1.Dişli çarklarda triboloji kavramı nedir?

Triboloji, yüzeylerin teması, sürtünme, aşınma ve yağlama gibi konuları inceleyen multidisipliner bir bilim dalıdır. Triboloji bilimi dişli çarkların aşınma ve kırılması sebeplerinin incelenmesinde dişli mühendislerinin yoluna ışık tutar. Tribolojinin temel konularından biri sürtünmedir: Sürtünme, iki yüzeyin birbirine temas ettiğinde karşılaştığı dirençtir. Dişli çarklarda, sürtünme dişli yüzeyleri arasında enerji kayıplarına neden olur ve bu da verimliliği düşürür. Tribolojinin bir diğer önemli konusu aşınmadır: Aşınma, yüzeylerin teması sonucunda yüzeylerdeki madde kaybını ifade eder. Dişli çarklarında, yüzeylerin aşınması dişli profillerinin bozulmasına ve dolayısıyla sistemin performansının düşmesine yol açar. Triboloji, sürtünme ve aşınma problemlerinin çözümü için yağlamanın incelenmesiyle de ilgilenir. Yağlama, yüzeylerin arasına bir yağlayıcı madde (genellikle yağ veya gres) sürerek sürtünmeyi azaltmayı ve aşınmayı önleyerek yüzeyleri korumayı amaçlar. Dişli çarklarda, uygun yağlama sürtünmeyi azaltabilir, ısıyı dağıtarak sistemin aşırı ısınmasını engelleyebilir, aşınmayı önleyebilir ve sistemin ömrünü uzatabilir. 

Resim 1: Dişli yağlanması

Yüzeylerin teması, dişli profilinin şekli, malzeme seçimi ve yağlama gibi faktörler, dişli çarkların performansını belirler. İyi bir triboloji anlayışı; daha verimli, dayanıklı, uzun ömürlü ve sessiz çalışan dişli çark sistemlerinin tasarlanmasına yardımcı olabilir. Dişli çarklarda kullanılan malzemeler, yüzeylerin sürtünme ve aşınma direncini etkiler. Tasarım aşamasında dikkat edilecek triboloji bilgisi, malzeme seçiminde doğru kararlar verilmesine katkı sağlar.

Triboloji, yüzey kaplamalarının geliştirilmesi ve uygulanması konusunda da rol oynar. Özel kaplamalar, yüzeylerin sürtünme direncini artırabilir, aşınmayı azaltabilir ve yağlama özelliklerini iyileştirebilir.

Triboloji, makinelerin performansını artırmak, enerji verimliliğini yükseltmek ve aşınma sonucu oluşan maliyetleri azaltmak gibi bir dizi uygulama alanına sahiptir. Dişli çarklar gibi karmaşık mekanizmaların tasarımı ve işleyişi, triboloji prensiplerine uygun olarak yapıldığında daha güvenilir ve verimli hale gelebilir.

Resim 2- Pitting kaynaklı kırılmalar

2.Dişli çarklarda “pitting” aşınmasının önemi

Pitting terimi, dişli çarklarda yaygın bir aşınma türünü ifade eder. Dişli çarklar, makinelerde güç ve hareket aktarımını sağlamak için kullanılan bileşenlerdir; ancak yüksek yükler altında çalışırken veya yetersiz tasarım, üretim veya yağlama koşulları nedeniyle dişli çarklarda çeşitli aşınma tipleri oluşabilir. Bunlardan biri de ‘pitting’tir.

Pitting, dişli yüzeylerinde küçük çukurlar veya oyuklar şeklinde görünen bir aşınma tipidir. Başlangıç pitting, normal pitting ve ilerleyen pitting gibi 3 şekilde görülebilir. Bu oyuklar, genellikle dişli yüzeylerin üzerinde düzensiz bir şekilde dağılmış gibi görünür. Pittingin ana nedeni, tekrarlayan yüklere ve sürtünme kombinasyonlarına dayalı yorgunluk ve aşınma süreçleridir.

