HDROSTATK YATAKLAR

Vedat Temiz

Giri

zafi hareketli yzeyler arasnda, dtan basnlandrlm bir akkan tarafndan oluturulan film mevcuttur.

Bu yataklar akkan sktrlamaz ise hidrostatik, sktrlabilir ise aerostatik yataklar olarak adlandrlr.

Bu yatak sistemlerinde her zaman basnl akkan salayacak bir tertibat gereklidir.

Radyal ve eksenel ykleri karlayacak yataklarn ayr ayr tasarlanmalar gerekir.

Makina Elemanlar I

Hidrostatik yataklar-Avantajlar

1) Sfr hzlarda dahi yzeyler arasnda yk tayan bir ya filmi mevcuttur.

2) Hidrodinamik yataklara gre ok daha rijittirler. Hassasiyetin nemli olduu sistemlerde bu durum byk avantaj salar.

3) Ya filmi kalnl genellikle byktr. Bylece yzeylerin ok hassas ilenmesi gerekmez.

4) Srekli ya sirklasyonu snmay nler.5) Sistem iindeki ya srekli olarak filtre edildii iin sisteme

toz veya dier abraziflerin girmesi sz konusu deildir.

Dezavantajlar ise bir basnl ya nitesine gerek olmas nedeni ile yksek maliyet ve tasarm verisi eksikliidir.

Hidrostatik yataklar

a) Pompa kapalb) Basn oluumuc) Basn x Cep alan,

normal yke eitd) Yatak alr halde, ya

filmi mevcute) Artan ykteki durumf) Azalan ykteki durum

Dairesel cep ve basn dalm

Makina Elemanlar I

Yatak geometrisi ve parametreler

Basn dalm

Dairesel cep ve basn dalm

Makina Elemanlar I

ekildeki r yarapnda, dr kalnlnda ve duzunluundaki daire segmenti incelensin

Reynolds Dif. Denklemi gerei

q=

- areti ak ile basncn ters ynl olduunu gsterir.

Simetriden dolay radyal debi Q i aptan da kadar sabittir.

Q=

2

Dairesel cep ve basn dalm

Makina Elemanlar I

Ya filmi kalnl h sabit alnrsa,

integrasyonla

Snr artlar: r=r0 da p=0

Q=

2

12 =

12 = +

C=Q.lnr0

6=

Dairesel cep ve basn dalm

Makina Elemanlar I

Hesaplarda temel ama debi, cep basnc ve tanacak yk arasndaki ilikiyi elde etmektir.

aptaki durumda ise r=r1 de p=pc dir.

6

=

Debiler eit olduundan

Q =

6

=

6

Denklem p ye gre dzenlenirse

=

r0rri

Tanacak yk

Makina Elemanlar I

Bu durumda hidrostatik yatak tarafndan tanacak toplam yk

= +

Simetriden dolay

= + 2

Debi-Yk ilikisi

Makina Elemanlar I

= + 2

=

= 2

Cep basncna karlk gelen yk

Debi-Yk ilikisi

Makina Elemanlar I

= 2

ki denklem birlikte dzenlenirse

Q =

6

=

3

Tasarm Esaslar

Denklemden grld gibi bir hidrostatik yatan yk tama kapasitesi cep basnc ve cep yarap ile deimektedir. Bu denklem debiye bal yazldnda

Makina Elemanlar I

= 2

=3

1

Bu halde tanacak ykn viskozite, debi, cep yarap ve ya filmi kalnl ile deitii grlr. Bir hidrostatik yatak tasarm iin bu parametrelerden bazlarnn sabit olmas gerekir.

Tasarm Esaslar

Viskozite ve cep yarap sabit olan byklklerdir. Buna gre bir dzenleme yaplrsa

Makina Elemanlar I

lk olarak hidrostatik yataktaki debi sabit olsun. Bunu salamak iin hacimsel bir pompa kullanlabilir. Bu pompa sabit devir sayl ve yeterli gte bir motorla tahrik edilirse sabit debi elde edilir. Bu durumda;

= sabit

Tasarm Esaslar

Hacimsel pompa yerine bir ak kontrol valfi de kullanmak mmkndr. Bu valfin, akn kendi tarafndan kontrol edilebilen bir delii (orifis) vardr. Bylece, cep basncndan bamsz olarak debi sabit kalr.

Makina Elemanlar I

= sabit

Ayn yatakta birden fazla cep varsa, o sayda valf gerekir.

Sabit debi halinde, ykte bir art meydana gelirse, bu cep basncndaki art ve buna karlk film kalnlnda bir d ile karlanr.

