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

Tekstil endüstrisi, teknoloji ve süreçlerdeki ilerlemeler sayesinde son yıllarda benzeri görülmemiş bir büyüme kaydetti. Sektörü dönüştüren teknolojilerden biri de toz metalürjisi (TM) oldu. İnce metal tozları karıştırarak ve bunları yüksek sıcaklıklarda sinterleyerek yüksek kaliteli metal bileşenler oluşturma süreci olan TM, tekstil makineleri de dahil olmak üzere çeşitli uygulamalarda kullanılan güçlü ve dayanıklı bir metal ürün oldu.

Toz metalurjisi tekstil makine dişlilerinin avantajları

1. Üstün kalite: Toz metalurjisi ile üretilen tekstil makine dişlileri, geleneksel dişlilere kıyasla üstün kalite sunar; çünkü benzersiz üretim sürecine sahiptir. TM ile üretilen dişlilerin homojen yoğunluğu, onları daha güçlü ve dayanıklı kılar. Ayrıca, dişlilerin gözeneksiz olması ve boşluk içermemesi, arızalanma ve hasar riskini azaltır.

2. Uygun maliyet: TM dişlileri, seri üretilebilir ve minimal işleme gerektirir. Üretim süreci oldukça verimli olup atık ve hurda malzeme miktarını minimumda tutar. Ayrıca, TM dişlilerinin yüksek hassasiyeti, bakım ve değişim ihtiyacını azaltarak tekstil endüstrisi için maliyet tasarrufu sağlar.

3. Kişiselleştirilebilir: TM dişlileri, belirli gereksinim ve tasarımlara göre üretilebilir. Bu özelleştirme seviyesi, TM sürecinin esnekliği sayesinde mümkündür. Üreticiler, makinelere uyacak şekilde farklı şekil, boyut ve malzemelerde dişliler üretebilir. Bu da tekstil makinelerinin daha verimli olmasını ve daha kısa sürede yüksek kaliteli kumaşlar üretebilmesini sağlar.

4. Çevre dostu: TM süreçleri, daha az enerji gerektirir ve az emisyon üretir. Üretim süreci minimum atık oluşturur ve kullanılan malzemeler çoğunlukla geri dönüştürülmüş veya doğal kökenlidir. Bu durum, TM dişlilerini daha sürdürülebilir yapar ve tekstil endüstrisinin karbon ayak izini azaltır.

 Tekstil endüstrisini devrimleştirme

Toz metalurjisi tekstil makine dişlileri, tekstil üreticilerinin karşılaştığı pek çok zorluğa çözümler sunarak tekstil endüstrisinde devrim yarattı. Bu teknoloji; yüksek kaliteli, maliyetli ve kişiselleştirilebilir dişlilerin üretimine olanak tanıdı. Bu da tekstil makinelerinin verimliliğini artırarak daha kaliteli ürünler, düşük maliyetler ve artan karlılık sağladı.

TM dişlileri aynı zamanda, tekstil endüstrisinin çevresel etkisini azaltarak sürdürülebilirliğini artırdı. Üretim süreci minimum atık oluşturur ve daha az enerji kaynağı kullanır; bu da sürdürülebilir bir üretim seçeneği sunar. Tekstil endüstrisinin azaltılmış karbon ayak izi, küresel bir endişe haline gelmiştir ve TM teknolojisinin benimsenmesi tekstil üreticilerini çözümün bir parçası haline getirdi.

Sonuç olarak, toz metalurjisi teknolojisi tekstil üreticilerinin karşılaştığı zorluklara çözümler sunarak tekstil endüstrisinde devrim yarattı. Yüksek kaliteli, maliyetli ve kişiselleştirilebilir dişli üretme yeteneği, tekstil makinelerinin verimliliğini artırdı. TM teknolojisinin çevresel sürdürülebilirlik yönü, tekstil üreticileri için çekici bir seçenek olmasını sağladı. Son yıllarda popüler hale gelen toz metalurjisi tekstil makine dişlilerinin, gelecek yıllarda tekstil endüstrisindeki kullanımlarının daha da artması bekleniyor.

