12.2 BURULMA CUBUĞU YAYLARI

Transkript

1 12 YAYLAR 12.1 GİRİŞ Yaylar, kuvvet veya moment (tork)( harcayan ve enerji yutan (depolayıp sonra geri veren) elastik makine elemanlarıdır. Yaylar genelde çelik malzemelerd den imal edilirler fakat çelikten imal edilmeyen (plastik) yaylarda mevcuttur. Yay katsayısının yüksek y fakat yay kütlesinin az olması istenen yerlerde kompozit yaylar kullanılmaktadır. Blok olarak veyaa inçe hazırlanmış lastiklerin yay özellikleri mevcut olup, blok halinde olanlar içtenn yanmalı veya elektrikk motorlarının montajında kullanılırlar. Yaylar aynı zamanda arabaların süspansiyon sistemlerinde hava ya da gazın sıkıştırılmasına katkıda bulunmak için kullanılırlar. Bu bölümde sadecee dolu kesitli metalden ve ön gerilmeli kompozit plastiklerden imal edilmiş yaylar anlatılacaktır. Eğer amaç maksimum verimlilikle enerjiyii yutma ise,, ideal çözüm üzerindee çentil olmayan burulma yayı kullanmaktır. Ne yazık ki, uygun uzunluktaki burulma yayları (burulma kolu) burulmaya karşı çok dirençlidir. Bu nedenle, yay malzemeleri geliştirilerek burulma ve eğilme momentleri taşınabilir BURULMA CUBUĞU YAYLARI I Şekil 12.1 de görüldüğü gibi en basit yayalar burulma çubuğu yaylarıdır. Genel uygulama alanı otomobillerin süspansiyon sisteminde ve otomobil ve kamyonların motor kapaklarının dengelenmesinde kullanılırlar.. Şekil 12.1 Burulma Çubuğu Yayı Burulma (kayma) gerilmesi, açısal yer değiştirme ve yay katsayısı denklemleri aşağıdaa verilmektedir. ; Bak Tablo 5.1;

2 İçi dolu mil için bu denklemler aşağıdaki gibi ifade edilir. 16 ; 32 Bak Tablo 5.1; 32 Burada kayma gerilmesi modülü aşağıdaki formülle hesaplanır. 21, Burada paisson oranıdır HELİSEL YAY GERİLMESİ VE YERDEĞİŞTİRME DENKLEMLERİ Şekil 12.2a ve 12.2c de sırasıyla basma kuvvetine ve çekme kuvvetine maruz kalmış küçük helis açılı ( helise yay gösterilmektedir. Şekil 12.2b ve 12.2d ise aynı helis yaylarının top kısmınınn serbest cisim diyagramını göstermektedir. Her iki durumda da dışş kuvvet yayların ekseni boyunca etki etmektedir. Helisel yaylarda, her iki taraftaki en son helis acısı sıfır olup, yayın tablaya düzgün oturması için, her iki tarafındaki en son helisin alt kısmı düz olarak taşlanmıştır. Bu durum kancalı helisel yaylarda farklı olup, her iki i taraftakii helis acısının sıfır olmasına ve en son helislerin oturma yüzeylerinin taşlanmasına gerek yoktur. Kancalı helisel yaylardaa da kuvvet yay eksenii boyunca uygulanır. Şekil 12.2 Sıkıştırılmış ve Çekilmiş Helezon Yay Şekil 12.2b ve 12.2d de görüldüğü gibi helisel yay kesiti nereden alınırsa alınsın helise yay teli; 1) kuvvetin (F) oluşturduğu enine kesme kuvveti ve 2) FD/ /2 momentine maruz kalır. Bu kuvvetlerden kesme kuvveti çok önemli bir konuma gelmektedir. Önemle bilinmesi gereken yayı oluşturan tüm telin momente maruzz kalmasıdır. Böylece içi i dolu yayy telinden imal edilmiş yaya gelen kayma gerilmesi (burulma gerilmesi) aşağıdaki gibi ifade edilir.

3 Burada, D helisel yayın ortalama çapıdır (Şekil 12.2 ye bak). Basma ve çekme kuvvetii uygulanmış helisell yay, helise yay haline getirilmişş burulma çubuğu ç gibii düşünülebilir. Helisel yayın iç çapı, denklem 12.1 de verilen kesmee kuvvetine ilaveten ikii değişik kesme gerilmesine maruz kalır. Bu kesme gerilmeleri 1) helisel yaya uygulanan kuvvetin oluşturduğu enine kesme gerilmesidir. Helisin iç kısmındaki buu gerilme sıkıştırma ve çekme durumlarında, burulma gerilmesiyle aynı doğrultuda çakışırlar. 2) burulma gerilmesi yoğunluğunda helisin eğriliğine bağlı olarak artış olur. Bu durumm (ikincil etki) şekil 12.3 de gösterilmektedir. Momentin şekil 12.3b de görüldüğüü gibi eğritilmiş burulma barındann m ve n düzlemleri arasındaa 1 o döndürülerek iletildiğini kabul edelim. Bu B bir derecelik acı, helisel yay telinin iç ve dış çapındaki ab ve cd aralıklarında düzgün bir şekilde değişmektedir. Görüldüğü gibi bu durum gerilme değişiminin artmasına neden olmaktadır. Bu değişmenin şiddeti şüphesizz küçük yayy indeksi C için daha fazladır. Yay katsayısı C, C ortalama helis çapının yay teli çapına oranı olarak tanımlanır Şekil 12.3 Düz Burulma ve Kavisli Yaylarda Burulma Gerilmesi Dağılımı Enine kesme ve eğrilik etkisi Wahl faktörü (K W ) ile ifade edilir ve helisel yayın iç çapında (iç yüzeyinde) oluşan kesme gerilmesini ifade eder

4 Yaydaki kuvvet genelde statik olduğundan denklem 12.3 birinci terimi alınır. Bu kısım eğrilik etkisi olarak da adlandırılır. Bu denklem bire eşitlendiğinde enine kesme gerilmesinin düzeltme faktörü olur ve aşağıdaki gibi ifade edilir Burada, s statik yüke karşılık gelmektedir. Denklem (a) kısa yoldan şu şekilde elde edilir. Yapılan analizlerle helisel yayın iç çapında görülen enine gerilmenin değeri tam olarak 1.23F/A olarak hesaplanmıştır. Bu değer normal burulma gerilmesine ilave edilir ise; /4 Bu denklem manipüle edilerek aşağıdaki forma indirgenir. Buradaki denklem (a) ile tanımlanmıştır , Yay kullanıldıktan bir zaman sonra yayda azda olsa bir akma görülür ve böylece gerilme dağılımı daha düzgün hal alır. Bu durumda 1.23 katsayısı ihmal edilebilir. Buna göre değeri şu şekli alır Gerçekte, statik yük uygulamalarında ve yüksek sıcaklıkta gerilmenin yeniden düzgün bir dağılım göstermesinden dolayı denklem 12.1 herhangi bir düzeltme faktörü ilave etmeksizin kullanılabilir. Statik yükleme için gerilme düzeltmesinin farklılıkları karmaşa yaratmaktadır. Özel malzemeden yapılmış helisel yayların statik yük testlerinden elde edilmiş gerilme değerleri için test verilerinden elde edilen düzeltme faktörü mutlaka kullanılmalıdır. Burada denklem 12.3 ve 12.4 sırasıyla yorulma ve statik yükleme için tavsiye edilir. Bu denklem geometrisi normal (C > 3 ve 12 o ) yay için kullanılır. Yorulma yüklemesi için düzeltilmiş gerilme denklemi aşağıdaki gibidir Statik yükleme için düzeltilmiş gerilme denklemi Burada denklem 12.4 denklemi ile tanımlanmıştır.

