Polimer esaslı kuru kaymalı yatakların tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of tribological properties of polymer-based dry journal bearings
Yazar: GÖKHAN TAYLAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ CUMHUR OKTAY AZELOĞLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Kaymalı yataklar, dönen veya salınım yapan makine parçalarının yataklanmasında yaygın olarak kullanılan önemli makine elemanlarıdır. Literatürde kaymalı yatakların tribolojik karakteristiklerini incelemek ve optimize etmek için yapılan birçok çalışma mevcuttur. Günümüzde, polimer esaslı malzemelerden üretilen kaymalı yataklar, özellikle yağlama imkânı bulunmayan yerlerde sıklıkla tercih edilmektedirler. Polimer esaslı malzemeler, sahip oldukları yüksek aşınma direnci ve düşük sürtünme katsayıları sebebiyle doğrudan ya da kaplama malzemesi olarak yataklara uygulanabilmektedir. Kaymalı yataklarda kullanılan polimer malzemelerden ikisi Ultra Yüksek Moleküler Yoğunluklu Polietilen (UHMWPE) ve Polioksimetilen'dir (POM). Bu malzemeler tribolojik performansının yanı sıra, yüksek mukavemet, sert yapı, diğer termoplastik malzemelere göre yüksek darbe dayanımı, ayrıca aşınma, çatlama ve kimyasal direnç yönünden üstünlükleri, toksik etkiye sahip olmama ve düşük sürtünme katsayısı gibi özellikleri sebebiyle kaymalı yatak malzemesi olarak tercih edilmektedirler. Bu projede, UHMWPE ve POM kuru kaymalı yatakların farklı çalışma senaryolarındaki tribolojik performansları incelenmiştir. Bu amaçla, UHMWPE ve POM malzemeden numuneler hazırlanmış ve bunların sürtünme, aşınma ve sıcaklık gibi parametreleri deneysel olarak test edilmiştir. Projede, öncelikle kaymalı yatak numunelerinin iki farklı yüzey kalitesinde imalatı yapılmış, ardından tüm numunelerin deneylerden önceki tribolojik ve fiziksel özellikleri ölçülmüş ve önceden belirlenmiş senaryolara göre kaymalı yatak testleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan testler SEM analizleri ve yüzey pürüzlülüğü ölçümleri ile de desteklenmiştir. Deneylerden sonra tüm numunelerin tribolojik ve fiziksel özellikleri yeniden ölçülerek, numunelerin hem deney öncesi durumlarıyla hem de birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Bu sayede yatak numunelerinin çeşitli özellikler yönünden birbirleriyle kıyaslanması mümkün olacaktır.

Abstract:
Journal bearings are important machine elements that are widely used in bearing of rotating or oscillating machine parts. There are many studies in the literature to examine and optimize the tribological characteristics of journal bearings. Today, journal bearings which produced from polymer-based materials are frequently preferred especially in places where lubrication is not possible. Polymer-based materials can be applied to bearings directly or as a coating material, due to their high wear resistance and low friction coefficient. Two of the polymer materials used in journal bearings are Ultra High Molecular Density Polyethylene (UHMWPE) and Polyoxymethylene (POM). These materials are preferred as journal bearing materials due to their tribological performance, high strength, hard structure, high impact resistance compared to other thermoplastic materials, superiority in terms of abrasion, cracking and chemical resistance, non-toxic effect and low coefficient of friction. In this project, the tribological performances of UHMWPE and POM dry journal bearings in different operating scenarios were investigated. For this purpose, samples from UHMWPE and POM materials were prepared and their parameters such as friction, wear and temperature were experimentally tested. In the project, firstly, the journal bearing samples were manufactured in two different surface qualities, then the tribological and physical properties of all samples before the tests were measured and the journal bearing tests were carried out according to the predetermined scenarios. The tests were also supported by SEM analyzes and surface roughness measurements. After the experiments, the tribological and physical properties of all samples were re-measured, and the samples were compared both with their pre-experimental condition and with each other. In this way, it will be possible to compare the bearing samples with each other in terms of various properties.