Dönel sızdırmazlık elemanlarında sürtünme momentinin deneysel tayini
Experimental study of frictional moment of rotary lip seals
Yazar: HACER ÖZPERK
Danışman: YRD. DOÇ. DR. VEDAT TEMİZ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Sızdırmazlık elemanları mekanik sistemlerin problemsiz çalışmasında önemli payı olan makina elemanlarıdır. Bu elemanların sızdırmazlık mekanizmaları uzun yıllardan beri çalışılmakta olmasına rağmen konu tam olarak netleşmiş değildir.Çalışmada önce sızdırmazlık tanımlanmış, ardından sızdırmazlık elemanları hakkında bilgi verilmiştir, dönel sızdırmazlık elemanları hakkında detaylı bilginin sunulmasının ardından sızdırmazlık mekanizmasının çalışma prensibi incelenmiştir. Mikropompalamaya değinilmiş, sızdırmazlığa etki eden faktörler sıralanmıştır.Hazırlanan deney düzeneği ile dönel dudaklı sızdırmazlık elemanlarının performansına etkiyen parametreler araştırılmıştır. Çalışma kapsamındaki parametreler keçe profili, keçe çapı ve keçenin üzerinde çalıştığı milin pürüz yüksekliği, basınç ve mil dönme hızıdır. Bu amaçla sızdırmazlığı sağlanan silindir bloğu dört adet yük hücresi üzerine yerleştirerek keçenin çalışması esnasında oluşan sürtünme momenti takip edilmiştir. Deneylere başlamadan önce keçelerin gruplanmasında öncelikle dudak profili esas alınmış, toz dudaklı ve toz dudaksız olmak üzere iki adet keçe profili tayin edilmiştir. Her iki profil grubu için 40-35-30 mm çaplarında keçeler seçilmiştir. Mil yüzeyi pürüzleri belirlenirken biri literatürde önerilen değer olacak şekilde biri bu değerin altında diğeri de üstünde olmak üzere 3 pürüz değeri seçilmiştir. Böylece her bir çap için 3 adet mil yüzey pürüzü denenmiş olacaktır. Yapılan deneyler sonucunda elde edilen veriler ile 4 tip çapraz karşılaştırma yapılmıştır. İlk karşılaştırmada mil yüzey pürüzlülüğünün sürtünme momenti ile ilişkisi, ikinci karşılaştırmada aynı çap ve pürüz değerlerinde farklı profillerin momentlerinin karşılaştırılması, üçüncü grup karşılaştırmada ise aynı pürüz değeri ve profil grubu içinde yer alan keçelerin meydana getirdiği momentlerin keçe çapına göre karşılaştırılması yapılmıştır. Son grupta keçe profillerinin basınç değişikliğine karşı gösterdiği değişim incelenmiştir. Tüm bu ölçümler 0,5 m/s, 1 m/s, 3 m/s ve 5 m/s mil hızları için yapılmıştır.Sonuç olarak toz dudaklı keçelerde ölçülen moment değerinin daha yüksek olduğu, literatürde önerilen pürüz değeri aralığında seçilen pürüzlerin ölçülen moment değerlerinin genel olarak diğerlerinden daha düşük olduğu ve çap arttıkça okunan moment değerinin arttığı, basınç ve çevresel hızlardaki artışın sürtünme momentini arttırdığı görülmüştür.

Abstract:
Leakage components play a crucial role in proper functioning of machines. Although the sealing mechanism is studied for many years, the subject is still an unsolved problem.In this thesis, sealing is defined, and leakage components are introduced. Rotary lip seals are mentioned widely and sealing mechanism, especially micropumping is explained. After all parameters that effect seal performance are referred, experimental set up is introduced.The purpose of this study is to investigate how rotary lip seal?s performance is related with shaft surface roughness, shaft speed and diameter, lip profile, system pressure and shaft speed. For this reason a cylinder is placed on four load cells to monitor the torque genereted between seal and counterface. While grouping the seals for experiments, profile is the prior criteria. Rotary lip seals with and without secondary lip (dust lip) are compared. Both seals are tested for 30-35-40 mm inner diameter. For the shaft surface roughness values, one value is between the limits that are mentioned in standarts, and two others are greater or less than that limits, which means three shaft roughness values for each diameter are tested. At the end of the experiments four comparisons are made. Relationship between torque and shaft surface roughness, between lip profile and torque and relationship between shaft diameter and torque, and each profile's reaction to pressure change are investigated. All the measurements are for 0,5 m/s, 1m/s, 3 m/s and 5 m/s.As a result torque for dust lip seals is observed to be greater. Shaft suface roughness value which is selected according to standarts seemed to generate less torque than others, and as the shaft diameter increases torque increases, increase in pressure and shaft speed increase te friction torsion.