Akademik Veri Yönetim Sistemi
Karaçay T. (Yürütücü), Dal A.
TÜBİTAK Projesi, 2021 - 2022
Dışardan
basınçlı hava yatakları ile desteklenmiş yatak-rotor sistemlerinde, yatak ve
şaft yüzeyleri arasında yatak üzerine yerleştirilmiş besleme delikleri
(Orifisler) ile iletilen basınçlı hava sayesinde ince yağlayıcı film
oluşturulur. Yüzeyler arasındaki ince yağlayıcı hava filmi, yüzeylerin
birbirine temas etmesini önler ve rotoru taşır. Havanın viskozitesinin sıvı
yağlayıcılara göre çok düşük olmasından dolayı, türbinler ve yüksek hızlı hassas
talaşlı imalat tezgâhları gibi yüksek hızda çalışan rotorların desteklenmesi
için aerostatik hava yatakları oldukça sık kullanılırlar.
Aerostatik
hava yataklarının konvansiyonel kullanımında, dışarıdan basınçlandırılmış hava,
yatak ve şaft yüzeyleri arasına genellikle orifis veya gözenekli yapılı malzeme
kullanılarak taşınır. Gözenekli malzeme kullanılan aerostatik yataklar, orifis
kısıtlayıcılı aerostatik yataklara göre şaft yüzeyinde daha iyi basınç dağılımı
sağladığından yük taşıma kapasiteleri daha yüksektir. Ancak gözenekli malzeme
kullanılan aerostatik yatakların maliyetlerinin yüksek olması ve malzemelerin
mukavemetlerinin düşük olmasından dolayı kullanımları çok yaygınlaşmamıştır. Orifis kısıtlayıcılı aerostatik yataklarda ise
orifis sayısı arttırılarak şaft üzerine etkiyen basınç dağılımı daha homojen hale
getirilebilir.
Bu
projede tasarlanan aerostatik yatakta çok sayıda mikro yapıda orifis içeren
basınçlı hava yatağı sayesinde şaft yüzeyine etkileyen hava basıncının dağılımı
homojenleşmiş olacaktır. Böylece yatağın yük taşıma kapasitesi ve yatak katılığı
arttırılacaktır. Aynı yük taşıma kapasitesi ve yatak katılığı değerlerini
sağlayan yataklara göre daha az basınçlı hava kullanılacağından güç tüketimi
azaltılacaktır. Konvansiyonel imalat
yöntemleri ile üretilmesi zor olan bu aerostatik yatak tasarımının üretimi için
son yıllarda çok hızlı bir şekilde gelişen imalat yöntemi olan eklemeli imalat
yöntemi kullanılacaktır. Yatağın yüzey kalitesinin ve mukavemetinin yüksek
olması amacıyla SLA (Stereolithography) yöntemi ile üretilmesi planlanmıştır.
Üretilecek
aerostatik yatakların geometrik parametrelerinin (boşluk miktarı, besleme
deliği çapı, boy-çap oranı) yatak yük taşıma kapasitesi ve yatak katılığına
etkileri sayısal ve deneysel olarak incelenecektir. Aerostatik yataklar ile
yataklanmış yatak-rotor sistemi 4 serbestlik dereceli olarak modellenip,
sistemin hareket denklemleri elde edilecektir. Doğrusal olmayan yatak-rotor
sistemi davranışını ifade edebilmek için hareket denklemleri farklı rotor dönüş
hızları için çözülecektir. Orbit eğrileri ve faz düzlem eğrileri çizdirilerek
yatağın geometrik parametrelerinin rotorun kararlılığına etkileri
incelenecektir.