5 ,, ve değerleri şekil 12.4 de grafik olarak verilmiştir. Şekil 12.2 de eğilme momenti için verilenn serbest cisim diyagramı görülmektedir. Sıra dışı bir durum için adım acısı ( 15 o den büyük ve her bir sarımın yer değiştirmesid i D/4 durumunda eğilme gerilmesi mutlaka göz önünde bulundurulmalıdır. Buna ilaveten, helezon yay gerilmesinin anlaşılması için iki faktör ihmal edilir. 1. Yük Eksantrikliği. Çok sık olarakk yayın sonundaki yük dağılımı helezon yayın ekseniyle simetriktir. Herhangi birr eksantriklik eğilme oluşturur ve burulma moment kol uzunluğunu değiştirir. Bu helezon yayın bir tarafındaa oluşan gerilme hesap edilenden daha fazladır. 2. Eksenel yük. Şekil 12. 2b de görüldüğü gibi enine kesmee kuvvetine karşılık, F kuvvetinin küçük bir bileşeni helezon yayın telinde basma kuvveti oluşturur. Kritik helezon yayy tasarımında izafi olarak büyüktür ve bu faktör mutlaka hesaba katılmalıdır. Şekil 12.4 Helezon Yayalar İçin Gerilme Doğrulama Faktörü Helezon yay yer değiştirmesi için i aşağıdaa olduğu gibi Castigliano,s metoduu kullanılarak denklem elde edilir. Enine kesme gerilmesinin yer değiştirmeyee katkısı ihmal edilecek boyutta olsun ve sadece burulma momenti hesaba katılsın.

6 Burada Q = F, G burulma kesme elastisitee modülü ve yuvarlak kesitli k yay teli için /32. Burada helezon yayın aktif sarımlarının sayısı N olsun. Bu sarımlardan yayın her iki tarafındaki sarımdaa yer değiştirme olmaz.. Bu durumda; / /2/2 / Yay sabiti genelde k ile gösterilir. 8, Şekil 12.5 adımlarıı farklı helezon yayı göstermektedir. Bu yay yüklendiğiny nde, yayın en altına yakın olan aktif yayy helezonu aktifliğini kaybeder. Böylece helezon yayın sertliği artar. Sertliği artan yayın yay katsayısı k denklem 12.8 ile hesaplanır. Bunun bazıı uygulamalarda kullanılması uygundur. Şekil 12.5 Değişikk Adımlı Helezon Sıkıştırma Yayı Tümü olmasa da birçok yay helezon yay helis şeklindedir. Bazıları ise şekill 12.6 da görüldüğü gibi konik şekilde olabilir. Uygun bir koniklik açısı ile konik helezon yay, yay teli kalınlığına Şekil 12.6 Konik Halkaa Sıkıştırmaa Yayı

7 bağlı olarak belli bir katı yüksekliğe ulaşır. Moment FD/2 küçükk yarıçapa uygulandığında büyük yarıçapa uygulandığından daha az moment oluşturur. Buda konik helezon yayalarda momentin her bir helezon için değiştiğinii göstermektedir. Buna göre konik k helisel yayların verimliliği konik olmayan helezon yaylardan daha düşüktür. Konik yaylar da, uygun koniklik acısı ve yay teli çapı seçimi yapılması sonucunda, yay sıkıştırıldığında tek bir helezonun içine geçer. Yani yayın toplam yüksekliği tek helezonun yüksekliğine e eşit olur. Konik yayların yer değiştirmesi denklem 12.7 ve 12.8 den hesaplanabilir. Burada D yay telininn ortalama çapıdır STATİK YÜK ALTINDA HELEZON SIKIŞTIRMAA YAYLARINDA GERİLME VE MUKAVEMET ANALİZİ Helezon yaylar (spiral yaylar) değişik standart çaplarda, yuvarlak ve içi dolu yay tellerinden imal edilmektedirler. Bazı özel durumlarda yay teli yuvarlak olmayabilir fakat burada yay teli yuvarlak olan yaylar üzerinde durulacaktır. Tablo mm Çapındaki Genel Yay Telinin İzafi Fiyatı En çok kullanılan yay tellerinin fiyatları ve en düşük mukavemet değerleri sırasıyla tablo 12.1 de ve şekil 12.7 de verilmektedir. Bu bilgiler şu an için geçerli olup, o üreticinin sayfasından kontrol edilmesi uygundur. Kayma gerilmesi mutlaka denklem 12.5 kullanılarak hesaplanmalıdır. Tasarım için,, var olan bilgiler aşağıdaki adımları takip ederek kullanılabilir. 1. Yayların tasarlanmasında temel ilke, yayların statik yük altında çalışırken zaman içerisinde boylarının kısalmamasıdır. Yay boyunda ki kısalma direkk olarak kesmede akma mukavemetiyle (S( sy ) direk ve dayanma limitiyle (SS u ) dolaylı olarak ilgilidir. Yay malzemelerinin çok azının S sy değerleri deneysel olarak mevcuttur. Bu nedenlee S sy aşağıdaki gibi hesaplanır ve veya En kritik gerilme, yayın en çok sıkıştırıldığında (yayın katı k hale geldiğinde) oluşan gerilmedir. Bu durum yayın kullanımı sırasında hiçbir zaman gerçekleşmemelidir. Ancak, yayın takılmasıı veya sökülmesi sırasında bilerekk uygulanabilir. Yayın

