Sürtünmeye ne sebep olur? Sürtünme nasıl azaltılır?

Keman çalmıyorsanız, yapışma veya kayma, iki yüzey arasındaki statik ve dinamik sürtünme farkından kaynaklanan istenmeyen bir durumdur. Doğrusal kılavuzlarda yapışma meydana geldiğinde, titreşime ("sarsıntılı" hareket), sıkışmış harekete, dalgalanan tork gereksinimlerine veya aşırı sapma şeklinde doğruluk kaybına yol açabilir.

Yapışmaya ne sebep olur?

İki yüzey arasındaki statik sürtünme katsayısı (μs) neredeyse her zaman dinamik (kinetik) sürtünme katsayısından (μk) daha yüksektir ve sürtünmedeki bu değişim, yapışma-kayma olayının temel nedenidir.

Tüm yüzeylerde bir miktar pürüzlülük bulunur. Yüksek derecede işlenmiş ve cilalanmış yüzeyler bile mükemmel derecede pürüzsüz değildir; yüzeylerin etkili temas alanını azaltan tepecikler ("pürüzler" olarak adlandırılır) ve çukurlar içerirler. Başka bir deyişle, bazı yerlerde sadece iki yüzeyin tepecikleri temas halindeyken, diğer yerlerde bir yüzeyin tepecikleri diğer yüzeyin çukurlarına oturur. Ve bazı yerlerde yüzeyler arasında hiçbir temas yoktur.

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

Yüzeylerin hareket edebilmesi için, bu yapışmaya neden olan bağların kırılması gerekir. Benzer şekilde, yüzeylerin birbirine kenetlendiği yerlerde (bir yüzeyin tepelerinin diğer yüzeyin çukurlarına oturduğu yerlerde), bu kenetlenmiş alanları kırmak ve yüzeylerin hareket etmesine izin vermek için aşınma veya plastik deformasyon meydana gelmelidir.

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

Sürtünmeyi nasıl azaltabiliriz?

Yağlama kullanan doğrusal yataklarda (neredeyse tüm devridaimli 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 ardından ters yönde geri döner (aynı yönde süresiz olarak dönebilen radyal yatakların aksine), bu nedenle sürtünmenin hem yüzeylerin özelliklerine hem de yağlayıcının özelliklerine bağlı olduğu karma yağlama olarak bilinen bir ortamda önemli bir süre geçirirler. Bu nedenle, devridaimli yataklarda (ve bazı düz yataklarda) yapışma etkilerini kontrol etmenin veya azaltmanın en iyi yolu uygun yağlamadır.

Kayma-yapışma veya sürtünme, devridaimli yataklara göre düz yataklarda genellikle daha büyük bir sorundur. Bunun nedeni, düz yataklarda statik ve dinamik sürtünme katsayıları arasındaki farkın daha büyük olmasıdır. Ayrıca, düz bir yatağın sürtünme katsayısı, uygulanan yüke, aşınmaya ve çevresel faktörlere bağlı olarak değişebilir.

Yuvarlak miller üzerinde hareket eden düz yataklarda, kayma-yapışma etkilerini önlemenin bir yolu, mümkün olan en yüksek yüzey kalitesine (en düşük yüzey pürüzlülüğüne) sahip miller seçmektir. Ayrıca, moment kolu mesafesinin yatak uzunluğunun iki katından fazla olmaması gerektiğini belirten 2:1 oranına (2:1 kuralı veya bağlama oranı olarak da adlandırılır) uymak, düz yatak uygulamalarında kayma-yapışmayı önlemek için çok sık gereklidir.

Kayma-yapışma sorununu en aza indirmek, hatta önlemek için bir diğer seçenek de hava yataklı kılavuzlar kullanmaktır. Hava yataklarında sürtünme, yalnızca hareketten kaynaklanan hava kesme kuvvetinin bir fonksiyonudur. Bu nedenle, bir hava yatağı düzeneğinde statik ve kinetik sürtünme arasındaki fark esasen sıfırdır, bu nedenle kayma-yapışma sorunu neredeyse tamamen ortadan kalkar.