Tasarm Esaslar (sabit kesitli orifis)

Orifis tipi kompansatrlerin en temel avantaj, ok kompakt olmalar ve orifis plakasn deitirmenin kolay olmasdr. Bunun yannda, orifisin kendi ya iindeki abrazif paracklardan dolay erozyona maruz kalr, bu da ak karakteristiini deitirir.

Yarap a olan bir orifisteki debi

Makina Elemanlar I

=

2

2

/

k katsays

Akkann younluu

Bu debi cepteki debiye eitlenirse

=

2

2

/

=

3

Buradaki parametrelerin hesab gerekir.DKKAT: Viskozite sadelemez.

Tasarm Esaslar

Bunun yan sra cep basnc ile debi ters orantl olacak ekilde bir valf de tasarlamak mmkndr. Bu durumda

Makina Elemanlar I

=

Yani, h film kalnl yk ile deimeyecektir. Yatak rijittir.

Yine benzer ekilde, artan yk ile h film kalnlnn da artaca bir valf tasarlamak da mmkndr. Bu ekilde artan ykn yapnn dier elemanlarnda yaratt ekil deiimleri telafi edilmi olur.

Tasarm Esaslar

Bir dier kompansatr tipi ise kapiler borudur. Kapiler boruda ama sevk basncnn sabit olmasdr. Kapiler boru basnl ya kayna ile cep arasna yerletirilir ve ya bu borudan geerek cebe ular.

Makina Elemanlar I

Yukardakine benzer bir kapiler kscda ak miktar (debi, Poiseuille forml):

=

8

ps-pc

Tasarm Esaslar (kapiler ksc)

Sistemde viskozitenin sabit olduu varsaylrsa, ps sevk basnc olmak zere p=ps -pc yazlabilir.

Makina Elemanlar I

=

8

=

8 =

3

Boyutsal byklkler bir sabite atanrsa =3

8

=

Tasarm Esaslar (kapiler ksc)

Yukardaki denklemde FN yerine yandaki deeri konursa,

Makina Elemanlar I

=

8 =

3

Genelde p/pc 2 alnr. Bu durumda cep basnc, sevk basncnn 1/3 kadar olur.

= 2

=

4

3

Ceplerin basnlandrlmas

Makina Elemanlar I

rnek: Hidrostatik radyal yatak

4 cebi ve 4 kompansatrolan radyal yatak

Her bir cepteki basn sras ile pc1, pc2, pc3 ve pc4 olsun.Manifold (sevk) basnc ps dir.

Her bir cebe ait kompansatrler de srasyla K1, K2, K3 ve K4 olsun.

rnek: Hidrostatik radyal yatak

HAL 1

lk etapta mile bir radyal kuvvet gelmesin, yaniFN=0 olsun.

Bu durumda btn ceplerdeki basn eit olur ve sistem dengede kalr.

Yatan btn evresi boyunca ya filmi kalnl niform olur.

rnek: Hidrostatik radyal yatakHAL 2

Cep 4 e doru bir FN kuvveti uygulansn.

Bu durumda muylu cep 2 den cep 4 e doru kayar. Cep 4 civarnda h film kalnl azalr ve buradaki debi:

Burada k4 cep geometrisine bal bir sabittir.

Eer K4 kompansatr sabit debi tipinde ise (valf veya pompa), h4 azaldnda ayn miktar ya debisi iin cep basnc artmaldr.

= ayrca ,

1

Yk artn karlamak iin, ykn art miktarnn kpyle ters orantl olarak ya filmi kalnl azalacaktr.

rnek: Hidrostatik radyal yatakHAL 2

Cep 4 e doru bir FN kuvveti uygulansn.

Bu durumda muylu cep 2 den cep 4 e doru kayar. Cep 4 civarnda h film kalnl azalr ve buradaki debi:

Burada k4 cep geometrisine bal bir sabittir.

Eer K4 kompansatr kapiler boru ise, h4 azaldnda ayn zamanda ya debisi de azalr.

Verilen bir sevk basnc iin h4 n azalmas ile cep basnc artacaktr (pc=ps-p). Cep basncndaki art yk artn karlayacatr.

=

8 Eer Q p

Bir hidrostatik radyal yatak konstrksiyonu

Bir talama milinin yataklanmas

Makina Elemanlar I

Bir tornann hidrostatik olarak yataklanm tablas

Makina Elemanlar I

Eksenel Kaymal yatak konstrksiyonlar

Eksenel hava yata konstrksiyonlar