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.
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)