8 kullanımı sırasında oluşan kayma gerilmesi hiçbir zamann 0.53 değerini geçmemelidir. Şekil 12.7 Değişik Yay Tel Malzemeleri Çekme Mukavemeti, Çapları ve Fiyatları 3. Uzun vadedeki kullanım süresincee yay telininn kayma gerilmesinde %2 lik azalmalar olduğu ğözlemlenmiştir. Buna göre demir esaslı yay tellerinde kayma gerilmesi 0.45 ve demir esaslı olmayan ve ostenitli çelik yay tellerinde ise olarak alınmıştır. 4. Üçünçü adımda bahsedilen mukavemet değerlerine göree yayın emniyet katsayısı 0.45 / olarak hesaplanır. Bu küçük gibi görülsede bölümm 6.5 deki felsefeye göre yaylar için normal bir faktördür. Bu değer yayların aşırı yüklenememesi (katı hale gelmesi) ve yay tellerininn üretim kalitesi nedeniyle oluşturduğu düzgün gerilme dağilimi sebebiyle yeterli görülmektedir. 5. Yaylarda gerilme yayın katı hale gelme durumuyla sınırlı olduğundan, yaya uygulanabilecek maksimum gerilmede bu konumla sınırlıdır. Yaylarda birde çarpışma toleransı (clash allowance) göz önünde bulundurulmalıdır. Bu durum maksimum yük uygulandığında yayın katı hale gelmeden ki yüksekliği ile yayın katı haldeki yüksekliği arasındaki farktır. f Pratik olarak yaylardaki çarpışma toleransı, yaya uygulanacak maksimum kuvvetinn oluşturduğu toplan yer y değiştirmenin %10 u kadar olmalıdır.

9 6. Sonuç olarak yay malzemesindeki akmalar sonucunda oluşan iç gerilmeler yayın taşıyabileceği gerilmeye (yüke) yardımcı olur. Aşırı yükün yayda akmalara neden olmasıyla iç gerilmeler oluşur. Oluşan bu iç gerilmeler, yükün aynı doğrultuda uygulanması durumunda yüke fayda sağlarken, yükün ters yönde uygulanması durumunda ise yüke zarar verir. Sıkıştırma yayları sadece sıkıştırma koşulları için kullanılır. Bu durumda çalışan yaylar başlangıçta gerekenden fazla sıkıştırılarak (katı hale getirilerek) ve gerekenden fazla bu konumda tutularak iç gerilmelerin oluşması (akmanın oluşması) sağlanır. Buna ön gerilme (presetting) denir ve çok kullanılır. 7. Ön gerilme yapılmış bir yayda adım 3 de verilen değerleri sırasıyla olarak alınabilir.bu değişim teorik olarak iç gerilmeler üzerinden acıklanabilir. Buradaki açıklamaları özetlersek, uzun zaman kullanımda yayın boyundaki değişim %2 kadar olur ve yayı katı hale getiren, yay eksenine uygulanmış F kuvvetinin yay telinde oluşturduğu kayma gerilmesi denklem 12.6 kullanılarak hesaplanır. Bu değerler aşağıdaki gibidir demir esaslı malzeme, ön gerilme yok 0.35 demir esaslı olmayan ve ostenitli paslanmaz çelik, ön gerilme yok 0.65 demir esaslı malzeme, ön gerilme var 0.55 demir esaslı olmayan ve ostenitli paslanmaz çelik, ön gerilme var 12.5 SIKIŞTIRMA YAYLARININ OTURMA YÜZEYİNİN TASARIMI Dört standart oturma yüzeyli helezon yay ve her birine ait katı hal uzunluğunu (L s ) veren formül şekil 12.8 de görülmektedir. Şekilde verilen he bir yayda N t toplam sarım sayısını ve N aktif sarım sayısını (yer değiştirmeye katkısı olan ve denklem 12.7 de kullanılan sarım sayısı) göstermektedir Denklem da görüldüğü gibi yayın her iki tarafındaki en son sarım parça ile temas ettiğinden aktif olmayıp, düzgün yük dağılımı için her iki taraftaki bu sarımların temas yüzeyiyle çok iyi temas etmesi gerekmektedir. Şekil 12.9a da görüldüğü gibi yayın her iki tarafında düzgün yük dağılımı elde etmek için yayların sonuna konan ve düzgün yük dağılımı sağlayan yay tablaları kullanılır. Şekil 12.9a ve 12.9b de görülen yay oturma tablaları genelde fiyat göz önünde bulundurularak Şekil 12.9c ve 12.9d de ise özel tasarlanmış ve birden fazla sarımı kullanan ve yay sonuna takılan. Hem sıkıştırmada hem de çekmede kullanılabilen parçalardan örnekler görülmektedir.

10 Şekil 12.8 Sıkıştırılmış Yay Sonları ve Buna Karşı Yay Katı-YükseK eklik Denklemleri Şekil 12.8 de verilen katı yay uzunluğu denklemleri normalde kullanılır k fakat şekil 12..9d ve 12.9d deki gerçek katı yay yüksekliği yayın her iki tarafındaki sarımım (halkanın) oturma yüzeyinin taşlanmasına bağlıdır. En son yay sarımlarının oturmaa yüzeyleri taşlanmış yaylardaki katı uzunluk taşlamanın hassasiyetine bağlıdır. Yay alanının küçükk olduğu gibi özel durumlarda ise, katı yay uzunluğu aşağıdaki formülle hesaplanır Şekil 12.9 Halkalı Yayalar İçin Özel Uçç Elemanları 12.6 HELEZON SIKIŞTIRMA YAYLARINDAA BÜKÜLME ANALİZİ Helezon sıkıştırmalı yaylarda eğer yayın serbest uzunluğu ortalama çapından çok büyük olur ise, yayda bükülme söz konusuu olabilir. Şekil kararlı ve kararsız durum için eldee edilen sonuçları grafiksel olarak göstermektedir.. Şekil daki A eğrisi en çok kullanılan şartları ş göstermektedir. Eğer bükülme söz konusuu ise, yayın tekrar tasarlanması gerekmektedir. Aksi halde, yayın içine veya dışına uygun bir toleransla yerleştirilecek silindir yardımıyla yayın bükülmesinin önüne geçilebilir. Bu durumda yay ile silindir arasındaki olası sürtünme göz önüne alınmalıdır.

