Tutuşmaya ne sebep olur? Nasıl azaltılır?

Keman çalmıyorsanız, yapışma veya stick-slip, iki yüzey arasındaki statik ve dinamik sürtünme farkının neden olduğu istenmeyen bir durumdur. Doğrusal kılavuzlarda yapışma meydana geldiğinde, titremeye ("sarsıntılı" hareket), tutukluk yapmaya, dalgalanan tork gereksinimlerine veya aşırı hızlanma şeklinde bir hassasiyet 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 pürüzsüz ve cilalı yüzeyler bile mükemmel pürüzsüzlükte değildir; yüzeylerin etkin temas alanını azaltan çıkıntılar (bunlara "pürüz" denir) ve çukurlar bulunur. Başka bir deyişle, bazı yerlerde yalnızca iki yüzeyin çıkıntıları temas halindeyken, diğer yerlerde bir yüzeyin çıkıntıları diğer yüzeyin çukurlarına yerleşir. Bazı yerlerde ise yüzeyler arasında hiç temas yoktur.

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

Yüzeylerin hareket edebilmesi için, bu yapışmaya neden olan bağların kopması gerekir. Benzer şekilde, yüzeylerin birbirine geçtiği yerlerde (bir yüzeyin tepe noktaları diğer yüzeyin çukurlarına yerleştiğinde), bu birbirine geçen alanları kırmak ve yüzeylerin hareket etmesini sağlamak için aşınma veya plastik deformasyon meydana gelmelidir.

Hareket kuvveti, yüzeyler arasındaki bu bağları koparacak ve statik sürtünmeyi aşacak kadar yüksek olduğunda hareket başlar. Ancak hareket sırasında bile, yüzeyler hala mükemmel 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 yataklarda (neredeyse tüm sirkülasyonlu yataklar ve bazı kaymalı 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 sınırlı bir mesafe kat eder ve ardından ters yönde geri dönerler (aynı yönde sonsuza kadar dönebilen radyal yatakların aksine), bu nedenle sürtünmenin hem yüzeylerin hem de yağlayıcının özellikleri tarafından belirlendiği karma yağlama olarak bilinen bir süreçte önemli bir zaman harcarlar. Bu nedenle, doğru yağlama, devridaim yataklarında (ve bazı düz yataklarda) sürtünmenin etkilerini kontrol etmenin veya azaltmanın en iyi yoludur.

Yapışma-kayma veya yapışma, genellikle düz yataklarda, devir daimli yataklara göre daha sorunludur. Bunun nedeni, düz yatakların statik ve dinamik sürtünme katsayıları arasında daha büyük bir fark olmasıdır. Düz bir yatağın sürtünme katsayısı, uygulanan yüke, aşınmaya ve çevresel faktörlere bağlı olarak değişebilir.

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

Kaymayı en aza indirmenin, hatta önlemenin bir diğer yolu da hava yatağı kılavuzları kullanmaktır. Hava yataklarında sürtünme, yalnızca hareketten kaynaklanan hava kaymasının bir fonksiyonudur. Bu nedenle, bir hava yatağı düzeneğinde statik ve kinetik sürtünme arasındaki fark esasen sıfırdır, bu nedenle kayma sorunu neredeyse ortadan kalkar.