Rüzgâr Türbinlerinde Kullanılan Elasto Hidrodinamik Yağlamalı Rulmanların Dinamik Davranışının İncelenmesi


Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2018

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Hikmet Bal

Danışman: NİZAMİ AKTÜRK

Özet:

Rüzgâr turbinlerindeki arıza sebeplerinin başında yer alan, ömür ve enerji verimliliğini etkileyen elasto hidrodinamik yağlamalı rulmanların dinamik davranışı bu tez çalışmasının konusunu oluşturmaktadır. Rüzgâr türbinlerindeki yüksek hızlı ve düşük hızlı şaftların yataklanmasında kullanılan EHL temaslı rulmanların karakteristiği; birleşik dinamik yükler, dönüş hızı, hidrodinamik etkiler ve yük-ezilme ilişkisi nedeniyle doğrusal olmayan temas karakteristiğine bağlı olarak değişmektedir. Bu durum rulmanın basit tasarımına karşın dinamik davranışının incelenmesini karmaşık hale getirmektedir. Dolayısıyla rulmanın dinamik davranışını inceleyebilmek için rulmandaki bilyeler ile bilezikler arasındaki EHL temas kuvvetlerinin formüle edilmesi ve uygun kabullerle şaft-rulman sisteminin modellenmesi gerekmektedir. Bu kapsamda öncelikle rulmanlardaki temas karakteristiğinin ve temas kuvvetlerinin elde edilmesi amacıyla Hertz temas teorisi ve EHL temas teorisi kullanılmıştır. Bilye - bilezik EHL temasındaki katılık ve sönümleme için eşdeğer yay ve sönümleyici kullanılarak rulman modeli oluşturulmuştur. Temasta basitleştirilmiş yuvarlanma temas teorisi kullanılmış kayma olmadığı kabul edilmiştir. Temas açısı ve bileziklerin bilyeye uyguladığı sıkıştırma analitik olarak elde edilmiştir. EHL temas problemlerinin sayısal çözümündeki kararsızlık ve yavaşlık nedeniyle temas kuvvetleri iteratif olarak quasi-statik yöntem ile hesaplanmıştır. Sonrasında rulman dinamik davranışının incelenmesi amacıyla elasto hidrodinamik yağlamalı açısal temaslı rulmanlarla yataklanmış rijit bir şaft-rulman sistemi 5 serbestlik dereceli olarak modellenmiş ve doğrusal olmayan hareket denklemleri elde edilmiştir. Son olarak şaft-rulman sisteminin dinamik davranışını ifade edebilmek için doğrusal olmayan hareket denklemleri, farklı çalışma koşulları ve yağlayıcılar için sayısal metotla çözülmüştür. Sonuçlar zaman ve frekans tanım bölgesinde gösterilmiştir. Elde edilen sonuçlardan; EHL temasta katılığının, viskozite ve yükteki artış ile arttığı, sönümleyiciliğin hızdaki artışla ve viskozitedeki azalışla azaldığı, sistemin titreşim davranışının kuru temaslı titreşim davranışına göre daha karmaşık olduğu, doğal frekansların artık hıza da bağlı olduğu, son olarak düşük hızlarda ve özellikle büyük yükler için yağ filmi oluşumunun EHL rejimine uymayıp sınır veya karışık yağlama rejiminin ele alınması gerektiği görülmüştür