plastik deformasyon meydana gelir. Bu deformasyon zamanla yüzeye
ilerleyerek yüzeyde çukurcuklar meydana gelir buna denir.
-Kavitasyon aşınması: Çukurlaşma; akım
makinelerinin fanlarında görülebilen bir sıvı erozyonu türüdür. Kavitasyon
buharlaşma basıncının altına düşen basınçlarda akışkan içinde lokal
buharlaşmaların vuku bulması, daha sonra bu gaz boşluklarının çevresinde ki
sıvıyla hızlıca doldurulması ve bu sırada büyük bir basınç dalgası oluşur. Bu
basınç dalgası çevresindeki metale oldukça zararlar verir ve kısa zamanda
kavitasyon sebebiyle fan kullanılamaz hale gelir.
Aşınmayı önlemek için araçlarda
YAĞLAMA sistemi kullanılmaktadır.
Motorlarda Yağlama Çeşitleri:
1-
Çarpmalı Yağlama:
Çarpmalı yağlama ile yağlanan motorlarda piston kulu kepinde yağ bulunur.
Piston alt ölü noktaya indiğinde yağ kepçesi,karterdeki yağa dalarak yağı blok
içinde savurur. Savrulan yağ,ana ve kol yataklarını,silindiri ve diğer
parçaları yağlar. Bazı küçük iki zamanlı motorların yağlanması bu şekilde
sağlanır.
2-
Pompalı ve Çarpmalı
Yağlama: Pompalı ve çarpmalı yağlama, çarpmalı yağlama gibidir. Tek farkı piston
kolu kepinin yağı karterden değil de küçük bir yağ pompasının yağ doldurduğu
çanaklardan alarak savurmasıdır.
3-
Basınçlı Yağlama:
Basınçlı yağlama sisteminde, yağ pompası kam milinde hareket alarak çalışır.
Yağ pompası, karterden yağı emerek krank mili ana ve kol muylu yataklarına,
külbütörlere,kam mili yataklarına ,zaman ayar dişlilerine belirli basınçta
göndererek yağlanmalarını sağlar.
4-
Tam Basınçlı Yağlama
Sistemi : Tam basınçlı yağlama sistemi, basınçlı yağlama sisteminden tek
farkla aynıdır. Farkı, piston pimi kol burcunun,basınçlı yağ ile yağlanmasıdır.
Krank milinde kol muylusunu yağlayan yağ ,piston kolunda bulunan yağ deliğinden
geçerek kol burcunu da yağlar.
5-
Benzine
Karıştırılarak Yapılan Yağlama: İki zamanlı, karterden süpürmeli motorların
yağlanmasında kullanılır. Benzinin içinde eriyen yağ, benzin hava karışımı ile
birlikte kartere alınır. Karışımın temas ettiği parçalar üzerinde yağ yapışır
kalır. Benzin sıcak ortamda buharlaşarak uzaklaşır. Krank mili, piston kolu,
yataklar,silindirler bu şekilde yağlanır. Bir miktar yağ da karışımla birlikte
yanarak ziyan olur. Bu şekilde yapılan yağlama,parçaların yağlanması için
yeterli değildir. Bu yüzdendir ki 2 zamanlı motorlar çok uzun ömürlü
değillerdir.
Motor Yağları:
Ham petrolden elde edilen yağlara madeni yağ veya makine
yağı denir. Bu tür yağlar motorun çalışma şartlarına uygun değildir. Motor
yağlarından istenilen özellikler, madeni yağ içine karıştırılan katkı
maddeleriyle elde edilir. Katkı maddelerinin yağa kazandırdığı özellikler
şunlardır:
a)
Motor yağının, düşük
sıcaklıklarda çok fazla kalınlaşmasını önleyerek soğuk havalarda motorun kolay
çalışmasını sağlar.
b)
Motor yağının yüksek
sıcaklıklarda yağlama özelliğinin kaybolmasını sağlar. Böylece piston, segman,
subap gibi çok sıcak çalışan parçalar üzerinde oluşan artık maddeler (kurum,
yağlı kurum) en aza iner.İş zamanında yanma sonucu oluşan su,kül,karbon ve diğer
kimyasal maddelerin yağın içinde asit meydana getirmesini önleyerek motor
parçalarının uzun ömürlü olmasını sağlar.
c)
Motor yağının
köpürmesini önleyerek yağlamanın kalitesini iyileştirir.
Motor
Yağının Görevleri:
a)
Sürtünmeyi en aza
indirir. Birbirine temas halinde çalışan parçaların arasında yağ filmi meydana
getirerek, sürtünmeden dolayı aşınmayı ve sıcaklığı en aza indirir.
b)
Motor kompresyonunun
düşmesini önler. Segmanların silindir yüzeyinden sıyırdığı yağ,segman ile
yuvası arasına dolarak kompresyon kaçağına karşı sıvı conta gibi görev yapar.
