Cilt: 7 Sayı: 4 s , 2004 Vol: 7 No: 4 pp , 2004

Transkript

1 Politeknik Dergisi Journal of Polytechnic Cilt: 7 Sayı: 4 s , 4 Vol: 7 No: 4 pp , 4 Kardan Kaplinlerindeki Eksenel Kayar Mafsaldaki Sürtüne Kuvvetinin Şasi ve Güç Aktara Sistelerinde Oluşturduğu Etkilerinin İncelenesi Mehet UÇAR*, Recep ÇINAR*, Hadullah MERDANE** * Kocaeli Üniversitesi, Teknik Eğiti Fakültesi, Makine Eğitii Bölüü, KOCAELİ **Akkardan A.Ş., Genel Müdür Yardıcısı Çayırova, KOCAELİ ÖZET Kardan kaplinlerinde eksenel hareketin serbestliği ara ilindeki eksenel kayar afsal ile sağlanaktadır. Moent iletii esnasında kayar afsalın profil teas yüzeyleri arasında sürtüne kuvvetleri oluşaktadır (1). Bu çalışada, ticari bir taşıtın şasi ve askı donanıa kardan şaftı da katılarak sistein genel kineatik analizi yapılıştır. Yapılan deneysel çalışada, taşıt üzerindeki yük değişiine bağlı olarak yaprak yayların deforasyon iktarı ve hızı ölçülüştür. Oluşturulan odelle, herhangi bir ticari yük taşıtında, kardan şaftının eksenel kayar afsalındaki şekil değişi iktarı ve hızı taşıt yükü değişiine bağlı olarak ifade ediliştir. Diğer yandan eksenel kayar afsalın statik ve dinaik sürtüne katsayıları deneysel olarak tespit ediliştir. Böylece kayar afsalda oluşan sürtüne kuvvetinin oent ileti ve taşıt askı donanılarına etkisi belirleniştir. Anahtar Kelieler: Kardan ili, Yaprak yay, Kaalı kayıcı afsal, Moent iletii, Taşıt tekerleği, Kineatik analiz An Investigation of the Effects of Friction Forces Caused by Axial Slider Joint of Cardan Shaft on Vehicle Chassis and Transission Systes ABSTRACT Universal couplings are forced to axial otion due to kineatical structure of vehicle suspension syste during the torque transission. Hence an axial slider joint is placed on the shaft to allow axial otion. But axial friction force occurs between inner and outer surfaces of the slider joint. This force affects all the transission syste of a vehicle. In this study, axial displaceent and velocity analysis of the slider joint of a vehicle was conducted depending on the aount of elastic deforation of the leaf springs. In the experiental study, the aount of elastic deforation of the leaf springs has been deterined according to load change of the vehicle. On the other hand static and kineatics friction coefficient of the slider joint have been deterined. Thereby, the effect of the friction force on the torque transission and suspension syste of the vehicle has been deterined. Keywords: Universal coupling, Leaf spring, Wedge slider joint, Tork transission, Vehicle wheel, Kineatics analysis 1. GİRİŞ Günüüz ticari taşıtlarında kullanılan hotchkiss tahrik sistei vites kutusu ile arka aks taki diferansiyel giriş iline bağlanış olan üniversal afsallı iller ve arka aksı şasiye bağlayan tabaka yay bağlantısından teşekkül olaktadır (1). Bu sistede yaprak yayın ön ucu taşıt şasisine döner afsalla bağlıdır. Yayın arka ucu ise serbest esnet odeline bağlı olarak taşıt şasisine bağlanıştır. Bu kineatik yapı sayesinde aks yaklaşık olarak yaprak yayın yarı uzunluğuna eş bir yarı çap yayı yoluyla sabit perno etrafında döne hareketi yapar (). Diğer yandan yaprak yayın