Resim 3: Başlangıç Pitting

3.Başlangıç pittingi

Yeni imal edilmiş olan dişlilerin pürüzlü yüzeyinden kaynaklanan, yüksek gerilimler sebebiyle oluşur. Çok kısa zamanda büyür, maksimum dereceye ulaşır ve dişlinin devam eden çalışması sırasında yüzeyin parlaklaşmasıyla etkisini kaybeder. Genellikle yuvarlanma noktasının tam üzerinde veya biraz altında yer alan dar bir alanda görülür. En fazla tamamen sertleştirilmiş dişlilerde görülür. Tamamen sertleştirilmiş dişlilerin çoğunda başlangıç pittingi için tedbire ihtiyaç duyulmaz. Çok kritik ve özel yerlerde kullanılacak dişlilerin imalatı sırasında hassas kavrama gerektiren durumlarda, düşük hız ve düşük yüklerde (alıştırma), dişlerin bakır ya da gümüş ile kaplanması gibi tedbirler alınabilir.

Resim 4: Normal Pitting

4.Normal pitting

Tam kapasite ile yüklenmiş, tamamen sertleştirilmiş dişlilerde yuvarlanma dairesi altında ortaya çıkan normal pitting, diş yüzeyinde yuvarlanma dairesi altında kalan bölgeyi kaplayan, mütevazı büyüklükteki çukurcuklar şeklinde kendini gösterir. Devam eden çalışma sonucu çukurcuk sınırları, görünürde başka çukurcuklar oluşmayacak şekilde aşınır. Yüzeydeki mikro çatlakların diş profili boyunca gösterdiği yönlenme sonucu, yuvarlanma dairesi altında kalan bölge, dişin diğer bölgelerinden çok daha fazla pittinge açıktır. 

Dişlilerin yuvarlanma dairesi altındaki bölgelerinde oluşan çatlaklar, aynı zamanda yağlayıcıyı içinde hapseder. Hidrolik basıncın kama etkisi sonucunda bu çatlaklar hızlıca çukurcuk haline dönüşür. Yuvarlanma dairesi üstündeki bölgede ise, temas sırasında yuvarlanma ile yüzeydeki boşluklar kapatılmaya fırsat kalmadan yağlayıcı, girmiş olduğu çatlaklardan dışarıya çıkmaya zorlanır. Bu nedenle söz konusu bölgedeki çatlaklar hidrolik kama etkisine maruz kalmaz. Sadece birkaç çukurcuk oluşur.

Resim 5: İlerleyen Pitting

5.İlerleyen pitting 

Dişin taksimat ve temel daireleri arasında kalan bölgede başlar. Çukurcuklar yüzey hasar görene kadar hem boyut hem de sayı bakımından artış gösterir. Çalışma başlangıcında tahrip eden pitting, yaklaşık olarak başlangıç pittingi kadar yoğundur. İlerleyen zamanla yoğunluğu daha da artar. İlerleyen pitting çoğunlukla, başlangıç pittinginin azaltılamadığı, yüzey pürüzlülüğünün neden olduğu aşırı gerilmeler sonucu oluşur. Diş yüzeyinin sertliği belirli bir sınırın altında ise bu bozulmanın gerçekleşmesi çok yüksek bir ihtimaldir. 

Dişliler aşırı derecede yükle zorlandıklarında, genellikle döndüren dişlinin diş dibinde belli bir çevrim sonucunda şiddetli pitting oluşabilir. Döndüren ve döndürülen dişlilerin temas eden yüzeyleri aynı gerilmelerin etkisi altında olmasına rağmen döndüren dişli, döndürülen dişliye nazaran daha fazla yıpranır. Çünkü çoğunlukla küçük çaplı olan döndürülen dişli daha çok çevrim yapar ve daha fazla sayıda gerilime tekrarının etkisi altında kalır. Bunlara ek olarak, döndüren dişlinin dişleri üzerindeki kayma yönü ile yüzeyler arasındaki yuvarlanma yönü terstir. Sonuçta malzeme yüzeyinde oluşan gerilme, yorulma çatlaklarının büyümesini kolaylaştırır.

Resim 6: Dişlilerde kontak noktası

6.Pitting önlemek için diş formunun optimize edilmesi

Bu, pitting önlemek için dişli çarkların yüzey yorgunluğunu ve pitting hasarını minimize etmek amacıyla yapılan önemli bir adımdır. Diş formunun doğru şekilde tasarlanması, yük dağılımını optimize ederek yüzey yorgunluğunu azaltabilir ve böylece pitting riskini azaltabilir. 