Kompresyonun,piston,segman ,silindir arasından kartele kaçmasını en aza
indirir.
c)
Motor parçalarının
soğumasına yardımcı olur. Karteldeki yağ,motor parçalarından daha soğuktur.
Yağlama sırasında parçaların üzerinden aldığı sıcaklığı kartele getirerek
parçaları az da olsa soğutur.
d)
Motor parçalarını
temizler. Motor yağı, yağladığı parçalar üzerinde aşınmadan dolayı meydana
gelen talaşları ve yanma sonucu oluşan kurumları bünyesinde toplayarak kartele
getirir. Böylece motor parçalarının devamlı temiz kalmasını sağlar.
Vizkosite
ve Motor Yağları:
Vizkosite,
yağların akıcılığa karşı direncini belirten bir terimdir. Bütün motor yağları
S.A.E seri numarasıyla sınıflandırılır. S.A.E rumuzu Birleşik Amerika
Devletleri’nde motorlu araçlar mühendisleri birliğinin (Society of Automotive
Enginers) baş harflerini ifade eder. Motor yağlarının S.A.E standardı bu birlik
tarafından düzenlenmiştir. S.A.E numarası küçük olan yağlar daha ince ve akıcı
olur. Numarası büyük olan yağlar daha kalın ve az akıcı olur. Örnek olarak S.A.E 10 numaralı yağ, S.A.E 30 numaralı
yağdan daha ince ve akıcıdır. Motor yağları,benzinli ve dizel motorlar için
ayrı özellikte imal edilir. Benzinli motorlarda :SA,SB,SC,SD gibi S harfi ile
başlayan yağlar kullanılır. Dizel motorlarında; CA,CB,CC,CD gibi C harfi ile
başlayan yağlar kullanılır.
Gerek
benzin, gerek dizel motor yağları; yazlık,kışlık ve birleşik yağlar (dört
mevsim yağları) olmak üzere 3 çeşittir.
a) Yazlık Yağlar: S.A.E 10,S.A.E 20, S.A.E 30, S.A.E 40,
S.A.E 50 numaralı yağlardır.
b) Kışlık Yağlar: S.A.E5W, S.A.E 10W, S.A.E 20 W gibi
yağlardır. W harfi kışlık yağ olduğu belirtir ve İngilizcedeki Winter dan
gelmektedir.
c) Birleşik Yağlar: Bu tip yağlar her mevsim kullanılır.
Yazın yazlık yağ kışın kışlık yağ özelliğini gösterir. Ancak hiçbir zaman ne
yazlık ne de kışlık yağın tam yerini tutmaz.
Motor Yağının Bozulmasının
Sebepleri :
a)
Yağın Kimyasal Olarak
Bozulması : Motor yağı, motor çalıştığında sıcaklığı çok yükselir. Yağın
içindeki mineraller, yüksek sıcaklıklarda hava içindeki oksijenle birleşerek
oksitlenir. Ayrıca iş zamanında yanma sonucu oluşan diğer kimyasal maddeler,
yağla birleşerek organik asitler meydana getirir. Oksitlenme ve asit etkisiyle
motor yağı özelliğini kaybederek parçaların üzerinde aşınma, oksitlenme ve
sakızlaşma(reçine) meydana getirir. Sakızlaşma, segmanların ve supapların
yuvasında sıkışıp kalmasına sebep olur.
b)
Yağın Fiziksel Olarak
Bozulması: Emme zamanında silindire giren havanın içindeki tozlar, yanma sonu
meydana gelen kurumlar ve diğer arak maddeler, parçaların aşınmasından doğan
talaşlar, kartele kaçan gazların içindeki benzin veya mazot yağın kirlenmesine
ve özelliğinin bozulmasına sebep olur. Gerçi yağ filtresi,yağın içindeki
parçacıkların bir kısmım temizlese bile zaman içinde yeterli olamaz.
İşte,yukarı ana hatlarıyla açıklanan sebeplerden dolayı motor yağı bozulur. Bu
nedenle araç katalogunda tavsiye edilen sürelerde motor yağının yenilenmesi gerekir.
Motora
Uygun Yağın Seçilmesi: Her motora uygun olan yağ araç katalogunda belirtilir.
Bunun dışında,kullanacağımız yağa kendimiz karar vereceksek üç hususu göz önüne
alarak seçimimizi yaparız.
Bunlar;
a)
Motorun Teknik
Özellikleri: Motor yüksek devirlimi ve yeni motor mu? Yeni motorlarda
yağ boşluğu az olduğu için düşük numaralı yağ kullanmalıyız.
Orta
devirli motorlarda ve kullanılma ömrünü ortalamış araçlarda, orta olan yağlar
kullanılmalıdır.
Düşük
devirli ve uzun ömür yapan araçlarda ise kalın yağ kullanılmalıdır.
Yağ Sistemi Ana Parçaları:
1.