Alman GWJ Technology GmbH, makine mühendisliğinde çeşitli standart hesaplama yazılımlarının yanında teknik satış süreçlerinin optimizasyonu için kullanılabilen CAD verilerine sahip müşteriye özel hesaplama ve görsel ürün/ürün grupları seçim araçlarına da odaklanmaktadır. Bunlar basit makine elemanları için standart yazılımlardan, 5 eksenli CNC işlemleri için gerçek 3B-diş formu geometrilerine yönelik özel dişli yazılımına kadar uzanmaktadır. Ayrıca mühendislik hizmetleri ve eğitim programlarıyla uzmanlık bilgileri de sunmaktadır.

KAPEM Endüstriyel Danışmanlık ve Dış Tic. Ltd. Şti. de bu ürün ve hizmetlerin Türkiye temsilciliğini sürdürmektedir.

Ortak amacımız, yakın iş birliği içinde ve verimli teknolojileri kullanarak müşterilere yeni rekabet avantajlarını sağlayabilmek için en iyi şekilde destek olmaktır. Uzmanlık, yüksek kalite standartları ve en yüksek müşteri memnuniyeti için mükemmel hizmet, ortak felsefemizin temel taşlarıdır.

GWJ Technology GmbH makine ve dişli kutusu tasarımı ve üretiminde tek çatı altında yenilikçi ve akıllı çözümler sunmaktadır.

Web tabanlı eAssistant/offline TBK ve Türkçe dil seçeneği ile SystemManager yazılımlarımız ve bunların 3D-CAD eklentileriyle bütünleştirilmesi; 12 aylık kiralama imkanı ve çok uygun fiyat/performans oranı ile makine mühendisliğinde pratik ve yetenekli bir üçlü pakettir.

Ürünlerimize, performansına ve pratik uygulamalara yönelik hazırladığımız yazılarımızı üç yıllık makale yolculuğumuzda sizlerle paylaştık. 

2020 yılı başından bu yana Güç Aktarım Dergisi’nin geçmiş sayılarında yayımlanmış makalelerimiz hakkında kısa bir hatırlatma yapmak istiyoruz:

– Analitik ve Sonlu Elemanlar (FE) Hesaplama Yöntemleri Birlikte Büyüyor ve Gelişiyor (Şubat 2020)

– Redüktör ve Makine Sistemleri Tasarımında Yenilikçi ve Akıllı Çözümler (Mart 2020)

– Dişli Kutularının Geliştirilmesi ve Simülasyonunda Yeni Çözümler (Nisan 2020)

– Elastik dişli çark gövdeleri ve redüktör gövdelerinin dişlilere, rulmanlara ve genel sistem üzerine etkileri (Mayıs 2020)

– Plastik dişlilerin online olarak detaylı hesaplanması (Haziran 2020)

– Sistem Hesaplamasının Avantajları- Bir dökümhane vinci dişli kutusu uygulaması (Temmuz 2020)

– Web tabanlı eAssistant hesaplama yazılımında genişletilmiş özellikler (Ağustos 2020)

– Hesaplamaların Bilgisayar Destekli Tasarım (CAD) ile Etkin Bütünleştirilmesi (Eylül 2020)

– Serbest biçimde frezeleme ile dişli açma (Ekim 2020)

– Sistem hesaplama yazılımı “SystemManager” yeni özellikleriyle birlikte artık Türkçe (Kasım 2020)

– TBK 2014 hesaplama yazılımı güncellemesi yeni ve geliştirilmiş özellikler sunuyor (Aralık 2020)

– eAssistant – Web Tabanlı Makina Elemanları Hesaplama Yazılımı (Ocak 2021)

– TBK hesaplama yazılımı, 3B dişli geometrilerini artık STEP formatında da veriyor (Şubat 2021)

– Yüksek kavrama oranlı dişliler (High Contact Ratio-HCR Gears / Hochverzahnungen) (Mart 2021)

– 5-eksenli frezeleme ile dişli üretiminde yeni GearEngineer sürümü (Nisan 2021)

– Hirth alın dişlilerin online hesaplanması (Mayıs 2021)

– Düz ve helisel silindirik (alın) dişlilerde zorlanma şekillerine ve oluşan hasarlara kısa bir bakış ve mukavemet hesaplarında esas alınan standartlar (Haziran 2021)