deforasyonu ile, tork ve hareket ileti hattının etkin uzunluğunda sistein kineatik yapısından dolayı eksenel boyut değişii söz konusudur. Bu değişide serbestlik oluşturak için şekil bağını kuvvet bağına dönüştüren eksenel kayar afsal kullanılaktadır (3). Taşıt seyir halinde iken, yaprak yaydaki deforasyonlar sonucunda eksenel kayar afsalda aktarılan döndüre oentine bağlı olarak yüzey sürtünesinden dolayı eksenel sürtüne kuvveti oluşacaktır. Bu sistein konsrüktif yapısından dolayı aktara organlarına reaksiyon kuvveti olarak etkiyecektir. Bu nedenle Tjernberg (4) eksenel kayar afsalda eksenel yöndeki yük dağılıının düzgün (ünifor) olasını ifade etiş ve bunun eksenel kayar afsalın yorula örünü doğrudan etkileyeceğini belirtiştir. Diğer yandan Tjenberg (5) eksenel kayar afsalda diş profillerinin biçiine göre yük dağılıını ve buna bağlı olarak eksenel sürtüne değerinin değişiini tanılaıştır. Kawarada ve diğerleri (6) 37

2 Mehet UÇAR, Recep ÇINAR, Hadullah MERDANE / POLİTEKNİK DERGİSİ, CİLT 7, SAYI 4, 4 kardan ili alzeesi olarak kopozit alzee kullanılası ile eksenel deforas-yonların çelik esaslı alzeelere nazaran bir iktar daha iyi sönüleneceğini ifade etiştir. Koyagi ve diğerleri (7) poliait kaplı kaalı il kullanarak profil yüzeylerindeki kaya direncini ve sürtüne katsayısını düşürüştür. Askı donanıı olarak yaprak yayların deforasyon hızı da dinaik sürtüne katsayısını etkileyen faktörler arasındadır. Bu nedenle Rajendran ve Vijayarangan (8) genetik algorita kullanarak kopozit yaprak yayların optial tasarıı üzerine çalışış ve bunların çelik alaşılı alzeelere nazaran yer değişi hızlarının farklı olacağını ifade etiştir. Al Qureshi (9) caelyaf takviyeli kopozit yaprak yay tasarıı üzerine çalışış ve bunların enerji depo ete kabiliyetlerini izah etiştir. Shokrieh ve Rezaei (1) epoksi reçineli ca elyaftan yapılan kopozit yaprak yaylar üzerine çalışış ve bu tür alzeeden yapılan yayların biri şekil değiştire enerjilerinin ve deforasyon iktarlarının çelik alaşılı alzeelere nazaran daha yüksek olduğunu ifade etiştir. Ancak literatürde hotchkiss tahrik sisteinde kardan ili üzerindeki eksenel kayar afsalın kineatik analizi üzerine detaylı bir çalışaya rastlanaaıştır. Bu çalışada hotchkiss tahrik sistei ve sietrik yaprak yay donanılı tekerlek askı sisteinin yer aldığı bir ticari yük taşıtı (kayon) odel olarak seçiliştir. Seçilen odelde vites kutusu ile diferansiyeli arasındaki tahrik donanıının eksenel yer değişii ve kineatik analizi yapılıştır. Sistein kineatik yapısı göz önüne alındığında, diferansiyelin bulunduğu aks ın şasi ile bağlantısını sağlayan yaprak yay sisteinin deforas-yonu ve deforasyon hızı kardan ili üzerindeki eksenel kayar afsalın eksenel yer değişi iktarını ve hızını doğrudan etkileektedir. Bu nedenle yayın deforasyon iktarı ve hız analizi için Şekil 1 de görülen sistein kineatik şeası esas alınıştır. afsal erkezine taşınarak ekaniza oluşturuluştur. Kurulan analitik odel ile yaprak yaydaki deforasyon sonucu R kolunun pozitif x eksenine göre yaptığı açısal deplasan ve bunun sonucu eksenel kayar afsaldaki bağıl esafe değişikliği hesaplanıştır. Yine bu odelle yaprak yaydaki aksiu çöke