11 Şekil Helezon Sıkıştırılan Yay İçin Burkulma Şartları 12.7 STATİK YÜK ALTINDAKİ HELEZON SIKIŞTIRM MA YAYLARININ TASARIMI Helezon sarımlı yaylar için ikii önemli gereksinim kabul edilebilir gerilme değeri ve uygun bir yay katsayısıdır. Yayın ağırlığını, boyutlarını ve fiyatını en aza indirmeye i çalışılırken, aynı zamanda uzun vadede yaydakii çökmeyi de en aza indirmeye çalışılır. Gerilme, yayın ortalama çapını (D) ve yayın tel çapını (d)( belirlediğinden, genelde yay katsayısındann önce göz önünde bulundurulur. Genel olarak D/ /d nin birçokk oranı olup, problem için i bu oranlardan en uygununu belirlemek gerekmektedir. D ve d belirlendikten sonra N, yay katsayısına göre belirlenir. Son olarak da yayın serbest boyu, çarpışma toleransına göre belirlenir. Eğerr tasarlanan yay bükülme eğilimi gösteriyor veya tasarlanan yay monte m edileceği yere sığmıyor ise, diğer bir D/d oranı seçilerek hesaplamalar tekrarlanır. Eğer tasarım sonucunda yayy çok büyük veya çok ağır olur ise, daha mukavemetli yay teli kullanılarak hesaplar tekrarlanır. Problem 1: Bir helezon yayın bir tarafı kare halinde bir tablayaa bağlanmıştır. Yayın boyu 65 mm den fazla olmayıp taşıdığıı kuvvet 2700 N ve yayın boyu 13 mm m azaltıldığında (sıkıştırıldığında) taşıdığı yük 470 N. Bu yay 38 mmm çapındaki bir b deliğin içine sığması gerekmektedir. Yayın taşıdığı yük statik yük olup, uygun tasarımı ön gerilme olmayan ASTM 229 yayy teli kullanarak belirleyiniz. G = MPa Verilenler: Yayın boyu 65 mm, taşıdığı kuvvet 270 N, yayın azalan boyu 13 mm, taşıdığı yük 470 N, delik çapı 38 mm, statik yük uygulanıyor, G = MPa

12 İstenenler: Uygun tasarımı ön gerilme olmayan ASTM 229 yayy teli kullanarak belirleyiniz. Kabuller ve Çözüm: Çarpma toleransını en büyük çalışma aralığının %10 u kadar seç. Sürtünmeleri engellemek için delik ile helezon yayın dış d çapı arasındaki toleransı 0.1D kadar seç. İç gerilme mevcut değil. Yayın her iki tarafındaki temas yüzeyi yay tablası ile tamamen t temas halinde. Yay tablasına uygulanan yük ilee helezon yayın ekseni kesişmektedir. Şekil Helezon Sıkıştırılan Yay İçin Burkulma Şartları Gerekli olan yay katsayısı: / Çarpmaa toleransı: 4700 Ç / Ç Yayın katı hale gelmesi için gerekli kuvvet: 470 ç Delik toleransı, yayın sıkıştırılmasıyla oluşacak küçük çap genişlemesi de göz önünde bulundurularak (0.1D) olarak seçilir ve denklem 12.6 kullanılarak D ve d çapları belirlenir. D çapı 38 mm delik çapından mutlaka küçükük olmalıdır. 8 8 Görüldüğü gibi denklemdeki D, d, ve değerleri bilinmemektedir. Burada değeri C nin belli aralığında fazla değişmemektedir. Başlangıç için değerii şekil 12.4 den alınır

13 Yayın nominal çapını D = 32 mm ve yay telinin çapını d = 2.5 mm seçelim. Buna göre şekil 12.7 den ASTM A229 yay teli için okunur. Buradan; Bu değerleri yukarıdaki 12.6 denkleminde yerine yazalım D = 32 mm ve d = 4 mm alınınca yayın dış çapı = = 36 mm olur. Delik toleransı = 0.1D = 0.1(32) = 3.2 mm olmalı. Bu durumda D çapı yeniden belirlenmelidir. Hesap edilen yay tel çapının (d = mm) dayanma limiti şekil 12.7 den olarak okunur. Yeniden değerini tahmin etmek yerine bu defa denklem 12.6 nın ikinci şeklini kullanalım Şekil 12.4 den C = 7.2 okunur. Buradan; D = 28.8 mm ve d = 4 mm alınınca yayın dış çapı = = 32.8 mm olur. Delik toleransı = 0.1D = 0.1(28.8) = 2.9 mm olmalı. Bu durumda D çapı uygun olup delikle yay dış çapı arasında istenenden daha büyük bir boşluk mevcuttur. Yukarıdaki değerlerle gerilme ve geometrik şartlar sağlanmış olup. bu aşamada yay katsayısı formülünden (denklem 12.8) sarım sayısı hesaplanır Denklem dan; Şekil 12.8 den yayın katı haldeki uzunluğu; Yayın serbest uzunluğu ; ş ğş

14 Yayda oluşabilecek bükülme yayın katı hale gelmesi durumunda kontrol edilir. Buna göre; Şekil na bakıldığında bu yayın bükülme şartlarından çok uzakta u kaldığı görülmektedir. Bu durumda yaydaa bükülme olmaz. Sonuç olarak yayın tasarım parametreleri: ,.,., YORULMA YÜKÜ ALTINDAK Kİ HELEZON SIKIŞTIRMA YAYLARININ TASARIMI Bu kısımda bölüm 8 de anlatılan ve Şekill de S-N eğrileri gösterilen yayın, yorulma etkisinde iken nasıl tasarlandığı anlatılacaktır. Tasarım yapılırken, dayanmaa limiti olan yay telinin tekrar eden burulma yükü altında olduğu, yayy telinin çapının 10 mmm den küçükk olduğu ve yay telinin yüzey faktörünün 1 olduğu göz önünde bulundurulmaktadır. Tekrarlayan yük altındaki yayın sabit ömür yorulma grafiklerini veren diyagram şekil de gösterilmiştir. Sıkıştırma yayları için tekrar eden yük durumunda, yay normalde hiçbir zaman yön değiştiren bir gerilmeye maruz kalmaz. En kötü durumda yük sıfıra düşer ve v sonrasında yine bir öncekiyle ayni yönde yük uygulanır. Böylece, tasarım için ilgilenilen alan şekil de gösterildiği gibi / 0 / 1 arasındadır. Şekil Yuvarlak Çelik Yay Teli İçin Tahmini S-N Eğrisi, E,

15 Şekil Şekil ye Karşılık Gelen Sabit Ömür Yorulmaa Diyagramı Şekil 12.13, sadecee tasarım için ilgi duyulan bölgeyi çizmek içinn şekil de görüldüğü hale dönüştürülebilir. Örneğinn şekil deki P noktası değerine karşılık gelir. Halbuki P noktası şekil de 0, 0.43 değerine karşılık gelir. Şekil Sabit Ömür Yorulma Diyagramının Alternatif Gösterimi (şekil de İlgilenilen Bölge) Şekil deki grafikler deney parçasınaa 0 ila maksimum değerler arasında değişen ve tekrar eden burulma momenti uygulanmasıyla ( / 1) ) yapılan deneylerden elde edilen sonuçlar kullanılarak oluşturulmuştur. Şekil deki S N eğrileri ise, gerilmenin sıfır s ila

