Dinamik yük altında çalışan teflon-bronz tabakalı kaymalı yataklarda gerilme analizi ve yüzey yorulmasının incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, teflon-bronz tabakası içeren plastik kaymalı yatakların yorulma özellikleri, değişik form, büyüklük ve frekansta dinamik yük uygulayabilen bir deney düzeneği yardımıyla deneysel olarak incelendi ve yatakta oluşan basınç dağılımları belirlendi Ayrıca yatakta meydana gelen gerilmeler ve yerdeğiştirmeler ANSYS paket programı yardımıyla sayısal olarak hesaplandı. Çalışmada deneyler, ilk olarak aynı bir yük altında değişik yatak genişliklerinde, ikinci olarak da, sabit yatak genişliğinde değişik dinamik yüklerde yapıldı. Yatakta ortaya çıkan yorulma bölgeleri, kılcal çatlakların dağılımı ve gerilme analizi ile etkili büyüklüklerin değişimi incelendi. Her bir dinamik yük altında, yatakta ortaya çıkan mil yörüngesi ile oluşan yorulma bölgeleri ayrı ayrı belirlendi. Dinamik yük altında, krank açısının her 10°'lik konumunda çevresel basınç dağılımları hesaplanarak, zarf yüzeyinde ortaya çıkan yorulma bölgesi ile bu basınç dağılımları arasındaki ilişkiler incelendi Ayrıca yatakta ortaya çıkan yorulma bölgeleri ile mil merkezinin yörüngesi ve dinamik yükün maksimum değerleri arasındaki ilişkiler incelendi. Yatak zarfı sonlu elemanlarla modellenerek, göz önüne alınan basınç dağılımları altında, tüm zarf yüzeyi boyunca gerilme dağılımları belirlendi. Burada özellikle yorulma açısından önemli olan teflon-bronz tabakasının yüzeyi ile bu tabakanın çelik destek tabakası ile birleştiği yüzeydeki gerilme dağılımlarının değişimi incelendi. Burada ortaya çıkan gerilmelerden, von Mises gerilme hipotezine göre eşdeğer gerilme dağılımları hesaplanarak yatak zarfında yorulma çatlaklarının başlaması için kritik noktalar vurgulandı. Bu çalışmalar sonucunda, en büyük yükün olduğu bölgelerde, en büyük yağ film basınçları meydana geldiği ve yorulma çatlaklarının da bu bölgelerde oluştuğu gözlendi. Gerilme dağılımı açısından en kritik bölgenin teflon-bronz tabakası ile çelik destek tabakası birleşim yüzeyi olduğu tespit edildi. Bunun yanında, söz konusu yatakların yorulması açısından eksenel gerilmelerin teğetsel gerilmeler kadar etkin olduğu gözlendi. Ayrıca bu yatakların beyaz metal alaşımlı kaymalı yataklardan bir çok halde daha iyi bir yorulma davranışı sergilediği belirlendi.