için eksenel kayar afsaldaki aksiu şekil değişikliği bulunuştur. Ayrıca kurulan enerji denklelerinden çöke iktarına göre yayın deforasyon hızının değişii ve buradan R kolunun açısal hızı ve eksenel kayar afsaldaki bağıl hız hesaplanıştır. Böylece eksenel kayar afsaldaki hız değişileri ve tork iletii esnasında eksenel kayar afsalın diş profillerindeki sürtüneyi nasıl etkilediği ortaya konuluştur. Yapılan deneysel çalışa ile iki farklı profilin sürtüne katsayısı tespit ediliştir. Böylece kayar afsaldaki sürtüne sonucu ara yatağa ve diferansiyele etkiyen kuvvetler tespit ediliştir.. YAPRAK YAY VE TORK AKTARMA ELEMANLARININ KİNEMATİK DAVRANIŞI Şekil 1 de görüldüğü gibi deforasyon esnasında yaprak yayın CD eşdeğer bağlantı kolu C pii etrafında döner. CD kolu aks erkezine taşınırsa akstaki B addesel noktası b yörüngesinde hareket eder. Yaya B noktasından bağlı aksın hareket yarıçapı olan eşdeğer bağlantı kolu uzunluğu ise Milliken () tarafından şöyle ifade ediliştir. 3 R = l =, 75l (1) 4 Burada l yaprak yayın yarı uzunluğudur. Bulunan eş değer bağlantı kolu aks erkezine taşınarak deforasyon esnasında aksın izlediği yol tespit edilebilir. Diğer yandan eşdeğer bağlantı kolu kardan ilinin arka ucundaki üniversal afsal erkezine taşınarak sistein kineatik şeası Şekil deki biçide oluşturulabilir. Taşıt üzerindeki yük değişilerinden oluşan Taşıt şasisi Üniversal afsal Vites kutusu Ara yatak Kardan kaplini C A R D Eksenel kayar afsal B Üniversal afsal Diferansiyel b Taşıt Tekerleği Sistein kineatik analizi için, yayın etkin yarıçapı R kolu kardan şaftının arka ucundaki üniversal Şekil 1. Kardan kaplininin taşıt üzerindeki kineatik şeası tekerleğin taşıt gövdesine göre dikey hareketi, yaprak yaylar tarafından kısıtlanır. Dolayısı ile yaprak yaylar, 38

3 KARDAN KAPLİNLERİNDEKİ EKSENEL KAYAR MAFSALDAKİ SÜRTÜNME KUV / POLİTEKNİK DERGİSİ, CİLT 7, SAYI 4, 4 aks ve kardan ili birbirlerine paralel düzlede hareket eden uzuvlar olup bunlar tek düzlede incelenir. Çünkü bu uzuvlar düzlesel ekaniza yapısındadır (13). θ h + δ = arcsin R (5) Şekil. Taşıt tork aktara donanıının kineatik şeası Şekil de B ve A üniversal afsallar olup serbestlik derecesine sahiptirler. Ancak yaprak yaylar tarafından sadece dikey harekete üsaade edildiği için düzlede döner afsal olarak çalışaktadır. Buna göre oluşturulan ekanizanın serbestlik derecesi 1 dir. Bu ekanizada konu analizi için referans eksen takıının başlangıç noktası eşdeğer bağlantı kolu (R ) nin döne ekseni olan A noktası olarak seçiliştir. Şekil de, θ eş değer bağlantı kolu (R ) nin pozitif x ekseni ile yaptığı açıdır. θ 14 kayıcı çatalın pozitif x ekseni ile yaptığı açıdır. A eşdeğer bağlantı kolunun döne erkezi, B ara yataktaki üniversal afsal erkezidir. Oluşturulan ekaniza için vektör devre denkleini aşağıdaki gibi yazılabilir. A A + AB = A B + BB R e + iθ S34e = a1 ib1 a4e (3) Burada R, a 1, b 1 ve a 4 sabitlerdir. Yine burada θ 14, S 34 bağılı konu değişkenleri ve θ bağısız konu değişkenidir. 