16 maksimum değerler arasında değişmesiyl le elde edilmiştir. Burada en üsteki eğri şekil deki değerlerle uyum içindedir. (Buradaki maksimumm değerler şekil ş dekinden biraz daha fazladır. Çünkü buradakii gerilmeler r sıfır ila maksimum arasında değişip, hiçbir zaman ters işaretli olmamıştır). Şekil deki en alttaki eğri ise, yay imalatçılarının pek çoğu tarafından kullanılan, burulma gerilmesinin sıfır ila maksimum değer arasında değiştiğ ve deneysel olarak elde edilmiş S N eğrisidir. Burada yay telinin yüzey kalitesi faktörü 1. Şekil Yuvarlak Çelik Yay Teli İçin.-N Eğrisi. Hesaplananın Tavsiye Edilene Göre Maksimum Tasarım Değerlerinin Değişimi Şekil ise motorlarda kullanılan yaylar için bağımsız ve deneye dayalıı olarak yapılan testlerlee elde edilmiş yorulmada sabit ömür grafikleridir. Buradaki değerlerr deneysel olarak elde edilmiş olup, tasarım sırasında grafikten okunann değerlerden biraz daha düşük değerlerin alınması tasarım için daha uygundur. Şekil Sonsuz Ömür Yorulma Diyağramı. Ön Isıtmalı Karbon veya Çelik Alaşımı Yay Teli,

17 Daha öncede bahsedildiği gibi, helezon yayaların yorulma için imalatında i bilye ile sertleştirme (bölüm 8.14 ve 8. 14) ve ön gerilme (bölüm 12.4 madde 6 ve 7) ) önemlidir.. Ön gerilme ile yaylarda ve burulma cubuklarında yükün uygulandığı doğrultuda iç gerilmeler oluşturularak daha fazla yük taşımaları sağlanmaktadır. Şekil de helezon yaylarda ve burulma cubuklarında ön gerilme öncesi ve sonrası gerilme dağılımı gösterilmektedir. Teorik olarak yaya veya burulma cubuğuna uygulanabilecek iç gerilmee /3 kadar olup gerçek değer bundan biraz daha azdır. Maksimumm yorulma dayanımı artırımı, ön gerilme veya bilyeli sertleştirme metoduyla elde edilir. Şekil Ön Gerilmeli veya Gerilmesiz Helezon veya Burulmaa Bar Yayında Gerilme Dalgalanması Yüksek k hızlı makinelerde kullanılan yayların doğal frekansları, makinenin doğal frekansından daha büyük olmak zorundadır. Örneğin, motorlardaki supaplarınn açılıp (yayy sıkışmış) kapanması (yay uzamış) motorun her iki dönmesindee gerçekleşir. Supapların hareketi sinüzoidal hareketten uzak olup, Fourier serisinin üçüncü harmoniğine kadar açılmasıyla hareket elde edilebilir. Böylece, 5000 devir/dakika ile dönen birr motorda supaplar açma kapamaa işlemini 2500 kez tekrarlar. Bu durumda üçüncü harmoniği olup, doğal frekansıı ise 542 Hz olur. Yay sıkıştırılıp bırakıldığında, kendi doğal frekansında sönümleme gerçekleştirilinceyee kadar titreşmeye devam eder. Aynı şekilde helezon h yayın bir ucu sabitleştirilsin ve diğer ucundan hızlı bir sıkıştırma uygulansın, bu durumdaa yaydaki tüm sarımlarr hareketi hissetmeden önce en sondaki sarım bitişik sarıma doğru hareket eder. Yayın serbest ucunun sıkıştırma ile sabitleşmesiyle birlikte çok hızlı bir şekilde yer değiştirme tüm sarımları aktif hale getirerek (sarım 1, sarım 2 ) en son sarımaa kadar ulaşır. Bu hareket yay rezonansı (spring surge) olarak adlandırılır ve yaydaa yerel gerilmelere neden olur. Yay rezonansı, yayın kontrol ettiği parçayı (motor supapları) kontrolünü zorlaştırır. Yayın doğal frekansıı aşağıdaki gibi hesaplanır. / ; burada ; ü; çğ

18 Bunları doğal frekans denkleminde yerine yazarsak / Çelik Yaylar için; ;, ç, ;,, Yüksek hızlı uygulamalar için tasarlanan yayların doğal frekanslarının yüksek olması aynı zamanda yüksek gerilmelerin de oluşmasına neden olmaktadır. Yayın yüksek gerilmelere karşı dayanımını artırmanın iki yolu ön gerilmeyla iç gerilme oluşturma ve bilyeli dövme metoduyla yay malzemesinin sertliğini artırmaktır. Bu durum, yayın kütlesinin azaltılmasına ve doğal olarak, doğal frekansının artmasına neden olur. Problem 2: Şekil de görülen kam mili 650 rpm hızla dönmektedir. Kamı takip eden parça üzerindeki yay sayesinde kama sürekli temas halinde olup, kama uyguladığı kuvvet 300 N ila 600 N arasında değişirken buna karşılık yayın yer değiştirmesi 25 mm aralıkta olmaktadır. Yayın her iki tarafı yay tablasına bağlanmıştır. Yay malzemesi ASTM 232 olarak seçilmiş ve bu malzemeye ait yorulma değerleri şekil da verişmiştir. İç gerilme için ön gerilme yapılmıştır. Uygun yay katsayılarını, d, D, N ve bulunuz ve sonucu bükülme ve yay rezonansı için kontrol ediniz. Verilenler: Kam mili hızı 650 rpm, kama uyguladığı kuvvet 300 N ila 600 N, yayın yer değiştirmesi 25 mm, yay malzemesi ASTM 232, malzemeye ait yorulma değerleri şekil da verişmiştir. İstenenler: Uygun yay katsayılarını, d, D, N ve bulunuz ve sonucu bükülme ve yay rezonansı için kontrol ediniz. Kabuller ve Çözüm: 1. Yay rezonansını en aza indirmek için, mümkün olan en yüksek gerilme değerleri kullanılmalıdır. 2. En küçük emniyet katsayısını seçerek yayın ağırlığı azaltılabilir. (yay ağırlığını azaltmak, yayın doğal frekansını artırır) 3. Yay oranını C = 10 olarak seç. (Bu değer Wahl orantısı için iyi olup, yayın fiyatı her iki taraftan bağlanması nedeniyle artabilir). 4. Çarpışma toleransını %10 olarak al. 5. Her iki taraftaki yay tablaları yay ile sürekli temas halindedir. 6. Yay kuvveti yay ekseni boyunca etki etmektedir.