Diş profil optimizasyonu: Diş profili, yükün eşit şekilde dağılmasını sağlayacak şekilde optimize edilmelidir. Yükün yüksek stres bölgelerinden uzaklaştırılması, pitting riskini azaltabilir. Diş profilindeki özel modifikasyonlar ve radyüsler, stres konsantrasyonunu azaltabilir.

Kontak oranı ve kontak alanı: Daha geniş bir kontak alanı ve kontak oranı, yükün daha fazla yüzeye yayılmasını sağlar. Bu, yüzeydeki gerilmeleri ve stres konsantrasyonlarını azaltarak pitting riskini düşürebilir.

Diş yüzey pürüzlülüğü: Yağlama filmi oluşturulması ve yükün doğru şekilde dağıtılması için kritik öneme sahiptir. Daha düzgün ve iyi işlenmiş yüzeyler, daha iyi yağlama sağlayabilir ve pitting riskini azaltabilir.

Diş yük dağılımı: Yük dağılımı, her bir dişin yükü nasıl taşıdığını belirler. Eşit yük dağılımı, her bir dişin aynı şekilde çalışmasını sağlar ve böylece pitting riskini azaltabilir.

Diş geometrisi ve yüzey işlemleri: Diş yüzeyine uygulanan özel geometrik değişiklikler ve yüzey işlemleri, daha dayanıklı ve pittinge karşı dirençli yüzeyler oluşturabilir. Bu, diş yüzeyinin pürüzlülüğünü azaltabilir ve pitting riskini düşürebilir.

Yüzey sertleştirme ve kaplamalar: Diş yüzeylerine uygulanan yüzey sertleştirme yöntemleri veya kaplamalar, daha yüksek dayanıklılık ve pitting direnci sağlayabilir. Bu yöntemler, yüzeydeki stres konsantrasyonlarını azaltabilir ve pitting riskini düşürebilir.

Titreşim analizi ve tasarım optimizasyonu: Tasarım aşamasında titreşim analizleri yaparak, diş formunun titreşim davranışını değerlendirebilirsiniz. Bu analizler, stres noktalarını belirleyerek diş formunu optimize etmenize yardımcı olabilir.

Malzeme seçimi ve dayanıklılık: Pittingi önlemek amacıyla malzeme seçimi, diş formunun optimize edilmesinde kritik bir faktördür. Malzeme seçimi, yorulma dayanımını ve tokluğu içermelidir.

7.Dişli çarklarda pitting önleme stratejilerinde yağlama sisteminin rolü nedir?

Dişli çarklarda pitting önleme stratejileri arasında yağlama sisteminin rolü oldukça kritiktir. Yağlama sistemi, dişli çarklardaki yüzey yorgunluğunu azaltarak ve pitting riskini minimize ederek genel performansı artırır.

Dişli çarkların yüzeyleri arasında bir yağ filmi oluşturarak metal yüzeylerin doğrudan temasını engeller. Bu yağ filmi, yüzeylerin sürtünme ve aşınma nedeniyle zarar görmesini engeller ve pitting riskini azaltır. Yağlama sürtünmeyi azaltarak ısının oluşumunu kontrol eder. Düşük sürtünme ve kontrol edilmiş sıcaklık, yüzeylerin aşırı ısınmasını ve termal stresleri azaltır. Bu da pitting riskini düşürür. Yağlama filmi, yüzeyler arasında olası teması engeller. Bu, yüzey yorgunluğunu azaltır ve pitting hasarını önler. Yağlama, yüzeylerin birbirine temas etmesini engellediği için yüksek yük altındaki bölgelerde stres konsantrasyonunu azaltabilir. Yağlama yüzeylerin korozyona uğramasını engeller. Korozyon, yüzeylerin zayıflamasına ve pitting riskinin artmasına neden olabilir. Doğru yağlama ile korozyon önlenir ve pitting riski azaltılır. 