3 nolu denkle ve eşleniği kullanılarak çözü yapılırsa; S 34 = a1 + b1 + R + a1r cos( ) + b1 R sin( θ ) θ a (4) kayar afsaldaki şekil değişii tanılanır. Böylece yaprak yaydaki deforasyon ile bulunan θ denkle 4 de yerine konulursa kayar afsaldaki şekil değişii bulunur. θ nin yaprak yaydaki deforasyona göre değişii Şekil 3 deki geoetrik yapıdan faydalanılarak tanılanabilir. 4 θ δ Şekil 3. θ açısı ile δ arasındaki ilişki Burada h yaprak yaydaki ön deforasyon iktarı olup δ ise yük değişiinden kaynaklanan deforasyon iktarıdır. Kayar afsaldaki deforasyon hızını ifade etek için ekanizanın hız analizi yapılır. Bunun için (3) nolu vektör devre denkleinin türevini alınarak hız devre denklei elde edilir (13). i ω R e = h iθ S & 34e iω14s34e iω14a4e (6) ω Burada;, S & 34, ω14 hız değişkenleridir. Eksenel kayar afsalın hızını belirleek için eş değer bağlantı kolunun açısal hızının bilinesi gerekir. Bunun için yaprak yayadaki enerji değişii ifade edilerek yaprak yayın deforasyon hızı bulunabilir. 1 1 gδ def + kδ = v (7) olarak yazılabilir. Burada yay üzerine gelen kütle, k yay katsayısı, v def yaprak yayın deforasyon hızıdır. (7) nolu denkleden yayın deforasyon hızı v def ifade edilebilir. 39

4 Mehet UÇAR, Recep ÇINAR, Hadullah MERDANE / POLİTEKNİK DERGİSİ, CİLT 7, SAYI 4, 4 kδ = gδ (8) v def Diğer yandan ekanizaya taşınan eş değer bağlantı kolunun açısal hızı ifade edilebilir. vdef ω = (9) R Diğer yandan eksenel kayar afsala ait S & 34 bağılı hız değişkeni, 6 nolu hız devre denklei ve eşleniği kullanılarak (kraer kuralıyla) ifade edilebilir. S & 34 ωr sin( θ14 θ ) (1) = Böylece kayar asalın eksenel hızı R kolu uzunluğuna ve açısal hızı ω ye bağlı olarak tanılanabilir. Tanılanan paraetrik değerleri sayısal örnekle değerlendirek için odelde ele alınan taşıta ait yaprak yayın ekanik ve geoetrik özellikleri Tablo 1 de veriliştir. Tablo 1. Yaprak yayın ekanik ve geoetrik özellikleri Yay katsayısı, k (dan/) 6,575 Elastiklik odülü, E (dan/ ),1.1 4 σ e (dan/ ) 6 Yay yarı uzunluğu, l () 66 Topla tabaka sayısı n 9 Ana tabaka sayısı n Tabaka kesiti bxh () 63x6 Yay ucundaki çöke iktarı δ () 59 Müsaade edilen aksiu çöke iktarı 118 δ ax () Burada sabitler odel seçilen taşıtın verilerine göre: R (495 ), a 1 (587,81 ), b 1 (,55 ), a 4 (175) olup belirlidir. Yine burada bağılı konu değişkenleri: θ 14, S 34 (898 ) ve bağısız konu değişkeni: θ (346,3 ) olarak odel taşıtın verilerinden elde ediliştir. Buna göre 5 nolu eşitlikten, δ = için θ 346, δ ax = 119 için θ 36 olaktadır. Model taşıtın yüklü halde arka aksındaki yaprak yayın uç noktasına etkiyen kuvvet 39 N olarak ölçülüştür. Buna göre kayar afsaldaki bağıl şekil değişikliği ise Şekil 4 de gösteriliştir. Bağıl Şekil Değişikliği () Yaprak Yaydaki Çöke Miktarı () Şekil 4. δ ya göre kayar afsaldaki şekil değişii Diğer yandan, odel seçilen deney taşıtının paraetrik değerlerine göre yayın deforasyon hızının deforasyon iktarına bağlı olarak değişii şekil 5 de, eş değer bağlantı kolunun açısal hızının yaprak yaydaki çökeye göre değişii ise şekil 6 da görülektedir. Yay Deforasyon Hızı (/s) Açısal Hız (rad/s) ,8 1,6 1,4 1, 1,8,6,4, Yaprak Yaydaki Çöke Miktarı () Şekil 5. Yaprak yay deforasyon hızı Yaprak Yaydaki Çöke Miktarı () Şekil 6. Eş değer bağlantı kolunun açısal hızı Eksenel kayar afsalın hızının yaprak yaydaki çökeye göre değişii Şekil 7 de; kayar afsalın hız zaan grafiği ise Şekil 8 de gösteriliştir. Kayar afsal hızı (/s) Yaprak Yaydaki Çöke Miktarı () Şekil 7. Kayar afsalın bağıl hızı 31