19 Şekil Problem 2 İçin Diyagram S N eğrisinden (şekil 12.12) sürekli ömür yük tekrarıı olarak okunur buna göre; çş Çş Yay tasarımına göre, / oranı / oranına eşit olmalıdır. Buna göre; / / olur. Şekil ya buu orana uygun eğri çizilerek değeri grafikten olarak okunur. değeri deneylerle elde edilmiş grafikten alındığından yay rezonansı vee emniyet katsayısı sorunu olmaması gerekmektedir. Yay rezonansı belki çarpışma için verilenn %10 luk yer değiştirme bölgesi için olabilir. Küçük emniyet katsayısı seçmekk yayın ağırlığını azaltırken aynı zamanda doğal frekansınıı artırmaktadır. Bu vesile ile emniyet katsayısı olası bir yay rezonansı için 1.1 ve genel olarak yine 1. 1 alınsın. Bu durumda 800/1.1/1.1 Yay oranı C = 10 olarak rastgele (Walh faktörü) seçilsin. Denklem 12.5 dee kullanılmak üzere şekil 12.4 den. okunur Burada d = 5 mm olarak alınıp, denklem 12.5 den bulunupp bu değer kullanılarak şekil 12.4 den C değeri okunur

20 Şekil 12.4 den; C = 9.4 okunur. C = D/d => D = Cd =(9.4)(5) => D = 47 mm ; / Denklem 12.8 den; Şekil 12.8 den; Yayın serbest uzunluğu ; ş ğş Yayda oluşabilecek bükülme yayın katı hale gelmesi durumunda kontrol edilir. Buna göre; Şekil a bakıldığında, bu yayın bükülme şartlarından çok uzakta kaldığı görülmektedir. Bu durumda yayda bükülme olmaz. Yay frekansı denklem hesaplanır, Sonuç olarak yayın tasarım parametreleri: ,,.. Problem 3: Problem 2 yi, yay teli çapı 5 mm ve aynı malzeme için çöz. Fakat mukavemet değerlerini 12.7 ve den al. Verilenler: problem 2 ile aynı İstenenler: problem iki ile aynı

21 Çözüm: Şekil 12.7 den d = 5 mm (ASTM A232) yay teli için okunan dayanma mukavemeti. Şekil den bilye ile sertleştirilmiş, sıfır ila en büyük gerilme arasında değişen ve sonsuz ömür için önerilen en büyük gerilme.. Denklem 12.9 dan %2 lik uzun vadeli çökme göz önüne alınarakk burulmada kayma gerilmesi.. Yaklaşık olarak.. Buna a göre sonsuz ömür için tahmini burulma yorulması eğrisi şekil da çizilmiştir. Şekil Problem 3 İçin Yorulma Diyagramı D / 600/ /300 için şekil dan okunur. Şekil en büyük önerilenn gerilme değerini vermekte olup, bu değer dikkatlice biraz azaltılabilir. Buna ilaveten i alınan 1.13 lük emniyet katsayısı ile problem 2 de olduğu gibi değerine ulaşılmış olur. Bundann sonraki adımlar problem 2 nin aynısı olarak takip edilir HELEZON UZAMA YAYLARII Şekil 12.12c ve d de gösterilen sıkıştırma yayları için bahsedilenlerin n çoğu uzama yaylarına da uygulanmakta olup, bazı farklarda mevcuttur. Bunlar, uzama yaylarında sıkıştırma yaylarında olduğu gibi yer değiştirme sınırlaması yoktur. Aşırı bir yük uygulaması yayı kırılıncaya kadar uzatır. Bu durum uzama yaylarını montaj sırasında zarar verebilmektedir. Bununla birlikte, sıkıştırma yayları kırılsalar bile, tasarımın durumuna göre hala belli bir yük taşıyabilirler. Emniyet acısından bazı kritik uygulamalarda sıkıştırma yayları

22 tercih edilmektedir. Benzer şekilde, bazı emniyet şartları (kuralları) bazı uygulamalar için helezon sıkıştırma yaylarının kullanılmas sını önermektedir. Şekil Bir Ucu Kancalı Uzamaa Yayı Uzama yayları genel olarak taşıdıkları burulma gerilmesi ile zarara uğrayabilirler. Bu sonuçlar şekil de görüldüğü gibi yay sarımlarının bir birini sıkıştırmasıyla oluşur. Uzamaa yayının diş kuvvet etkisiylee ayrılmaya başladığı anda oluşan gerilmeye başlangıç b gerilmesi (initial tension) denir. Yay imalatçılarının önerdiği başlangıç gerilmesi denklem 12.6 dan faydalanılarak aşağıdaki gibi ifade i edilir. ş ç Uzama yayının yayy sarmaları, uygulanan yükün oluşturduğu gerilmenin başlangıç gerilmesinden büyük oluncayaa kadar bir birine temas halinde kalırlar. Bundan sonra sıkıştırma yayında kullanılan tüm t denklemler uygulanır. Uzama yayında kritik gerilme genelde enn sondaki yay kancasında oluşur. Şekil kritik kanca eğilme ve burulma gerilmesinin uygulandığı yeri ve denklemleri göstermektedir. Her bir gerilme durumunda gerilme konsantrasyon faktörü yayın ortalama ve içç çapının oranına eşittir. İyi bir tasarım için, r 4 yarıçapının yay teli çapının en az iki katı olması önerilmektedir. Yay kancasına gelen gerilmenin azaltılması için, yayy kancasına yakın birkaç yay sarmasının çapı (D) şekil de görüldüğü gibi azaltılır. Bunun gerilmeyi azaltmayaa kendiliğinden bir katkısı yoktur fakat eğilme ve burulma moment kolunun uzunluğunun azaltılması sonucunda normal gerilmeyi azaltarak katkı sağlamaktadır. Tasarımın ayrıntılarına bağlı olarak, yayınn sonundaki her bir yayy kancası yaya 0.1 ila 0.5 yay sarması ilave etmekledir.

23 Şekil Kanca Gerilmesini Azaltan, Sonu Küçük Çaplı Kancalı Yay KİRİŞ VE YAPRAK YAYLAR Kiriş yaylar (genelde çok katlıı yaprak yayy olarak imal edilirler) genelde ankastre kiriş veya basit mesnetli kiriş olarak şekil de görüldüğü gibi çeyrek elips, yarımm elips ve tam elips şeklindee imal edilirler. Bazen bu yaylara düz yaylar (flat spring) da denir. (Yay yüksüz olduğunda yarım elips gibi dururken yüklendiğinde düzelir). Şekil dee görüldüğüü gibi üç durumda L boyunda F kuvvetiyle yüklenmiş ankastre kirişle ifade edilir. Şekildeki yarı eliptik kiriş paralel iki ankastre kirişin toplamı şeklinde olup, tam eliptik kiriş ise dört ankastre kirişin seri ve paralel kombinasyonu şeklindedir. Burada sadece basit olarak o dörttee bir eliptik kirişin yer değiştirme ve gerilme analizleri yapılır. Elde edilen denklemler uyarlanarak diğer iki durum (yarım eliptik ve tam eliptik) için rahatça kullanılabilir. Şekil Temel Kiriş ve Yaprak Yaylar Y Şekil 12.23a genişliği ve kalınlığı kirişin boyuyla değişen genel bir durumuu göstermektedir. Eğer eğilme gerilmesi sabit kalınlıktaki bir ankastre kiriş boyunca düzgün ise, ankastre kirişin genişliği şekil 12.23b de görüldüğü gibi boyu ile düzgün olarak değişmelidir. Sabit genişlikteki ankastre kiriş için ise, kiriş kalınlığı şekil 12.23c dee görüldüğü gibi kiriş boyu ile parabolik olarak değişmektedir. Şekil b deki üçgen şeklindeki ankastre kiriş yaprak

