Elektrik veya manyetik alanın varlığı, makinelerde destek elemanı olarak kullanılan farklı tipteki yataklarda yapılan yağlama işlemini ve bu yataklarda kullanılan yağlayıcıların akış özelliklerini önemli ölçüde değiştirebilmektedir. Bu özelliklerin yağlamayı geliştirmek için kullanılmasına yönelik uygulamalar geliştirilirken, öte yandan, elektrik veya manyetik alanın uygunsuz kullanımının yağlama işlemine zarar verebildiği de diğer bir gerçektir. Elektrikli araçların (EV, electric vehicle) hızla benimsenmesi, elektrik akımının varlığı nedeniyle yeni yağlama ile ilgili zorluklar ortaya çıkarmaktadır. Bu nedenle elektrik ve manyetik alanlara maruz kalan ve yüklü parçacıkların etkisi altında olan yağlama sistemleri hakkında hem makine tasarımcılar hem de bakım onarım alanındaki mühendis ve teknik personel için derinlemesine bir anlayışa sahip olmak önemlidir.
Elektromanyetik alanın, elektrik ve manyetik alan olmak üzere iki bileşeni vardır. Manyetik alan; hareketli ve elektrik yüklü taneciklerin güç etkisinde kaldığı boşluk olup, atomların içindeki elektronların çekirdek etrafında ve kendi ekseninde dönmeleri sonucu oluşmaktadır. Manyetik alan doğrudan gözle görülemeyen veya kolayca hissedilemeyen, fakat sonuçları görülebilen veya hissedilebilen bir olgudur. Tüm maddeler zayıf ya da güçlü manyetik alanlara sahiptir. Bir sistemin manyetik alanı, iyi bir manyetik yalıtım yapılmazsa başka sistemlerin çalışmasını olumsuz etkileyebilmektedir. Örneğin, televizyon ya da bilgisayarın yanında cep telefonu faaliyete geçince hem parazit sesleri duyulur hem de ekran görüntülerinde bozulmalar oluşabilmektedir. Elektrik motorlarının doğru akım, alternatif akım, senkron, asenkron, servo ve adım elektrik motorları gibi çeşitleri vardır. Elektrik motorlarında genellikle rotor mili yuvarlanma elemanlı yataklar (rulmanlar) veya burç olarak adlandırılan silindirik radyal kaymalı yataklar ile desteklenirken gres veya katı yağlayıcılar ile yağlama fonksiyonu gerçekleştirilmektedir.
Tüm motorların bir miktar şaft (mil) voltajı vardır. Belirli bir seviyenin üzerinde şaft voltajı bir arıza göstergesidir. Elektrik motorlarındaki rulmanlarda; yuvarlanan elemanlar ile bilezikteki yuvarlanma kanallarında elektrik akımı nedeniyle zaman zaman noktasal kaynaklanmalar gelişebilmektedir. Elektrik motorlarında oluşan kaçak manyetik alanlar, elektrik motorlarında geçiş yapabilen yüksek elektrik akımları üretebilir ve bu da rulmanlara zarar verebilmektedir. Bu sorunları ortadan kaldırmak için elektrik motorunda topraklama fırçalarının kullanılması gerektiği vurgulanmaktadır.
Elektrik motorlarında kullanılan rulmanlı yataklardaki sürtünme üzerindeki manyetik alanın etkileriyle ilgili literatürde çok fazla araştırma mevcut değildir. Ancak EV’lerin hızla benimsenmesiyle birlikte, elektrik akımının varlığı nedeniyle dikkatler bu yöne çekilmeye başlanmıştır. EV’deki yağlayıcıların, doğrudan e-motor ve/veya otomobilin diğer elektrikli bileşenleriyle temas halinde olacakları için ark oluşumunu önlemek amacıyla daha yüksek elektrik yalıtımına sahip olmaları gerekir. EV’nin çalışma koşulları zordur ve yüksek sıcaklıklar, daha fazla oksidasyon ve parçacıkların aşınması görülebilmektedir. Bu koşullar altında dayanabilmek için yağlayıcıların her yerde kararlı dielektrik özelliklere sahip olması gerekmektedir. Ayrıca, yağlayıcı çeşitli malzeme türleri ile yakın temas halinde olur ve bu da bileşenlerin kırılmasına, şişmesine, çatlamasına vb. yol açabilir. Bu bileşenlerin çoğu, yüksek elektrik iletkenliği nedeniyle bakırdan yapılmıştır. Bu nedenle, yağlayıcının mükemmel bakır uyumluluğuna sahip olması çok önemlidir. Elektrik motoru ve diğer güç elektroniği bileşenleri için en verimli ve dayanıklı oldukları çalışma sıcaklık aralığı vardır. Yağlayıcıların görevi, 180°C’ye kadar sıcaklıklarda yüksek bir ısı tahliyesi sağlamaktır. Elektrikli araçlardaki daha yüksek tork, içten yanmalı motorlu araçlarda benzeri görülmemiş aşınma sorunlarına yol açabilmektedir.
Tüm yağlayıcıların ana bileşeni baz yağdır (BO). Neredeyse tüm yağlayıcılar ilk olarak BO olarak başlayıp zamanla performansı iyileştirmek ve/veya enerji tasarrufu sağlamak için bunlara farklı katkı maddeleri eklenmiştir. BO’ların ve viskozitelerinin soğutma performansı için önemli faktörler olduğuna inanılırken, katkı maddeleri EV’nin elektriksel iletkenliğinde kritik bir rol oynamaktadır. Ancak, katkı maddelerinin soğutma performansı üzerinde de küçük bir etkiye sahip olabileceği de unutulmamalıdır.
Detaylı bilgi için referanslar:
Kadıoğlu M., Durak E., Study of the tribological properties of rolling element bearings under the effect of magnetic field. Industrial Lubrication And Tribology, 71(10), , 1200-1205. Doi: 10.1108/ILT-02-2019-0044, (2019), (SCI-Expanded), Daban Z. ve Durak E., “Manyetik alana maruz toz metalurjisiyle (T/M) üretilmiş bronz yatakların sürtünme özelliklerinin incelenmesi”, Politeknik Dergisi, 23(1): 137-149, (2020).Manyetik Alana Maruz Kalan T/M Esaslı Yatakların Tribolojik Özellikleri, Tunay, R. F., Durak, E., TMMOB Makina Mühendisleri Odası Konya Şubesi, VI. Makina Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi, 22-23 Ekim 2011, Chen Y, Jha S, Raut A, Zhang W and Liang H (2020) Performance Characteristics of Lubricants in Electric and Hybrid Vehicles: A Review of Current and Future Needs, Front. Mech. Eng. 6:571464. doi: 10.3389/fmech.2020.571464 Wang X., Wang Q.J., Ren N., England R., Lubrication subjected to effects of electric and magnetic fields: recent research progress and a generalized MEMT-field Reynolds equation Frontiers in Mechanical Engineering, 9, 2024, https://www.frontiersin.org/journals/mechanical-engineering/articles/10.3389/fmech.2023.1334814, DOI=10.3389/fmech.2023.1334814E.