5 KARDAN KAPLİNLERİNDEKİ EKSENEL KAYAR MAFSALDAKİ SÜRTÜNME KUV / POLİTEKNİK DERGİSİ, CİLT 7, SAYI 4, 4 Kayar afsal hızı (/s) ,,,4,5,7,9,11, Zaan (s),14,16,18 Şekil 8. Kayar afsal hızının zaana göre değişii 3. EKSENEL KAYAR MAFSALDA MEYDANA GELEN SÜRTÜNMENİN DENEYSEL İNCE- LENMESİ 3.1. Deney tertibatı Bu çalışada, kardan ilinin eksenel kayar afsalındaki sürtüne kuvvetlerinin ölçüü yapılıp statik ve kinetik sürtüne katsayıları bulunuştur. Deney tertibatının şeatik görünüşü Şekil 9 da görülektedir.,19,1 Deneysel çalışada tahrik için 15 kw ve 15 dev/dak lık AC elektrik otoru kullanılıştır. Elektrik otoru ile hidrolik dinaoetre arasındaki test edilen kardan şaftı AKKARDAN üretii 131 serisi olup kayar kısın kanal profili SAE 1 3/8 ölçüsündedir. Değişken tork oluşturabilen hidrolik dinaoetre aracılığı ile kardan ili üzerinde 97,68 N lik sabit bir döndüre oenti oluşturuluştur. Moenti ölçek için, hidrolik dinaoetrenin kolu, CAS SW-1 odel tipi.1 hassasiyetinde dijital teraziye arada yuvarlana eleanı kullanılarak teas ettiriliştir. Kardan ilinin eksenel yönde hareketini sağlaak için 63 iç çaplı, çift etkili pnöatik silindir kullanılıştır. Pnöatik silindirin tahriki için kullanılan kopresörün çalışa basıncı 6 bar olarak sabit tutuluştur. Hidrolik dinaoetreyi tahrik eden elektrik otoru bir pleyt aracılığı ile INA arka KWE 35 tipi lineer yuvarlanalı yatak ve klavuzlaa sistei ile şasiye bağlanıştır. Sürtüne kuvveti verilerini toplaak için N kapasiteli, platfora direkt olarak onte edilen ve tek noktadan yüklenen ESİT SP tipi yük hücresi (load Proco Hidrolik dinaoetre. Elektrik otoru 3. Lineer yuvarlanalı yatak 4. Şasi bağlantısı 5. Kopresör 6. Kuanda panosu 7. Yük hücresi (Load Cell) 8. Dijital indikatör 9. Basınçlı hava hortuları 1. Pnöatik silindir 11. PC. Üniversal afsallar 13. Eksenel kayar afsal Şekil 9. Deney tertibatının şeatik görünüü cell) kullanılıştır. Böylece yatak reaksiyon kuvveti eliine edilerek kayar afsaldaki sürtüne kuvveti doğrudan load cell e iletiliştir. Yük hücresi veri çıkışı aynı sistele uyulu dijital indikatörün analog giriş konnektörüne bağlanıştır. Yük hücresinden gönderilen analog sinyaller indikatörde dijital sinyale çevrilerek seri port ile PC ye aktarılıştır. İndikatörün load cell den data okua sayısı saniyede 5 datadır. Bu datalar eş zaanlı olarak bilgisayara aktarılaktadır. Bilgisayara gelen verileri hard diske kaydetek için Proco.1 yazılıı kullanılıştır. 311

6 Mehet UÇAR, Recep ÇINAR, Hadullah MERDANE / POLİTEKNİK DERGİSİ, CİLT 7, SAYI 4, Eksenel Kayar Mafsal Profillerindeki Sürtüne Katsayısının Deneysel Olarak İncelenesi Sistein kalibrasyonu için önce siste sıfır tork ile çalıştırılarak elektrik otorunun lineer yuvarlanalı yatak üzerine etki ettiği kuvvet ve oent den kaynaklanan direnç kuvvetleri ölçülüştür. Burada elektrik otoruna hidrolik dinaoetreden gelecek olan reaksiyon oenti için, otor üzerine askı kolu ve ucuna ağırlık bağlanarak N lik tork uygulanıştır. Bu şartlarda 5 defa deney