24 yayların tasarım temelini oluşturmaktadır. Şekil 12.23c deki parabolik şekildeki kiriş ise, i düz alın dişlilerin (ileriki bölümlerde) analizinin temelinii oluşturmaktadır. Şüphesiz sabit mukavemet değerlerine sahip ankastre kiriş, genişliği (w) ve kalınlığı (t) değiştirerek elde edilebilir. Böylece gerilme, 6Fx/wt 2, tüm boylarda (x sin her değerinde) aynı değeri verir ve bu tek katlı yaprak yayların tasarımının arkasındaki temel ilkelerdir. Herhangi bir sabit- sabit mukavemet değerli ankastre kirişin herhangi bir noktasındakii eğilme gerilmesi kirişin ucundaki gerilmeye eşittir Şekil Düzgün Mukavemetli Konsol (Ankastre) Kiriş Şekil Üçgen Tabla Ankastre Yay ve Eşdeğer Çok Ç Katlı Yaprak Yay Şekil 12.24, şekil 12.23b de verilen sabit mukavemet değerli üçgen şeklindeki ankastre kirişin aynı genişlikte kesilerek katlı yaprak yay formunda alt alta yerleştirilişini göstermektedir. Üçgen şeklindeki ankastre kiriş ile yeni oluşturulan katli yaprakk yay aynı gerilme ve yer değiştirme karakteristiğine sahip olup iki farklılık mevcuttur. Buu farklılıklar: 1) katlı yaprak

25 yayda yay parçaları arasındakii sürtünme sönümlemeye neden olur ve 2) katlı yaprak yay sadece bir yönde yük taşıyabilir. Yaydaki yer değiştirme ve yayy sabiti için aşağıdaki denklemler kullanılır. 2 ; ; 12, ç üü Buna karşılık gelen yay sabiti ise, Şekil de üç tip yaprak yay için gerilme ve yer değiştirme denklemlerid verilmektedir. Elde edilen denklemler şekil de görülen bir kamyonetin aksını bağlayan katlı yaprak yaya uygulandığında aşağıda sıralanan s birçok ilave faktörler hesaba katılmak zorundadır. 1. Yaprak yayın her iki ucu keskin bir yere bağlanmamalı ve v yayın yüklenen parçasının bağlanabileceği ve de oluşacak enine kesme kuvvetini taşıyabilecekk kadar genişliğe sahip olmalıdır. Şekil Çok Katlı Yarı Eliptik Yaprak Yay 2. Yer değiştirme denklemi türetilirken, yer değiştirmenin geometriyi g etkilemeyecek kadar küçükk olduğu kabul edilir. Yer değiştirmenin, yaprak yayın boyunun %30 unu geçmesi durumunda daha hassas bir analiz yapılmalıdır. 3. Helezon ya ya benzemeyen tarafı, yaprak yayın hem yapısal yükleri hem de yayy yüklerini taşıyor olmasıdır. Örneğin: Şekil de görülen katlı yaprak yay şaft aksına göre momente, dönmelerdee oluşan yanal yüklere,, hızlanmada ve frenlemede önden arkaya (fore-and-aft) oluşann yüklere maruz kalır. Tüm bu yükler, yaprak yay tasarımındaa mutlaka göz önünde bulundurulmalıdır.

26 Problem 4: Şekil 12.26a da görülen yarı eliptik yaprak yay 2000 N ila N arasında değişen kuvvet uygulaması altında sonsuzz ömür için tasarlanmıştır. Yay sabiti (katsayısı) 30 N/mm. 7 mm kalınlığındaki yaprak yay malzemesi bilye ile sertleştirilmiş olup mukavemet karakteristiği şekil 12.26b de verilmiştir. Şekildeki gibi toplam 5 adet yaprak yay kullanılacaktır. Ortadan bir cıvata somun ile yaprak yaylar bir birine bağlanmış olup, oluşturduğu yorulma gerilmesi faktörü 1. 3 dür. Gerekli yaprak yay y boyunuu ve her bir yaprak yayın genişliğini bulunuz. Verilenler: Şekil 12.26a ve 12.26b, yaya a uygulanan kuvvet 2000 N ila N, k = 30 N/mm, yaprak yay kalınlığı 7 mm, 5 adett yaprak yay, yorulma gerilmesi g faktörü 1.3 İstenenler: Gerekli yaprak yay boyunu ve her bir yaprak yayın genişliğini bulunuz. Kabuller ve Çözüm: 1. Yayın bağlandığı her uçundaki sabit noktada düzgün yükk uygulaması var. 2. Yayların her iki ucunda kırılma olmuyor. 3. Yay merkezine gelen kuvvet yayı çevirmeye çalışmıyor.. 4. Yaydaki yer değiştirmee boyunun %30 undan daha azdır. Şekill a) Yaprak Yay ve b) Problem 4 İçin Yorulma Mukavemet Diyagramı Buradaki yay yarı eliptik olup bunu dörttee bir eliptik ankastre kiriş gibi düşünüp yükü her iki tarafa eşit olarak dağıtalım. Bunun anlamı elde edilen ortalama ve v alternatiff yükler tekrar 2 ye bölünür Alternatif ve ortalama gerilme;

27 Şekil 12.26b den sonsuz ömür için elde edilen alternatif gerilme Yay merkezine etkiyen kuvvet 2F olduğundan k katsayısı; Toplam boy = 2(682) = 1364 mm ve Yaprak yayın genişliği = 416 / 5 = 83 mm Burada eğilme için sonsuz ömür eğrisi (Goodman eğrisi) kullanıldı. Eğer sonsuz ömür için eğilme eğrisi kullanılmış olsa idi, şekil 12.26b den okunur ve buna göre 2L = 1510 mm ve b = 113 mm hesaplanırdı. Problem 5: Üçgen şeklindeki kirişin ucuna yük asabilmek için kirişin ucu genişletilmiştir. Şekil 12.27b de gösterildiği gibi üçgen şeklindeki kirişten oluşturulan ikiz kenar yamukta yay katsayısı yaprak yay (kiriş) boyunca aynı kalması gerekmektedir. Şekil 12.27b deki ikiz kenar yamukta yay sabiti ve yayın enerji sönümlemesi orijinal şekil 12.27a daki üçgen kirişe karşı nasıl değişmektedir? Verilenler: Şekil 12.27a ve şekil 12.27b İstenenler: Şekil 12.27b deki ikiz kenar yamukta yay sabiti ve yayın enerji sönümlemesi orijinal şekil 12.27a daki üçgen kirişe karşı nasıl değişmektedir? Çözüm: Şekil 12.27b de görüldüğü gibi ikiz kenar yamuk yaprak yay, üçgen şeklindeki yaprak yay ile dikdörtgen şeklindeki yaprak yayın toplamına eşittir. üç üç. üç üç. üç üç.