Pitting önleme stratejilerinde doğru yağlama yağı seçimi önemlidir. Yağlama yağının viskozitesi, kimyasal bileşimi ve diğer özellikleri, yağlama filmi oluşturma ve yüzey koruması açısından etkilidir. Yağlama sisteminin etkinliğini takip ederek yağlama filmi kalitesi ve sıcaklık kontrolü optimize edilir. Bu, pitting riskini azaltmada kritik bir rol oynar. Yağlama sistemleri dişli çarkların çalışma koşullarına ve yüklemelerine uygun olarak tasarlanmalıdır. Doğru yağlama sistemi tasarımı, pittingi önlemek için gereken yağlama filmi kalitesini sağlayacaktır. Yağlama sistemi, uygun frekansta ve miktarında yağlama sağlamalıdır. Aşırı yağlama veya yetersiz yağlama, pitting riskini artırabilir. Doğru yağlama sıklığı ve miktarı pittingi önlemek açısından kritiktir.

8.Pittingi önlemek için dişli çark montajında doğru şaft hizalamasının önemi

Dişli çark montajında doğru şaft hizalaması, pittingi önlemek ve dişli çarkların uzun ömürlü ve güvenilir bir şekilde çalışmasını sağlamak için son derece önemlidir. Yanlış şaft hizalaması, yüklerin dengesiz şekilde dağılmasına, sürtünme artışına ve sonuç olarak yüzey yorgunluğuna ve pitting hasarına neden olabilir.  Bu, belirli dişlilerin daha fazla yüke maruz kalmasına ve buna bağlı olarak pitting riskinin artmasına yol açar. Yanlış hizalama sonucunda dişli çarklardaki yüzeyler arasında sürtünme artar. Bu, ısının oluşumunu artırarak yüzey yorgunluğunu artırabilir ve pitting riskini artırabilir. Dişli çarklardaki stres konsantrasyonlarını artırabilir. Bu da belirli bölgelerde yüksek zorlanmaya ve yüzey yorgunluğuna neden olabilir, pitting riskini artırabilir.

Yanlış hizalama, yağlama sisteminin etkinliğini etkileyebilir. Yağ filmi oluşturma ve yüzey koruma yetenekleri azalabilir, bu da pitting riskini artırabilir.

Dişli çarklarda titreşim ve gürültü seviyelerini artırabilir. Bu titreşimler, yüksek stresli bölgelerde pitting riskini artırabilir. Doğru şaft hizalaması, dişli çarkların dengeli bir şekilde çalışmasını ve stabil bir performans sergilemesini sağlar. Bu, yüklerin dengeli şekilde dağılmasını ve pitting riskinin azalmasını destekler.

Yanlış hizalama, diş profilini değiştirebilir ve yük dağılımını etkileyebilir. Bu da pitting riskini artırabilir. Doğru hizalama, diş profili kontrolünü kolaylaştırır.

9.Sonuç olarak pittingi önlemek için;

Diş formunun optimize edilmesi, pittingi önleme stratejilerinin önemli bir parçasını oluşturur. Dişli çark tasarımında yukarıdaki faktörleri dikkate alarak yapılan optimizasyonlar, dişli çarkların daha uzun ömürlü olmasını ve pitting riskini minimize etmesini sağlar. 

Yağlama sistemi dişli çarklarda pitting riskini azaltmak ve yüzey yorgunluğunu önlemek için kritik bir rol oynar. Doğru yağlama stratejisi, uygun yağlama yağı seçimi, yağlama sistemi tasarımı ve düzenli bakım ile dişli çarkların performansını ve ömrünü artırabilir.

Doğru şaft hizalaması, dişli çarkların pitting riskini azaltmak ve uzun ömürlü çalışmasını sağlamak için kritik bir faktördür. Yanlış hizalama, pitting hasarına ve yüzey yorgunluğuna yol açar. Bu nedenle, dişli çarkların montajında doğru şaft hizalaması için gerekli özen gösterilmelidir.

Bu tasarım adımları, mühendislerin pittingi önlemek için tasarım aşamasında alabileceği kritik önlemlerden sadece birkaçıdır.