tekrarlaıştır. Böylece pnöatik silindire etkiyen reaksiyon kuvvet değerleri bulunuştur. Bu değerler hidrolik dinaoetrenin N lik tahriki esnasında harcanan kuvvetlerden çıkartılarak eksenel kayar afsalın sürtüne kuvveti bulunuştur. Bu uygulaa bütün deney şartları için yineleniştir. Bu deneysel çalışa dört farklı biçi için uygulanıştır. Bunlar kaplaalı profil yağlı ve yağsız, kaplaasız profil yağlı ve yağsız şeklinde kullanılıştır. Önce eksenel kayar afsalın profillerinde kaplaa alzeesi kullanıladığında oluşan sürtüne kuvvetleri tespit ediliştir. Daha sonra profilleri Naylon 6.6 bazlı RILSAN ile kaplanış olan eksenel kayar afsalda eydana gelen sürtüne kuvvetleri tespit ediliştir. Deneyde ayrıca profillerin yağlı ve yağsız duruları inceleniştir. Böylece kullanılan yağlaa yağı ile sürtüne katsayısının ne kadar düşürüldüğü tespit ediliştir. Tablo de deneysel çalışada kullanılan kardan ilinin eksenel kayar afsalının boyutları ve test şartları veriliştir. Tablo. Deneysel çalışada kullanılan kardan ili ölçüleri ve test şartları Kaalı ilin dış çapı (d ) () 34,861 Kaalı ilin iç çapı (d 1 ) () 9,36 Mafsal açısı Profil sayısı (z) 16 İletilen tork (M b ) (N) 97,68 Profillere gelen kuvvet (F t ) (N) 685,981 Kaya stroku uzunluğu () 59 Diğer yandan, yapılan deneysel çalışada eksenel kayar afsalın hızı kat ettiği yol ve bu süreçteki kaydedilen data sayısına bağlı olarak bulunuştur. Profillerinde kaplaa alzeesi olayan ve yağsız kayar afsalın kaya sürecinde 14 adet data kaydediliştir. Load cell in data okua sayısı saniyede 5 data olduğundan dolayı 59 lik kaya esafesi (14/5),8 s de kat ediliştir. Bu çalışada eksenel kayar afsalın hızının lineer olarak arttığı kabul ediliştir. Buna göre ortalaa hız, (59/,8) 1,71 /sn olarak bulunuştur. Ancak bu hızın dan başlayıp aksiua gittiği göz önüne alındığında eksenel kayar afsalın 59 uncu deki hızı 41,4 /s olarak hesaplanıştır. İve sabiti (41,4/,8) 155,7 /s dir. Load cell den kaydedilen her data dan sürtüne kuvveti değerleri okunuştur ve sürtüne katsayısı hesaplanıştır. Profillerinde kaplaa alzeesi olayan, ancak gres yağı ile yağlanış olan kayar afsalın kaya sürecinde 13 adet data kaydediliştir. 59 lik kaya esafesi (13/5),6 s de kat ediliştir. Buna göre eksenel kayar afsaldaki sürtüne katsayılarının afsalın hızına bağlı olarak değişii Şekil 1 da gösteriliştir. Sürtüne katsayısı,16,15,14,13,,11,1,9,8,7,6,3,6,9,,15,18,1,4,7 Kaya hızı (/s),3 Yağsız Yağlı Şekil 1. Profilleri kaplaasız kayar afsaldaki sürtüne katsayısının kaya hızına göre değişii Profilleri Naylon 6.6 bazlı RILSAN alzeesi ile kaplanan ve profilleri yağsız ve yağlı olan kayar afsalın kaya sürecinde 9 adet data kaydediliştir. 59 lik kaya esafesi (9/5),18 s de kat ediliştir. Buna göre eksenel kayar afsaldaki sürtüne katsayılarının afsalın hızına bağlı olarak değişii Şekil 11 de gösteriliştir. Sürtine katsayısı,1,9,8,7,6,6,,18,4,3,35 Kaya hızı (/s),41,33,47,36 Yağsız Yağlı,39,53 Şekil 11. Profilleri kaplanış kayar afsaldaki sürtüne katsayısının kaya hızına göre değişii Sonuç olarak; profillerinde kaplaa alzeesi kullanılayan kayar afsalın yağsız durudaki statik sürtüne katsayısı µ s :,148, yağlı duruunda µ s :,7 olarak tespit ediliştir. Profilleri Naylon 6.6 bazlı RILSAN alzeesi ile kaplanan kayar afsalın yağsız durudaki statik sürtüne katsayısı µ s :,81, yağlı duruda µ s :,78 olarak tespit ediliştir. 3