28 üç ü üç. üç üç ö 4 ö ö ö ö Hesaplamalardan görüldüğü üzere sekil 12.27a daki yaprak yaya malzeme ilave ederek ancak %10 (( ) / = = %9. 1) kadar yayy katsayısını artırabiliriz. Şekil Problem 5 deki Üçgen vee Yamuk Tablanın Karşılaştırılması, Not: Yamuk İçinn k, Üçgen İçin k dan %10 Fazladır Burada görüldüğü gibi parçanın yer değiştirmesi malzeme ilavesi ile azalmaktadır. Bu durumda malzemenin enerji sönümlemesii de azalır. Buradan hareketle malzemenin daha ağır olduğu söylenebilir BURULMA YAYLARI Şekil ve da görüldüğü gibi helezon ve spiral olmakk üzere iki çeşit burulma yayı mevcuttur. Tüm burulma yaylarında ana gerilme eğilme gerilmesi olup, burulma yayının her iki ucuna uygulanan Fa kuvveti tarafından oluşturulur. Burulma yayında en büyük gerilme yay telinin iç kısmında oluşur ve aşağıdaki gibi ifade edilir.

29 Şekill Helezon Burulma Yayı Şekil Spiral Burulma Yayı Buradaki değeri yaylar için genelde kullanılan dairesel ve kare kesitler için şekil da verilmiştir. Yukarıdaki denkleme eğilme momentini Fa kuvveti cinsinden ve de dairesel ve kare kesitlerin geometrik özelliklerini de yazarsak, gerilme denklemi aşağıdaki şekle gelir. ç: 32 ; ç: 6 ; Şekil Burulma Yayları, dairesel ve Kare Teller İçin Kavis Gerilme Konsantrasyon Faktörleri

30 Yorulma uygulamaları için yayın her iki ucu için özel bir tasarımm yapılarakk yükün uygun şekilde yay taline dağılımı sağlanmalıdır. Burulma yaylarında iç gerilmeler çok önemlidir. Helezon ve spiral burulmaa yaylarınınn akmayaa uğradıklarıı çok acıktır. Bu durumda oluşan iç gerilmele yaya uygulanan sıkıştırma kuvvetinin oluşturduğu gerilmeler ile zıt yönde olduğundan yayın kuvveti daha az gerilme oluşturarak taşımasına yardımcı olur. Bu burulma yayları tasarlanırken tasarım mühendisinin aklında bulundurması gereken önemli bir r konudur. İçç gerilmelerin sağladığı yarar neticesinde statik yük altında tasarlanan burulma yaylarında gerilme değeri olarak akma sınırının %100 kullanılabilir. Diğer bir deyişle, akma gerilmesi direk olarak tasarımda kullanılabilir. Kirişteki açısal yer değiştirme den nklemi kullanılarak hesaplanır. Buu denklem hem helezon hem de spiral yaylara uygulanır. Birçok sarımı olan bu yayalardan spiral yay saatlerin s ve oyuncakların ve benzer aletlerin çalıştırılmasında kullanılırken, helezon yaylar ise, kapıların, pencerelerin ve buna benzer birçok uygulamada kullanılırlar. Çokk uzun olan helezon burulma yayları ortasından silindirik bir parça ile şekil değişimine d karşı kullanılırlar Bu durumda parça ile yay arasında oluşacak sürtünme göz önünde bulundurulur. Spiral burulma yayları geneldee ince dikdörtgen kesitli yay tellerinden (şekil 12.29) imal edilirler. Helezon burulma yaylarında dikdörtgen yada kare kesitli yayların n kullanımı verimliliği artırır. Buna rağmen yuvarlak kesitli yay telleri ucuz olmaları vee kolay bulunmaları nedeniyle kritik tasarımlar dışındaki tüm tasarımlarda kullanılırlar DİĞER YAY TÜRLERİ Değişik yay tiplerinin tasarlanması tasarım mühendislerinin becerisi ve hayal etme gücüyle sınırlıdır. Tasarım sırasında ortaya çıkan orijinal tasarımlar genelde patent haline getirilir. Çok çeşitli yaylar mevcut olup bunların bazılarından burada söz edeceğiz. Şekil Değişik Yaylı Rondelalar En çok kullanılan yay tiplerinden birisi olan yaylı rondela (spring washer) olup birçok çeşidi mevcuttur. Şekil 12.31de altı değişik yaylı rondela görülmektedir. Şekildeki kavisli yaylı rondela cok az bir yer değiştirme ile çok fazla yük taşıyabilmektedir. Burada rondelanın eğrilik yarıçapının ve kalınlığının değiştirilmesi ile taşıyabileceği yük değiştirilebilir. Kavisli yaylı rondela şekil de gösterildiği gibi katlı şekillerde de kullanılabilik ir.

31 Şekil Üst Üste Montelenmiş Kavisli Yaylı Y Rondela Şekil de zemberek yayı görülmektee olup, bu yay ince dikdörtgen şeklinde kesitli ve teleskop şeklinde sarımları iç içe i girecek şekilde tasarlanmıştır. Zemberek yaylarının yataydaki dengesi helezon sıkıştırma yaylarından daha iyidir. Buu yaylarda sarımlar arasında oluşan sürtünme, sönümleme etkisi oluşturmaktadır. Şekil Zemberek Yayı Şekil de değişik tipte sabit kuvvet yayları görülmektedir. Burada yayı oluşturan yay telinin kesit alanı inçe dikdörtgen şeklinde olup, tat telinde oluşturulan iç gerilmeler nedeniyle yayı açmak için bir kuvvet uygulanır ve yay bırakıldığında kendiliğinden geri sarar (şerit metreler). Şekil 12.34b de elektrik motorlarının fırçalarının rotora sabit kuvvetle temass etmesini sağlayan bir yay sistemi görülmektedir. Şekil 12.34c de sabit yay motorları görülmektedir. Bu tip uygulamalar zamann ayarlayan aletlerin mekanizmalarının, sinema kameralarının ve kablo çekicilerinin tahrik edilmesinde kullanılırlar. Şekil Sabit Kuvvet Yayı