– Mil mukavemetinin ve kritik devir sayılarının profesyonel hesaplanması (Temmuz 2021)

– Silindirik alın dişlilerin ve planet kademelerinin hesaplanmasında yeni özellikler (Eylül 2021)

– Profilli (kamalı) mil bağlantıları (Ekim 2021)

– Silindirik dişlilerde mukavemet hesapları DIN ve ISO standartlarına göre yapılan mukavemet hesaplarında farklılıklar (Kasım 2021)

– eAssistant: Web tabanlı (Online) makine elemanları tasarım, hesaplama ve optimizasyon yazılımı (Ocak 2022)

– Dişlilerde Sistematik Tasarıma Doğru Gelişmeler (Şubat 2022)

– Silindirik dişlilerde yük kapasite hesaplarının ISO 6336: 2019-11’e göre güncellenmesi – Pratik bir sınıflandırma-1 (Nisan 2022)

– PRATİK ve YETENEKLİ ÜÇLÜ: eAssistant+SystemManager+3D CAD PlugIn (Mayıs 2022)

– Silindirik dişlilerde yük kapasite hesaplarının ISO 6336: 2019-11’e göre güncellenmesi – Pratik bir sınıflandırma-2 (Haziran 2022)

– Hızlı dişli kutusu tasarımı ve optimizasyonu (Eylül 2022)

– Dişli sistemlerinin hesaplanmasında ilave yenilikler (Ekim 2022)

– Evolvent profilli dişlilerde diş formunun DXF formatında oluşturulması (Kasım 2022)

Bu sayıda da aşağıdaki çalışmamızı sunuyoruz.

Silindirik dişlilerde optimizasyon önerileri: Olası çözüm adımları örnekleri

Dişli tertibatlarında, genellikle birbiriyle çelişen veya ilgili önceliklerle ağırlıklandırılan çeşitli gereksinimlerle karşı karşıya kalıyoruz. Aslında tek bir doğru çözüm yoktur, talep edilen verilere göre bazı doğrular kümesi söz konusu olmaktadır. Bu nedenle genellikle bazı ön kabuller ile başlatılan hesaplamalar ve ana gereksinimler doğrultusunda yapılan optimizasyon ile bir uzlaşmaya varılmalıdır. Ana gereksinimlere örnek olarak; minimum hacim ve ağırlıkta konstrüksiyon, çevrim oranlarında hassasiyet, düşük maliyet, yüksek verim, düşük aşınma ve düşük gürültü seviyesi vb. sayılabilir.

Aşağıda bu bakış açısıyla önemli gördüğümüz bazı önerilere değinilecektir:

Diş dibi dayanımının optimizasyonu

1. Özellikle küçük dişli sayılarına haiz pinyon dişlide profil kaydırma oranını X₁ > 0 seçin
2. X₁+X₂ < 0 seçin, öyle ki işletme (profil kaydırmalı) eksenler arası mesafe a < a₀ profil kaydırmasız eksenler arası mesafe olsun
3. Helisel dişlilerde mümkünse küçük helis açısıyla başlayın ( β = 8⁰ veya 10⁰ ), helis açısı arttıkça sisteme etki eden eksenel kuvvet bileşenleri de artar. Not: 3) uygulanması durumunda 1) ve 2) birlikte dikkate alın, 2) uygulanması durumunda 1) ile birlikte ele alın.
4. Birbiri ile çalışan dişlilerde diş genişliklerini artırın
5. Standart kesici takım kullanımında mümkünse tepe radyüs faktörleri büyük olanı seçin
6. Dişli çiftinin yüzey kalitelerini iyileştirin (örneğin taşlama yapın)
7. Diş arası boşluklarını (backlash) değiştirin (örneğin diş kalınlığı tolerans serisinde cd yerine d veya e seçin)
8. Diş dibi mukavemeti yüksek malzeme seçin
9. Genişlik faktörünü K_Hβ  iyileştirin (küçültün); daha rijit bir tasarım (mil, yataklama, dişli düzenlemeleri) veya diş yüzeyinde modifikasyon (bombe/crowning veya kenar boşaltma/end relief)
10. Daha rijit dişli: gövdesi oyulmuş dişli – dişli gövdesi rijitliği – dişli kavrama rijitliğini olumlu etkiler