7 KARDAN KAPLİNLERİNDEKİ EKSENEL KAYAR MAFSALDAKİ SÜRTÜNME KUV / POLİTEKNİK DERGİSİ, CİLT 7, SAYI 4, 4 4. EKSENEL KAYAR MAFSALDAKİ SÜRTÜN- ME KUVVETİNİN ARA YATAĞA VE DİFE- RANSİYELE ETKİSİ Taşıt seyir halindeyken yaprak yayda eydana gelen deforasyonlardan ötürü tork ileti hattının etkin uzunluğunda küçük değişiler eydana gelir(15). Bu değişileri karşılaak için kullanılan eksenel kayar afsalda eydana gelen sürtüne kuvvetleri direkt olarak ara yatağa (veya vites kutusu) ve diferansiyel girişine etkir. Şekil de yay deforasyonu sonucu eksenel kayar afsalda oluşan sürtüne kuvvetinin ara yatağa ve diferansiyele nasıl etkidiği görülektedir. Oluşan sürtüne kuvveti sürtüne katsayısı ile doğru orantılıdır. Dolayısı ile eksenel kayar afsalın profilleri arasındaki sürtüne katsayısı ne kadar düşürülürse ara yatağa ve diferansiyele etkiyen kuvvetler de o derece azalır. Bu kuvvetler, F = cos(α) (11) sx y = in(α) () olarak ifade edilebilir. Burada α afsal açısı, eksenel kayar afsaldaki sürtüneden dolayı ara yatağa ve diferansiyele etkiyen kuvvet, F ise tepki kuvvetidir. Diferansiyelde oluşan ara yatakta oluşan ile ters işaretlidir. Kuvvetlerin işareti yaprak yayın şekil değişiine göre seçilir. v s ise vites kutusuna kutusu ile diferansiyeli arasındaki tahrik donanıının eksenel yer değişii ve kineatik analizi yapılıştır. Sistein kineatik yapısı göz önüne alındığında, diferansiyelin bulunduğu aks ın şasi ile bağlantısını sağlayan yaprak yay sisteinin deforasyonu ve deforasyon hızı kardan ili üzerindeki eksenel kayar afsalın eksenel yer değişi iktarını ve hızını doğrudan etkileektedir. Yapılan kineatik analizde taşıt üzerindeki yük değişiine bağlı olarak yaprak yay sisteinin deforasyon iktarını tanılayan ifade belirtiliştir. Buradan taşıtın seyir halinde iken tekerleklerinin tüsek yada çukura gelesi duruunda yaprak yayda oluşacak deforasyon iktarı ve deforasyon hızı tanılanıştır. Yine sistein genel kineatik analizi ile yaprak yayın deforasyonu ve hızına bağlı olarak kayar afsalın hareket iktarı ve hızı analitik olarak ifade ediliştir. Yayın deforasyonu esnasında kardan şaftı üzerindeki eksenel sekil değişiini oluşturaktadır. Bunun iktarı tahrik sisteinin ve askı sisteinin konstrüktif yapısına bağlı olarak 4 nolu ifade ile tanılanıştır. Buradan görülüyor ki, kayar afsalın hareketini değerde tutak için diferansiyel üzerindeki her hangi bir addesel noktanın yörüngesi ilgili noktanın taşıt şasisine olan dik doğruya heen heen paralel olacak şekilde siste konstrükte edilelidir. Diğer yandan oent iletii esnasında eksenel kayar afsalda oluşan sürtüne kuvvetinin incelenesi sv v s sx sy y α x x α y sy sx s Şekil. Eksenel kayar afsalda oluşan sürtüne sonucu ara yatağa ve diferansiyele etkiyen kuvvetler etkiyen kuvvettir. 5. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Bu çalışada ticari yük taşıtlarında kullanılan kardan kaplininin ara ilinde bulunan eksenel kayar afsalın ve taşıt askı sisteinin hareketleri analitik ve deneysel olarak inceleniştir. Bunun için hotchkiss tahrik sistei ve sietrik yaprak yay donanılı tekerlek askı sistei odel seçiliştir. Seçilen odelde vites gayesi ile yapılan deneysel çalışada, sürtüne kuvvetinin iletilen torkla doğru orantılı olarak arttığı görülüştür. Bu da doğrudan diferansiyel iline ve yatağına, taşıt şasisi üzerindeki ara destek yatağına ve vites kutusu çıkış iline yansıaktadır. Bu duru sistede kullanılan yatak seçiini doğrudan etkileyecektir. Yapılan deneysel çalışada SAE 1 3/8 x16c tipi profilli eksenel kayar afsal kullanılıştır. Burada, 313

8 Mehet UÇAR, Recep ÇINAR, Hadullah MERDANE / POLİTEKNİK DERGİSİ, CİLT 7, SAYI 4, 4 gres yağı ile yağlanış RILSAN kaplanış profillerin statik sürtüne katsayısı µ s :.78, kaplaasız profillerin statik sürtüne katsayısı µ s :.7 olarak tespit ediliştir. Yağsız şartlarda ise kaplaalı profillerin statik sürtüne katsayısı µ s :.81, kaplaasız profillerin sürtüne katsayısı µ s :.148 olarak tespit ediliştir. Buradan görülüyor ki kayar afsalın eksenel hareketinden dolayı oluşan sürtüne kuvvetini asgariye çekek için profil yüzeyleri sürtüne katsayısı düşük ve yüzey basınç ve aşına ukaveeti yüksek alzeeler ile kaplanasını daha uygun olacağı görülüştür. Diğer yandan kayar afsalın çalışa şartlarında daia yağlı olası yüzeyler arasındaki sürtüne katsayının ve aşınanın iniize edilesi bakıında büyük öne taşıaktadır. TEŞEKKÜR Bu çalışa KOÜ. Araştıra Fonu /36 nolu proje desteği ve Akkardan A.Ş tarafından destekleniştir. İlgililere teşekkür ederiz. 6. KAYNAKLAR 1. Heisler, H., Vehicle and Engine Technology, London, Milliken, W.F. ve Milliken, D.L., Chassis Design Principles and Analysis, Society of Autootive Engineers, Canada,. 5. Tjernberg, A., Load Distribution and Pitch Errors in a Spline Coupling, Materials and Design,, 59 66, Kawarada, K., Yaagata, H., Wakaatsu, M., Sekiyaa, K., Developent of New Coposite Propeller Shaft, Toyota Technical Review, Vol 43, No :, March Koyagi, K., Kitahata, K. Ueara, A., Developent of Polyaide Coated High Perforance Spline Shaft, KOYO Engineering Journal English Edition, No. 16E, 5-55,. 8. Rajendran, I. ve Vijayarangan, S., Optial Design of a Coposite Leaf Spring Using Genetic Algoriths, Coputers and Structures, 79, 11 19, Al Qureshi, H.A., Autoobile Leaf Springs fro Coposite Materials, Journal of Materials Processing Technology, 118, 58 61, Shokrieh, M.M., ve Rezaei, D., Analysis and Optiization of a Coposite Leaf Spring, Coposite Structures, 6, , Akkurt, M., Makine Eleanları, Vol. 1-, Birsen Yayınevi Ltd. Şti., İstanbul,.. Serway, R.A., Fen ve Mühendislik için Fizik, Vol. 1, Pale Yayıncılık, Ankara, Söyleez, E., Mekaniza Tekniği, Prestij Ajans Matbaacılık Bası Yayın Sanayi ve Ticaret Ltd., Ankara,. 14. SAE Spring Design Manual, AE 11, Society of Autootive Engineers, Warrendale, Pa., Nunney, M.J., Light & Heavy Vehicle Technology, Butterworth Heineann, Oxford, England, Uçar, M., İalat Toleransları Dahilinde Kardan 4. Tjernberg, A., Load Distribution in dhe Axial Direction in a Spline Coupling, Engineering Failure Analysis, 8, , 1. Kaplinlerinin Kineatik Analizi, Doktora Tezi MÜ. Fen Bilileri Enstitüsü