Referanslar

 [1] ISO /TR 13989:2015 – Dişlilerde tribolojik davranışın değerlendirilmesi

[2] ISO/TR 15144:2002 – Yağlamalı ve yağlamasız dişli çarklarda aşınma ve aşınmanın etkileri

[3]ISO/TR 15144-2:2010 -Dişlilerde aşınma ve aşınmanın etkileri – Bölüm 2: Dişlilerde aşınma mekanizmalarının analizi

[4] ISO /TR 14179-2:2013 – Dişli çarklar – Triboloji – Bölüm 2: Dişlilerde yüzey koşulları ve dişlilerde yüzeylerin işlenmesi

[5] AGMA 925-A03 – Dişli Çarklarda Yağlama Kılavuzu

[6] AGMA 1010-F14 – Dişli Çarklarda Aşınma ve Yıpranma

[7] AGMA 908-B89 – Dişli Çarklarda Triboloji Terimleri 

Mak Müh. Yiğit ERSOY 

Histogram Makina 

Genel Koordinatör

Resim1 : Crowning dişli formu

1 – Dişli formunda “crowning” nedir? Avantajları ve dezavantajları nelerdir?

Dişli diş şekli olarak “crowning” terimi, dişli dişlerinin şeklini bilinçli olarak değiştirerek hafifçe kavisli veya tepeli bir profil oluşturma işlemine atıfta bulunur. Bu değişiklik, diş profilini şekillendirerek orta bölümün diş uçlarından daha yüksek olduğu bir yapı oluşturmayı içerir. Resim 1’de görüldüğü üzere kırmızı bölgeler crowning form ile düz dişli formu arasındaki farkı göstermektedir.

Crowning genellikle dişli sistemlerde yük dağılımını iyileştirmek ve temasla ilgili sorunları minimize etmek için yapılır. 

. Yük dağılımı: Yükü diş yüz genişliği boyunca daha homojen bir şekilde dağıtmaya yardımcı olur. Hafifçe kavisli profil, dişli dişinin özellikle orta bölümünde temas sağlar, daha iyi yük paylaşımına olanak tanır ve yerel stres birikimlerini azaltır.

. Hizalama telafisi: Dişliler arasında hizalama hatası bulunduğunda, crowning bunu kısmen telafi edebilir. Tepeli diş profilinin (Crowned profile) kullanılması, dişliler tam olarak hizalanmamış olsa bile dişliler arasında daha iyi bir uyum ve temas sağlar.

. Gürültü ve titreşim azaltma: Dişli sistemlerde gürültü ve titreşimi azaltmaya yardımcı olabilir. Tepeli diş profili, eşlenen dişliler arasındaki noktasal teması ve kayma sürtünmesini azaltarak daha sessiz çalışma ve azaltılmış dinamik yükler sağlar.

. Yağlama iyileştirmesi: Dişlinin yan yüzeyi (tooth flank) boyunca daha iyi yağlama dağılımını kolaylaştırır. Artan temas alanı, daha iyi yağ filmi kalınlığını teşvik eder ve aşırı aşınmayı ve yüzey hasarını önlemeye yardımcı olur.

. Üretim süreci: Dişli imalat sürecinde özel kesme araçlarının kullanılması, özel makineler veya taşlama süreçleri kullanılarak istenen diş formunun oluşturulması yoluyla elde edilebilir.

Crowning genellikle yüksek hızlı veya yüksek yük dişli sistemleri gibi belirli uygulamalardaki dişlilere uygulanır. Crowning miktarı, profili ve konumu, belirli uygulama ve tasarım gereksinimleri dikkate alınarak belirlenir. Dişli tasarımcıları ve imalatçıları, dişli tipi, çalışma koşulları, diş boyutu ve beklenen yükler gibi çeşitli faktörleri göz önünde bulundurarak diş profilinde uygun crowning miktarını belirlemektedir.

Genellikle birçok avantajı olan bir uygulama olsa da bazı dezavantajları da olabilir:

. İmalat karmaşıklığı: Dişli dişlerinin şeklini değiştirmeyi gerektirdiği için imalat sürecini karmaşıklaştırabilir. Özel kesme araçları veya işleme ekipmanı kullanımı gerekebilir, bu da üretim maliyetini artırabilir.

. İşleme toleransları: İşleme toleranslarını dikkate almayı gerektirir. Dişlerin doğru şekilde kavislenmesi ve uyumlu çalışması için hassas toleranslara dikkat edilmesi gerekir. Toleranslar dikkate alınmadığında, uygunsuz bir diş profilinin veya uyumsuzlukların ortaya çıkması mümkündür.