Kartel: Kartel,motor
yağına depoluk yapar, yağın soğumasına yardımcı olur ve motorun alt tarafını
kapatarak toz,toprak ve benzeri yabancı maddelerin motorun içine girmesini
önler.
2.
Yağ Süzgeci:
Karteldeki yağın içinde bulunan büyük pislikleri süzer.
3.
Yağ Pompası:
Yağı kartelden emerek belirli basınç altında yağ filtresine ve ana yağ
kanallarına basar. Motorlarda dişli tip,paletli tip,rotorlu tip olmak üzere üç
çeşit yağ pompası vardır.
a) Dişli Tip Yağ Pompası: Pompa içinde birbiriyle kavranmış
iki dişli bulunur. Dişlilerden birisi döndüren, diğeri dönen dişlidir. Döndüren
dişli hareketini bazı motorlarda kam milinden,bazı motorlardan krank milinden
alır. Dişliler döndüğünde giriş kanalından gelen ve diş boşluklarına dolan yağ
çıkışı kanalına taşınır. Taşınan yağın miktarı dişlilerin dönme hızına ve yağ
kalınlığına bağlıdır.
Motor
yağı soğuk iken veya motor devri yükseldikçe dişlilerin taşıdığı yağ,
gereğinden çok fazla olur. Yağ basıncının belirli bir değerden daha fazla
yükselmesini önlemek için çıkış kanalına yağ basınç ayar supabı konur. Basınç
ayar supabı pompa gövdesinden veya ana yağ kanalı üzerinde olabilir. Pompa yağ
çıkış basıncı, basınç ayar supap yayının basıncını yenecek kadar yükseldiğinden
supabı açarak geri dönüş yapar.
b) Paletli Tip Yağ Pompası: Bu pompadan dişli yerine
paletler kullanılır. Paletler, pompa gövdesi içinde, eksenden kaçık olarak
dönen palet başlığındaki yuvalarına takılır. Yuva içindeki palet yayları,
paletleri devamlı olarak gövde yüzeyi ile temas halinde tutar. Palet başlığı
pompa miline bağlıdır. Mil döndüğünde paletler, giriş kanalı önünde büyüyen ve
çıkış kanalı önünde sıfıra kadar küçülen bir hacim meydana getirirler. Hacmin
sıfıra düşmesiyle yağ ana yağ kanalına basılır.
c) Rotorlu Tip Yağ Pompası: İç rotor,rotor yuvasında
pompa mili döndüğünde iç rotor ile çalışan dış rotor, yağ giriş kanalında
büyüyen ve yağ çıkış kanalında sıfıra kadar küçülen değişken bir hacim meydana
getirir. Giriş kanalında büyük hacme alınan yağ,çıkış kanalında hacmin sıfıra
düşmesiyle ana yağ kanallarına basılır.
4-Yağ
Filtre Çeşitleri
a)
Tek Parçalı(Atom)
Yağ Filtresi :Bu tip filtreler, bir kez kullanılır. Ömrü dolduğunda
atılarak yerine yenisi takılır. Yeni filtre,yerine takılırken lastik conta
yüzeyi yağlanır. Bundan amaç filtrenin kolayca sıkılması ve contanın hasar
görmesini önlemektir. Filtrenin kullanılma süresi katalogla belirtilir.
b) Elemanı değiştirilebilir Yağ Filtresi: Genel
olarak kapalı bir kutu içinde olur. Özellikle motosikletlerde daha sık
rastlanır. Dışarıdan kapağı sökülmek suretiyle, içerideki filtre açığa
çıkarılır.
Motorlarda Yağ Dolaşımı:
Motorda yağ
dolaşımı, yağ pompasının bastığı yağın, yağ filtresinde temizlenmesi önceliğine
göre iki şekilde olur. Bunlardan birisi kısa devreli diğeri ise tam akışlı yağ
dolaşımıdır.
a)
Kısa Devreli Yağ
Dolaşımı: Kısa devreli yağ dolaşımında,yağ pompasından gelen
yağ,filtrede temizlendikten sonra motor parçalarını yağlar. Filtrenin
kirlenerek tıkanması halinde motorun yağsız kalmasının önlemek için,filtre kısa
devre supabı açılarak yağın doğrudan ana yağ kanalına gitmesi sağlanır.
b)
Tam Akışlı Yağ
Dolaşımı: Tam akışlı yağlama dolaşımında, yağ pompasından gelen yağ,
filtreden temizlendikten sonra motor parçalarını yağlar. Filtrenin kirlenerek
tıkanması halinde motorun yağsız kalmasını önlemek için,filtre kısa devre
supabı açılarak yağın doğrudan ana yağ kanalına (motora) gitmesi sağlanır.
4-Basınç
Ayar Supabı:Yağ pompası tarafından yağ kanalına basılan yağın, basıncını
istenilen değerde kalmasını sağlar. Ayar vidası,basınç yayı ve basınç supabından
meydana gelir.
6-
Yağ Basınç
Göstergesi
7-
Yağ radyatörü
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder