Investigation of Frictional Properties of Manufactured by Powder Metallurgy (P/M) the Bronze Bearings Exposed to Magnetic Field

Year 2020, Volume: 23 Issue: 1, 137 - 149, 01.03.2020

Zekeriya Daban Ertuğrul Durak

https://doi.org/10.2339/politeknik.526746

Cited By: 1

Abstract

In this study, it is aimed to give an experimental
investigation of the effect of the magnetic field in the electric motors to the
friction state in the rotor shaft supporting journal bearing. In the
experimental study, it was performed with self-lubricated Powder Metallurgy
(P/M) based journal bearings such as at 15 N, 40 N, 65 N constant loads and
100, 200,400, 800, 1200 rpm speeds, respectively. Three different values of
2.5, 5, and 7.5 mT were selected as the magnitude of the magnetic field. The
experiments were repeated three times and then the arithmetic mean values (µ_ave)
presented in the graphics was calculated from friction coefficients test
results. It has been observed µ_ave increases in general with the
increase of the load and rotation speed in the without magnetic field tests. In
magnetic field applied 2.5 mT tests, µ_ave values increased with
increasing load and speed. For the 5 mT, it was seen that µ_ave did
not change much compared to the change of load and speed. In tests conducted
with 7.5 mT, µ_ave showed a decrease by increasing load and speed.

Keywords

Magnetic field, journal bearing, powder metallurgy, electric motor, friction coefficient

Manyetik Alana Maruz Toz Metalurjisiyle (T/M) Üretilmiş Bronz Yatakların Sürtünme Özelliklerinin İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada elektrik
motorlarındaki rotor milini destekleyen yataklarda oluşan sürtünme durumuna
manyetik alanının etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Deneysel çalışmada
kendinden yağlamalı Toz Metalurji (T/M) esaslı kaymalı yataklarla 15 N, 40 N,
65 N sabit yüklerde ve 100, 200, 400, 800, 1200 d/d hızlarda testler
yapılmıştır. Manyetik alan şiddeti olarak 2.5, 5 ve 7.5 mT seçilmiştir.
Deneyler üçer defa tekrarlanarak elde edilen sürtünme katsayısı sonuçlarının
ortalamaları (µ_ort) hesaplanarak grafiklerde sunulmuştur. Manyetik
alansız testlerde yük ve hızın artması ile genel olarak µ_ort arttığı
gözlemlenmiştir. Manyetik alan uygulanmış 2.5 mT testlerinde yük ve hızın
artmasıyla µ_ort değerlerinde artış göstermiştir. 5 mT uygulanmış
testlerde, µ_ort yük ve hız değişimine göre çok fazla değişim
göstermemiştir. 7.5 mT uygulanmış testlerde, µ_ort yük ve hız
artışına göre bir azalma göstermiştir.  

Keywords

Manyetik alan, elektrik motoru, sürtünme katsayısı, kaymalı yatak, toz metalurji, sürtünme katsayısı