. Dişli iletkenlik: Dişli iletişimini ve etkileşimini etkileyebilir. Dişliler arasında doğru bir şekilde uyum sağlanmazsa, dişli iletimi ve verimliliği etkilenebilir. Crowning miktarı ve profili yanlış seçildiğinde, dişli sisteminde güç kayıpları ve enerji tüketimi artabilir.

. Diş aşınması: Yük dağılımını iyileştirmek için tasarlandığından, dişli dişlerinde aşınma eğilimini etkileyebilir. Crowning miktarı ve profilinin yanlış seçilmesi, dişlerin uygun şekilde aşınmasını engelleyebilir veya aşırı aşınmaya neden olabilir. 

. Mekanik dayanıklılık: Dişlerin orta bölümünü daha yüksek hale getirirken, dişlerin uçlarına doğru daha ince bir profil oluşturabilir. Özellikle yüksek yükler altında, bu dişlerin mekanik dayanıklılığını etkileyebilir.

Bu dezavantajlar, crowning uygulamasının yanlış yapıldığı veya uygun tasarım ve imalat yöntemleri göz önüne alınmadığı durumlarda ortaya çıkabilir. Bu nedenle, crowning uygulanacak dişlilerin tasarım ve imalat sürecinde uzman bir mühendislik yaklaşımı ve doğru değerlendirmeler gerekmektedir. Crowning, genellikle dişli tasarımında analitik yöntemler veya bilgisayar destekli tasarım (CAD) yazılımları kullanılarak hesaplanır. Crowning miktarı ve profili, belirli bir dişli sistemi için tasarım gereksinimlerine ve performans hedeflerine bağlı olarak belirlenir. 

2 – Crowning hesaplamasında tasarım gereksinimlerini belirleme

Crowning hesaplamasına başlamadan önce, dişli sisteminin çalışma koşulları, yükler, hızlar, çalışma sıcaklıkları ve diğer parametreler gibi tasarım gereksinimlerini belirlemeniz gerekmektedir. Crowning profilini belirlemek için genellikle parabolik veya eliptik şekiller kullanılır. Profil şekli, yük dağılımını iyileştirmek ve istenen performansı sağlamak için seçilir. Standartlardan veya literatürden elde edilebilecek öneriler ve deneyimler, doğru crowning profilinin belirlenmesinde yardımcı olabilir. 

Crowning miktarı, dişin orta bölümünün diş uçlarına göre yükseklik farkı olarak ifade edilir. Miktar, genellikle milimetre (mm) veya diş modülü birimi olarak belirtilir. Crowning miktarı, dişli sisteminin performans hedeflerine, yük dağılımı gereksinimlerine ve diğer faktörlere bağlı olarak belirlenir. Bu, tasarım deneyimi, hesaplama yöntemleri ve simülasyonlar aracılığıyla yapılabilir. Crowning uygulanmış diş profilleri, dişlilerin temel geometrisini ve diş profili özelliklerini içermelidir. Diş formunun, dişli çarkların profil geometrisini ve diğer tasarım parametrelerini hesaplamak için gerekli denklemleri ve algoritmayı kullanmamız gerekmektedir. Bu hesaplamalar, diş modülü, basamak sayısı, basamak açısı, profil açısı gibi giriş parametrelerini içerir. Hesaplanan crowning profili ve miktarı, tasarımın diğer yönleriyle uyumlu olmalıdır. Dişli sisteminin diğer bileşenleriyle uyumlu bir şekilde çalışmasını sağlamak için gerektiğinde doğrulama ve optimizasyon adımları gerçekleştirilmelidir. Bu, dişli simülasyonları, analizleri ve gerekirse prototip testlerini içerebilir. Örnek olarak resim2 de diş yanal yüzeylerine uygulanan 20 mμ crowning renk diyagramı yer almaktadır.                                        

Resim 2: Bir düz dişlinin aktif diş yüzeylerine uygulanan 20 mμ crowning

Bu adımlar, genel bir yaklaşımı temsil etmektedir. Crowning hesaplamaları, tasarım deneyimi, mühendislik bilgisi ve özel dişli tasarım yazılımları kullanılarak yapılmalıdır. Dişli tasarımında doğru crowning miktarı ve profili belirlemek için, ilgili standartlar, literatür ve dişli mühendisliği uygulamalarıyla ilgili bilgilere başvurmanız önemlidir.

