Tutuşmaya ne sebep olur? Nasıl azaltılır?

Keman çalmıyorsanız, yapışma veya stick-slip, iki yüzey arasındaki statik ve dinamik sürtünme arasındaki farktan kaynaklanan istenmeyen bir durumdur. Doğrusal kılavuzlarda yapışma meydana geldiğinde, titremeye ("sarsıntılı" hareket), tutuklu harekete, dalgalanan tork gereksinimlerine veya aşırı atış şeklinde bir doğruluk kaybına yol açabilir.

Yapışmaya ne sebep olur?

İki yüzey arasındaki statik sürtünme katsayısı (μs), dinamik (kinetik) sürtünme katsayısından (μk) hemen hemen her zaman daha yüksektir ve sürtünmedeki bu değişim, yapışma-kayma olayının altında yatan nedendir.

Tüm yüzeyler bir miktar pürüzlülüğe sahiptir. Son derece cilalanmış ve cilalanmış yüzeyler bile mükemmel derecede pürüzsüz değildir; yüzeylerin etkili temas alanını azaltan tepe noktalarına (bunlara "pürüzler" denir) ve vadilere sahiptirler. Başka bir deyişle, bazı yerlerde, yalnızca iki yüzeyin tepe noktaları temas halindeyken, diğer yerlerde, bir yüzeyin tepe noktaları diğer yüzeyin vadilerine yerleşir. Ve bazı yerlerde, yüzeyler arasında hiçbir temas yoktur.

Bireysel temas alanları çok küçük olduğundan, yüzeyler arasındaki basınç son derece yüksektir (basınç = kuvvet ÷ alan) ve bu noktalarda soğuk kaynak olarak bilinen bir işlemle yapışma meydana gelir.

Yüzeyler hareket etmeden önce, bu yapışmaya neden olan bağlar kırılmalıdır. Benzer şekilde, yüzeylerin birbirine geçtiği yerlerde (bir yüzeyin tepeleri diğer yüzeyin vadilerine yerleşir), bu birbirine geçen alanları kırmak ve yüzeylerin hareket etmesini sağlamak için aşınma veya plastik deformasyon meydana gelmelidir.

Motivasyon kuvveti yüzeyler arasındaki bu bağları koparacak ve statik sürtünmeyi aşacak kadar yüksek olduğunda hareket başlar. Ancak hareket sırasında bile, yüzeyler hala mükemmel bir şekilde pürüzsüz olmadığı için bir miktar aşınma meydana gelir. Kalan yüzey pürüzlülüğünden kaynaklanan harekete karşı direnç, dinamik veya kinetik sürtünme olarak adlandırılır.

Yapışmayı nasıl azaltabilirim?

Yağlama kullanan doğrusal yataklar için (neredeyse tüm sirkülasyonlu yataklar ve bazı düz yataklar), yatak yüzeyleri arasındaki hareket, yağlamayı yüzeyler arasındaki mikroskobik boşluklara çeker. Yüzeylerin bağıl hızı arttıkça, yağlama filmi kalınlaşır ve yüzeyden yüzeye temas azalır, böylece yüzeyler arasındaki sürtünme azalır.

Ancak doğrusal yataklar sonlu bir mesafe kat eder ve sonra ters yönde geri döner (aynı yönde sonsuza kadar dönebilen radyal yatakların aksine), bu nedenle sürtünmenin hem yüzeylerin özellikleri hem de yağlayıcının özellikleri tarafından belirlendiği karma yağlama olarak bilinen bir işlemde iyi bir zaman harcarlar. Bu nedenle, uygun yağlama, devridaim yataklarında (ve bazı düz yataklarda) yapışmanın etkilerini kontrol etmenin veya azaltmanın en iyi yoludur.

Stick-slip veya yapışma, genellikle düz yataklarda, dolaşımlı yataklara göre daha sorunludur. Bunun nedeni, düz yatakların statik ve dinamik sürtünme katsayıları arasında daha büyük bir fark deneyimlemesidir. Ve düz bir yatağın sürtünme katsayısı, uygulanan yüke, aşınmaya ve çevresel faktörlere bağlı olarak değişebilir.

Yuvarlak miller üzerinde hareket eden düz yataklar için, yapışma-kayma etkilerini dengelemenin bir yolu, pratik olan en yüksek yüzey kalitesine (en düşük yüzey pürüzlülüğüne) sahip milleri seçmektir. Ayrıca, moment kolu mesafesinin yatak uzunluğunun iki katından fazla olmaması gerektiğini belirten 2:1 oranını (2:1 kuralı veya bağlama oranı olarak da bilinir) takip etmek, düz yatak uygulamalarında yapışma-kaymayı önlemek için sıklıkla gereklidir.

Stick-slip'i en aza indirmek veya hatta önlemek için bir diğer seçenek hava yatağı kılavuzları kullanmaktır. Hava yatakları için sürtünme yalnızca hareketten kaynaklanan hava kaymasının bir fonksiyonudur. Bu nedenle, bir hava yatağı tertibatındaki statik ve kinetik sürtünme arasındaki fark esasen sıfırdır, bu nedenle stick-slip sorunu neredeyse ortadan kalkar.