Çok sayıda orifis içeren radyal havalı yatakların dinamik karakteristiklerinin sayısal ve deneysel incelenmesi
Numerical and experimental investigation of radial air bearings with multi orifices
Yazar: GÖRKEM AĞÖREN
Danışman: DOÇ. DR. TUNCAY KARAÇAY
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Havalı yataklar = Air bearings ; Katmanlı üretim = Additive manufacturing ; Orifisler = Orifices

Özet:
Aerostatik yataklar, hava sürtünmesinin oldukça düşük olmasından dolayı, yüksek hız gerektiren makinelerde, şaftların yataklanmasında tercih edilen makine elemanlarıdır. Yağlayıcı olarak havanın kullanıldığı aerostatik yataklar, düşük yük taşıma kapasitesi, düşük yatak katılığı, yüksek hava tüketimi ve zorlu imalatları yüzünden endüstriyel uygulamalarda yeterince yaygınlaşamamaktadır. Bu çalışmada aerostatik yatakların daha düşük hava tüketimi ile daha yüksek yük taşıma kapasitesine ulaşması için çok orifisli bir model önerilmiştir. Ancak geleneksel üretim yöntemleri düşünüldüğünde orifis sayısının arttırmak kolay değildir. Bu yüzden yüksek lisans tezi kapsamında çok orifisli yatakların üretilmesi için eklemeli imalat yöntemleri kullanılmıştır. Böylece orifis sayısı arttırılarak basınç dağılımı homojenleştirilecek, yatak performansları iyileştirilecek ve eklemeli imalat yönteminin kolay üretim avantajından faydalanılarak aerostatik yatakların üretimleri de kolaylaştırılacaktır. Bu tez çalışması kapsamında çok orifisli aerostatik yatak tasarımı yapılmıştır. Aerostatik yataklar mikron mertebelerinde radyal boşluklarda çalıştıkları için üretim ve kürleme parametreleri incelenerek boyutsal doğruluk sağlanmıştır. Ayrıca yatakların şaft yüzeyine uyguladığı basınç dağılımını hesaplamak için MATLAB programında geliştirilen algoritmalar ile Reynold's denklemi çözdürülmüş ve yatak performansları incelenmiştir. Yatakların dinamik analizlerini incelemek için MATLAB programı üzerinden hareket denklemleri çözdürülmüş, zaman ve frekans tanım bölgelerinde yatakların analizleri yapılmıştır.

Abstract:
Aerostatic bearings are machine elements that are preferred for bearing shafts in machines that require high speed, due to the very low air friction. Aerostatic bearings, in which air is used as a lubricant, cannot be widely used in industrial applications due to their low load-carrying capacity, low bearing stiffness, high air consumption and demanding manufacturing. In this study, a multi orifice model is proposed for aerostatic bearings to achieve higher load carrying capacity with lower air consumption. However, considering traditional production methods, it is not easy to increase the number of orifices. Therefore, additive manufacturing methods are used to produce multi-orifice bearings within the scope of the master's thesis. Thus, the pressure distribution will be homogenized by increasing the number of orifices, the bearing performances will be improved and the production of aerostatic bearings will be facilitated by taking advantage of the easy production of the additive manufacturing. Within the scope of this thesis, a multi-orifice aerostatic bearing design is made. Since the aerostatic bearings operate in radial clearances in the micron range, dimensional accuracy is ensured by examining the production and curing parameters. In addition, Reynold's equation is solved with the algorithms developed in the MATLAB program to calculate the pressure distribution applied by the bearings to the shaft surface and the bearing performances are examined. In order to examine the dynamic analysis of the bearings, the equations of motion are solved using the MATLAB program, and the analyses of the bearings are made in the time and frequency domains.