Crowning konusunda AGMA 2001-D04 “Fundamentals of Gear Design” standardı önemli bir referans kaynağıdır. Bu standardın “Crowning” başlığı altında, crowning uygulamasının önemi ve etkileri hakkında bilgiler yer almaktadır.

Crowning ile ilgili spesifik bir DIN standardı mevcut değildir. Bununla birlikte, dişli tasarımı ve üretimi için genel dişli standartları (örneğin, DIN 3960 “Dişli Pah Kuvvetleri İçin Basit İletim Hesabı” veya DIN 3990 “Dişli Çarkları – İngiliz Modül Sistemi”) uygulanırken, crowning tasarımı ve toleransları da dikkate alınmalıdır.

JIS Z 1652 veya JIS B 1702 gibi genel Japon dişli standartlarında, diş profilleri, toleranslar ve diğer dişli tasarım gereksinimleri hakkında bilgiler bulunabilir; ancak, bu standartlar crowning modifikasyonuyla ilgili spesifik yönergeler içermemektedir.

Referanslar

 [1] Radzevich – Dudleys Handbook of Practical Gear Design and Manufacture-2012

 [2] Gear Noise and Vibration 2nd Edition By J Derek Smith 

[3]  AGMA 2001-D04 “Fundamentals of Gear Design” 

[4]  Advanced-Gear-Engineering (Veniamin Goldfarb – Evgenii Trubachev-Natalya Barmina)

[5] Crowning Techniques in Aerospace Actuation Gearing (Anngwo Wang and Lotfi El-Bayoumy)

Dişli çarkların Kv dinamik faktörü, tasarım ve seçim sürecinde önemli bir parametredir. Kv faktörü, dişli çarkların yük taşıma kapasitesini, güvenilirliğini ve dayanıklılığını etkiler. Ayrıca, dişli çarkların verimliliği ve güvenliği üzerinde de etkisi vardır. Dişli çark mekanizmaları kullanılması sırasında diş çiftine gelen kuvvet ve oluşturacağı zorlanmalar statik yüke maruz, ideal geometriye sahip dişlilerde oranlanarak dinamik faktör ve dinamik yük faktörü adı verilen katsayı tanımlamak mümkündür.

1. Kv dinamik faktörünün önemi

Yük taşıma kapasitesi: Kv faktörü, dişli çarkların taşıyabileceği maksimum yük miktarını belirler. Daha yüksek bir Kv faktörüne sahip olan dişli çarklar, daha büyük yükleri taşıma kapasitesine sahiptir. Bu, sistemlerde daha yüksek güç ve tork gerektiren uygulamalar için önemlidir.

Güvenilirlik ve dayanıklılık: Kv faktörü, dişli çarkların güvenilirliği ve dayanıklılığı üzerinde doğrudan etkilidir. Daha yüksek bir Kv faktörüne sahip olan dişli çarklar, daha uzun ömürlü olma eğilimindedir ve daha az aşınma, deformasyon riski taşırlar. Bu da sistemlerin daha az bakım ve onarım gerektirmesine, daha uzun süreli sorunsuz çalışmaya olanak sağlar.

Verimlilik: Kv faktörü, dişli çarkların verimliliğini etkiler. Daha yüksek bir KV faktörüne sahip olan dişli çarklar, daha az sürtünme kaybı ve enerji kaybıyla çalışır. Bu, sistemdeki enerji kaynaklarının daha etkin kullanılmasını sağlar ve genel verimliliği artırır.

Güvenlik: Kv faktörü, dişli çarkların güvenliği üzerinde de etkilidir. Daha düşük Kv  faktörüne sahip olan dişli çarklar, yük taşıma kapasitelerini aşma riski taşır ve bu durum arızalara ve hatta tehlikeli durumlara neden olabilir. Daha yüksek bir Kv faktörü, daha güvenli bir çalışma ortamı sağlar.