Diş yanağı dayanımının optimizasyonu

1. X₁+X₂ > 0 seçin, profil kaydırmaları pinyon ve karşı dişliye uygun bir şekilde dağıtarak özellikle küçük dişli sayılarında ve düşük devirlerde olumlu etkisi daha da artırılabilir
2. Helisel dişlilerde mümkünse küçük helis açısıyla başlayın ( β = 8⁰ veya 10⁰ ), helis açısı arttıkça sisteme etki eden eksenel kuvvet bileşenleri de artar 
3. Birbiri ile çalışan dişlilerde diş genişliklerini artırın Not: 2) ve 3) birlikte uygulandığında adım kavrama oranı ε_β artar
4. Dişli çiftinin yüzey kalitelerini iyileştirin (örneğin taşlama yapın)
5. Genişlik faktörünü K_Hβ  iyileştirin (küçültün); daha rijit bir tasarım (mil, yataklama, dişli düzenlemeleri) veya diş yüzeyinde modifikasyon (bombe/crowning veya kenar boşaltma/end relief)
6. Daha rijit dişli: gövdesi oyulmuş dişli – dişli gövdesi rijitliği – dişli kavrama rijitliğini olumlu etkiler
7. Diş yanağı mukavemeti yüksek malzeme seçin
   – Malzeme seçerken lütfen unutmayın: Aynı sertlikteki sertleştirilmemiş dişliler, yüksek aşınma eğilimi gösterdiğinden eşleştirilmemelidir. Pinyon malzemesinin yanak sertliği, dişli malzemesininkinden en az 150 N/mm² daha yüksek olmalıdır (gri dökme demir veya sertleştirilmiş dişliler için geçerli değildir).
   – Önemli sertlik farklılıklar varsa, her zaman daha sert dişlinin mümkünse daha az pürüzlülüğe sahip olduğundan emin olun ve ilaveten taşlayın; aksi takdirde güvenli olmayan aşınma belirtileri görülebilir.
8.  Yağ malzemesi: Yük ne kadar yüksek ve çevresel hız ne kadar düşükse, viskozite o kadar yüksek olmalıdır. Tersine, daha yüksek viskoziteler yüksüz çalışmada daha yüksek kayıplara yol açar. Viskozite arttıkça yanak ve aşınmaya dayanım mukavemeti artar. Yüksek hızlarda dayanıklılık artar, bu sıcaklıklarda artışa neden olur ve yaşlanmayı hızlandırır; bu nedenle EP katkılı daha ince yağlar (düşük yük kapasitesini telafi etmek için) tercih edilmelidir.

Yenme aşınması dayanımının optimizasyonu

1. Dişli geometrisini değiştirin (modül dahil).
2. Spesifik kaymanın mümkün mertebe küçük olmasını sağlayın (spesifik kayma, diş yanağında bir noktadaki kayma hızının, temas tanjantı yönündeki hız bileşenine oranıdır).
3. Mümkün ise helisel dişlileri tercih edin.
4. Dişli kalitesini iyileştirin: Kalitenin kötüleşmesi kavrama oranının ve diş yanağı hatalarının artmasına, darbeli çalışma ve yükün düzgün taşınamaması sonucu daha büyük yerel zorlanmalara neden olur.
5. Yanak yüzeyindeki pürüzlülüğü azaltın (1:16 seviyelerine indirin).
6. Taşlanmış dişlileri alıştırın.
7. Sertleştirilmiş malzeme kullanın (semantasyon yerine nitrasyon ile sertleştirmeyi tercih edin).
8. Yağ malzemesi: EP katkı maddeli (aynı bazda yağ viskozitesine kıyasla daha etkilidir); nominal viskoziteyi iki katına çıkarın; Polieter yağ ile sürtünme katsayısını yarıya indirin.
9. Çalışma koşulları: Mümkün ise yükü azaltın, çevresel hızı azaltın, yağ sıcaklığını azaltın (20K kadar).