References

• [1] Karacaörenli, A., “50 Hz Şebeke Frekanslı Elektrik Alanın Sıçanlarda Yavru Gelişimi Üzerine Etkileri”, Süleyman Demirel Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta, (2007).
• [2] Bold, A., Toros, H. ve Şen O., “Manyetik Alanın İnsan Sağlığı Üzerindeki Etkisi”, III. Atmosfer Bilimleri Sempozyumu, İstanbul, (2003).
• [3] http://hbogm.meb.gov.tr/MTAO/3ElektrikBilgisi/unite16.pdf/https://hbogm.meb.gov.tr/MTAO/1ElektrikMakLab/unite5.pdfErişim Tarihi: 27.09.2017.
• [4] http://www.elektrikde.com/Asenkron-motor-nedir-kullanim-alanlari-nelerdir.htmlErişim Tarihi: 27.09.2017.
• [5] Özçelik,. S., “Cu ve Fe Esaslı T/M Yatak Malzemelerinin Aşınma Özelliklerinin Deneysel İncelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, , Konya(2007).
• [6] German, R.M., “Powder Metallurgy & Particulate Materials Processing, Toz Metalurjisi ve Parçacıklı Malzeme İşlemleri”, Çeviri Editörleri Sarıtaş, S., Türker, M., Durlu, N., Türk Toz Metalurjisi Derneği Yayınları:05, Uyum Ajans, 573, Ankara, (2007).
• [7] Kurt, A., “Toz Metal Bronz Yatak Malzemelerinin Özellikleri”, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, (1992).
• [8] ASM MetalsHandbook, “Powder Metal Technologies and Applications”, ASM International,7, 1146, USA, (1998).
• [9] Tunay, R.F., Durak, E., “Manyetik Alana Maruz Kalan T/M Esaslı Yatakların Tribolojik Özellikleri”,VI. Makina Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi, Konya, 341-350, (2011).
• [10] Zsidai, L.,Baets, P.De., Samyn, P., Kalacska, G., “The Tribological Behavior of Engineering Plastics During Sliding Friction Investigated With Small-Scale Specimens”, Wear 253 673–688, (2002).
• [11] Daban, Z.,“Manyetik Alana Maruz T/M Esaslı Bronz Kaymalı Yatakların Sürtünme Özelliklerinin İncelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta, (2018).
• [12] Raymond, O. K. J.,“An Investigation of Shaft Current in A Large Sleeve Bearing Induction Machine, Doktora Tezi, McMaster University, Canada, (1999).
• [13] Sohre, J. S.,Nippes, P., “Electromagnetic Shaft Currents in Turbomachinery -An Update, Part II: Magnetics and Dernagnetization”, 25th Symposium on Safety in Amrnonia Plants and Related Facilities, American Institute of Chernical Engineers, Portland, Oregon, (1978).
• [14] http://www.elektrikport.com/teknik-kutuphane/asenkron-motorlar-1-bolum/12177 vehttp://www.elektrikport.com/teknik-kutuphane/elektromanyetik-alan-gercegi/4455#ad-image-0/Erişim Tarihi: 27.09.2017.
• [15] Kadıoğlu, M, “Manyetik Alan Etkisindeki Yuvarlanma Elemanlı Yatakların Tribolojik Özelliklerinin İncelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta,(2016)
• [16]http://www.skf.com/binary/68-134586/13459-EN-Rolling-bearings-and-seals-in-electric-motors-and-generators.pdfErişim Tarihi: 25.04.2016
• [17] Prashad, H.,“Diagnosis of failure of rolling-element bearings of alternators - a study”,Wear, 198, 46-5(1996).
• [18] Djeddi, M.,Granjon, P., Leprettre, B., “Bearing fault diagnosis in induction machine based on current analysis using high-resolution technique”, IEEE International Symposium on Diagnostics for Electric Machines, Power Electronics and Drives, Cracow, Poland, 23-28, (2007).
• [19] Singh, S., Kumar, A., Kumar, N., “Motor current signature analysis for bearing fault detection in mechanical systems”, Procedia Materials Science, 6, 171–177, (2014).[20] Prashad, H., “Determination of magnetic flux density on the surfaces of rolling element bearings as an indication of the current that has passed through them - an investigation”, Tribology International, 32, 455–467, (1999).
• [21] Uysal, A.,“Tek Sıra Sabit Yuvarlanma Elemanlı Yataklarda Sürtünme Kaybının Deneysel Olarak İncelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya, (2006).
• [22] http://www.rkbbearings.com/admin/gest_docs_res/attach1/1271884609.pdfErişim Tarihi: 01.02.2017.[23] Aleutdinova, M.I., Fadin, V., Kolubaev, A.V., Aleutdinova, V.A., “Contact Characteristics of Metallic Materials in Conditions of Heavy Loading by Friction or by Electric Current”, Friction and Wear Research, 2, 22-28,(2014). [24] Raman, R. Chennabasavan, T.S., “Experimental Investigations of Porous Bearings Under Vertical Sinusoidally Fluctuating Loads”, Tribology International, 31(6), 325-330,(1998).
• [25] http://www.olcum.org/images/docs/elektromanyetik/4.pdfErişim Tarihi: 30.01.2018.
• [26] Kaneko, S., Porous Oil Bearings, 1993, Japanese Journal of Tribology, 38(9), 1141-1150.
• [27] Cusano, C.,Phelan R.M., “Experimental Investigation of Porous Bronze Bearings”, Trans. ASME, Journal of Lubrication Technology, 95, 173-180, (1973).
• [28] Durak, E., “Experimental Investigation of Porous Bearings Under Different Lubricant and Lubricating Conditions”, KSME International Journal, 17(9), 1276-1286, (2003,). [29] Soydan Y.,Ulukan L., “Temel Triboloji Sürtünme- Aşınma Yağlama Bilimi ve Teknolojisi”, Tagem Kopisan Ltd., Sakarya, (2013).
• [30] Bhushan, B.,“Modern Tribology” Handbook I, Principles of Tribology, II, Materials, Coatings, and Industrial Applications Columbos, Ohio, ABD, CRC Press LLC, ISBN: 0-8493-8403. (2001).