2. Kv faktörünün hesaplanması

Kv faktörü, dişli çarkların geometrisi, malzeme özellikleri ve işletme koşullarına dayanarak hesaplanır. DIN 3990’a göre dişli yan yüzeylerinde yön sapmaları, bombeleşme, dişlide, gövdede, milde meydana gelen deformasyonların sistemde meydana getirdiği titreşimlerin etkisi dinamik faktörle hesaba katılmalıdır. Bu iç dinamik kuvvetler hız arttıkça artarlar, yük arttığında ise azalırlar.

Hesaplama genellikle karmaşık matematiksel modeller, denklemler ve analizler kullanılarak yapılır. Aşağıda temel bir hesaplama yöntemi özetlenmiştir:

Kv: Dinamik faktör

Ft: Teğetsel kuvvet (N)

KA: Uygulama faktörü

b: Diş genişliği (mm)

Kva ve KVβ: Kaliteye bağlı dişli faktörleri

Z1: Döndüren dişli diş sayısı

V: Çevre hızı (m/s),

İ: Çevrim oranı

Bu bağıntının helisel dişli mekanizmasında adım kavrama oranı εβ≥1  için geçerlidir.

Tablo 1 Uygulama Faktörü KA

Tablo 2 DIN3962 Kva ve KVβ: Kaliteye bağlı yardımcı dişli faktörleri

Dişli çarklar için uygun bir diş profili seçilir ve modül belirlenir. Modül, dişli çarkların diş sayısı ve çapı arasındaki oranı ifade eder. Seçilen diş profili ve modül kullanılarak, diş geometrisi hesaplanır. Bu, dişin yüksekliği, diş açısı, diş genişliği ve diş profil şeklini içerir. 

Dişli çarklar için kullanılacak malzemenin mukavemeti, sertlik derecesi, aşınma direnci ve termal özellikleri belirlenir. Dişli çarkların çalışma koşulları, yani uygulanan güç, tork ve hız gibi faktörler dikkate alınır. Bu, dişli çarkların taşıması gereken yükü ve dinamik etkileşimleri belirler.

3. ISO 6336:2006 standardının ISO 6336:2019 standartları arasındaki farkları

Kv dinamik faktör ISO 6336:2006 baskısında, Kv>2.00 için bir değer seçmemiz gerekirdi. ISO 6336:2019 baskısında, çalışan dişliler için dinamik faktör Kv rezonans koşullarının dışında, hesaplanırsa Kv-B veya Kv-C =2.00 olarak ayarlayan değer 2.00’den yüksektir.

Kritik dinamik faktör aralığı (N ≤ NS) ve ana rezonans için aralığı (NS<N≤1.15) kullanılarak Bk parametresi hesaplanır. Bu parametre 2006’da sadece uç kabartması Ca’yı dikkate alarak hesaplanmıştır.  2019 baskısında Bk değeri min (Ca1+Cf2, Ca2+Cf1) hesaplanır. Ayrıca kök kabartması da dikkate alınarak ve dişli başına minimum değerin kullanılacağı net olarak hesaplanmıştır.

Planet dişli kutularında sabit ve dönen bir çember dişlinin atalet momentinin hesaplanması için standartın içindeki (25) ve (26) denklemler değişmiştir. Çember dişli için güncel standartta doğru indeks kullanılıyor ve paydada çember dişli çapının dördüncü kuvveti yerine ikinci kuvveti kullanılmaktadır.

ISO 6336’nın 2019 Sürümü, ISO 1328-1:2013’e (burada en düşük kalite 11. sınıftır), 2006 Sürümü ise ISO 1328-1:1995’e (en düşük kalite derecesi 12’dir) atıfta bulunur. Kalite derecesi 12 artık Kv bu tarihten sonra 11 olarak belirlenmiştir.

Referanslar

 [1] Diş Çarklar İTÜ Makine Fakültesi –Doç. Dr. M. Sait YÜCENUR- Y.Doç.Dr.Vedat TEMİZ

 [2] ISO 6336-1:2019 Calculation of load capacity of spur and helical gears — Part 1: Basic principles, introduction and general influence factors

[3]  ISO 6336-1:2006 Calculation of load capacity of spur and helical gears — Part 1: Basic principles, introduction and general influence factors

[4]  Changes in ISO 6336:2019 —Parts 1, 2, 3, 5 and 6  Hanspeter Dinner

[5] Konstrüksiyon ve tasarım Prof. Dr. İsfendiyar BAKŞİYEV