Gürültü seviyesinin optimizasyonu

• Helis açısı

– Düz dişliden helisel dişliye geçişi düşünün; çünkü helisel dişli, düz dişliye göre önemli ölçüde daha düşük diş rijitliği dalgalanmalarına ve daha eşit bir yük aktarımına sahiptir. Ayrıca, kavrama esnasındaki darbe etkisinde bir azalma olur.

– Helis açısının 30°’yi geçmemesi önerilir. Diş rijitliği dalgalanmalarına bağlı olarak, diğer etkilerin yanında titreşim uyarıcı kuvvetin yüksek frekanslı bileşenleri azaltılabilir. 

– Küçük helis açılarında, hatta ε_ß < 1 değerinde bile, titreşim oluşumunda önemli bir azalma gözlemlenebilir.

– Dişli sapmalarındaki artış, düşük dişli kalitesi ve ayrıca yanak geometrisindeki sapmalar veya mil eksen kaçıklıkları helisel dişli avantajını hızla ortadan kaldırabilir. 

• Kavrama oranı

– Helis açısının ve diş genişliğinin uygun seçimiyle adım kavrama oranı en etkin olacak şekilde optimize edilebilir.

– Kavrama oranının önemli bir etkisi de özel dişliler seçildiğinde ortaya çıkar.

– Adım kavrama oranı yanında toplam kavrama oranı optimizasyonu da önem taşır.

– Helisel dişlilerde  “toplam kavrama oranı = profil kavrama oranı+adım kavrama oranı” optimizasyonu ile dişli çifti rijitliğindeki değişimler de en aza indirgenebilir. Bu ayrıca titreşimi tetikleme etkisini de azaltabilir.

• Dişli modifikasyonu

– Oluşan imalat hataları ve özellikle yük altında oluşan elastik deformasyonlar nedeniyle dişlilerin temas çizgileri üzerinde dişli genişliği boyunca yüksek yüzey basıncı farklılıkları oluşabilir. Bu farklılıkları giderebilmek ve daha dengeli bir yüzey basıncı dağılımı elde edebilmek için dişli yanakları üzerinde düzeltmeler yapılmaktadır.

– Profil modifikasyonları genellikle yalnızca belirli bir yük noktası için iyileştirmeler sağlar, bundan sapmalar olursa bozulmalar başlar.

– Pinyon ve karşı dişlide tepe boşaltması veya pinyonda tepe ve dip boşaltması şeklinde yapılacak profil modifikasyonu veya tepe bombeleştirmeleri helisel dişliler için önerilmez.

– Düzeltmelerin etkili olabilmesi için en az dişli kalitesi-6 gereklidir.

• Özel dişliler (Yüksek kavrama oranlı dişliler)

– Dişli geometrisi profil kavrama oranı ≥ 2.0 olacak şekilde oluşturulur. 20°’den farklı bir kavrama açısı da kullanılabilir

– Daha eşit yük dağılımı sağlanarak kavrama sırasındaki darbeli çalışma etkisi azaltılabilir. Kavramanın farklı dişli çiftlerine geçmesi anında diş kuvvetindeki sıçramalar önemli ölçüde azalır.

Özet

• Silindirik dişlilerin hesaplanmasını doğru yönde yapabilmek için faydalı ipuçları, püf noktaları ve örnekler verildi. 
• Prensip olarak amaç dişlileri geleneksel bir şekilde hesaplamak ve sonrasında optimize etmek olmalıdır. Öncelikle devir sayısını düşüren dişli tertibatlarında diş dibi, diş yanağı yük kapasitesinin ve ayrıca sürtünmeye dayanım mukavemetinin ve gürültü seviyesinin optimizasyonu hakkında bilgiler tazelendi ve bazı ilave öneriler sunuldu.
• Özel gereksinimler olması durumunda özel tasarım dişliler kullanılabilir, ancak maliyetler daima göz önünde bulundurulmalıdır..

Daha kapsamlı bilgi almak için aşağıdaki iletişim bilgilerimizden bize ulaşabilirsiniz

Türkiye Temsilcisi: KAPEM Endüstriyel Danışmanlık ve Dış Tic. Ltd. Şti.-İstanbul

Tel: 0216-225 84 58 ; GSM: 0532-311 48 59

www.kapem.com; info@kapem.com