Dişli Çark Mekanizmalarındaki Hataların Akustik Yöntemler ve Titreşim Metodu ile Karşılaştırmalı Analizi

Transkript

1 Dişli Çark Mekanizmalarındaki Hataların Akustik Yöntemler ve Titreşim Metodu ile Karşılaştırmalı Analizi Ş. Ulus * S. Erkaya Erciyes Üniversitesi, Erciyes Üniversitesi, Kayseri Kayseri Özet Dişli çarklar, hareketin belirli oranlarda dönüştürülüp bir miktar verim kaybı ile aktarıldığı mekanizmalardır. Dişlilerin diş kökünde oluşabilecek küçük çatlakların veya dişli temas yüzeylerinde oluşan çatlak veya çukurlaşmaların (pitting) erken teşhis edilemeyişi nedeniyle birçok sistem tahrip olana kadar çalıştırılmaktadır. Özellikle, seri üretimde, üretimin durmasının çok yüksek maliyetli olması ve güvenliğin yüksek düzeyde olması gereken taşıtlar, hava araçları vb. dişli kutularında bu hataların erken teşhisi çok büyük öneme sahiptir. Bugüne kadar titreşim analizi, dişli hatalarının tespitinde geniş uygulama alanı bulmuştur. Ancak, son zamanlarda, Akustik Emisyon (AE) tekniği ile hataların erken teşhis edilebilmesi için yapılan sınırlı sayıdaki çalışma ile bu yöntemin etkinliği araştırılmıştır. Bu çalışmada, hem titreşim hem akustik metotları ile deneysel olarak alınan veriler analiz edilmiş ve oluşturulan yapay hatalar, hem düz hem de helisel dişliler ile karşılaştırmalı bir analize tabi tutulmuştur. Farklı çalışma hızları ve yükleme durumlarına göre, sonuçlar, RMS (Root Mean Square), kurtosis (grafiğin basıklık ölçüsü), Crest faktörü (CF-tepe faktörü), ortalama ve maksimum hata ile analiz edilerek iki yöntemin farklılıkları incelenmiştir. Anahtar Kelimeler: Akustik, titreşim, hata teşhisi, dişli hataları Abstract 1 Gears are mechanisms that convert the motion in a specific ratio by the amount of yield loss. Because of the inability of early diagnosing the small cracks at the tooth root or cracks on the contact surfaces and pitting, so many systems are maintained to operate until they are damaged. Especially, early diagnosis of faults is so important in terms of high cost of stoppage in a production stage of the mass production and at vehicles or aircrafts gearboxes that have to have high safety. Until today, vibration analysis has had a broad application area on gear fault diagnosing. However, nowadays, Acoustic Emission (AE) technique was investigated to diagnose faults in early stage by the limited studies. In this study, data obtained from experimental system are analyzed with both vibration and AE technique and artificial faults are analyzed and compared by using both spur and helical gears. According to different running speed and loading * sabanulus@erciyes.edu.tr serkaya@erciyes.edu.tr 1 conditions, results are examined in terms of RMS, kurtosis, Crest Factor (CF), average and maximum fault. Keywords: Acoustic, vibration, fault diagnosis, gear faults. I. Giriş Dişli çarklar; mekanik sistemlerde güç aktarmada, hareketin yönünü değiştirmede kullanılan elemanlardır. Bu elemanlar, uzun süre yüksek çalışma hızlarına ve bazen de aşırı yüklenmelere maruz kalabilmekte ve bu çalışmaları sırasında doğal olarak birtakım yüzey hasarları, diş dibinde oluşan küçük çatlaklar, temas yüzeylerinde oluşan çukurlaşmalar (pitting) oluşabilmektedir. Diş dibinde veya temas yüzeylerinde oluşan çatlaklar ve çukurlaşmalar zamanla ilerleyerek sistemi tahrip edecek boyuta ulaşmaktadır. Özellikle üretimin durmasının çok büyük mali külfet getirdiği seri üretim yapan işletmelerde, güvenlik faktörünün üst düzeyde tutulması gereken taşıtlar, hava araçları vb. sistemlerde bu tür ilerleme kaydeden hasarların sistem tahrip olmadan teşhis edilmesi ve buna göre koruyucu bir bakım yapılması gerekmektedir. Bu hataların teşhisi için bu güne kadar en yaygın olarak kullanılan titreşim tekniği bazı bakımlardan yetersiz kalmakta ve hasarın neden kaynaklandığı veya ilerleme durumu kolayca anlaşılamamaktadır. Bu bakımdan akustik metodu, dişli çarklardan gelen sinyallerin alınması, temassız bir ölçüm sağlaması ve gürültünün herhangi bir engele çarpmadan doğrudan dişli çark kavrama noktasından alınması nedeniyle birtakım avantajlara sahiptir. Literatürde titreşim üzerine birçok araştırma mevcuttur ancak akustik tekniğinin kullanılması son zamanlarda ilgi çekmektedir. Dişli çarklarda akustik tekniği, hata teşhisinde bazı araştırmacılar tarafından incelenmiştir [1,2]. Bununla birlikte, diğer araştırmacılar düz dişlilerde eğilme yorulmasının incelenmesinde akustik metotlar ile analizler yapmış, rijitlik, yüzey hasarları ve çatlak ilerleme durumlarına karşı AE yönteminin daha hassas olduğunu belirtmişlerdir [3]. Tan ve Mba [4,5], kısmi olarak hidrodinamik yağlama şartlarında ki bir düz dişli çark sisteminde yüzey pürüzlülüğü, temas direnci ve akustik seviyesini ölçerek aralarındaki ilişkiyi incelemişlerdir. Çalışma hızı, yüzey pürüzlülüğü ve yağ sıcaklığının etkisini araştırmışlardır. Belsak and Flasker [6], dişli çarklarda sıklıkla görülen diş dibi çatlaklarını incelemiş ve bu çalışmada zaman ve frekans alanı

2 analizlerini kullanmışlardır. Zaman domaininde elde edilen enerji seviyeleri ve enerji indeksi bilgileri istatistiksel ölçümler için Al-Balushi ve Samanta nın çalışmalarında dikkate alınmıştır [7]. Aynı araştırmacılar, helikopter dişli kutusunda hem AE hem de titreşim metodunu kullanmışlardır ve AE tekniğinin titreşim metoduna göre erken teşhis yönünden daha avantajlı olduğunu belirtmişlerdir [8]. Combet ve ark. [9], sinyallerin yerel anlık ortalamalarını elde etmek için iki farklı dalga form metodu üzerinde çalışmışlar ve özel bir frekans aralığında açıya bağımlı teşhis metodu bulmuşlardır. Raja Hamzah ve Mba [10], AE sonuçlarına göre düz dişlilerde helisel dişlilerden daha hassas sonuçlar elde etmişlerdir. Ayrıca, temas uzunluğu ve yüzey kalitesinin de önemli olduğunu belirtmişlerdir. Husin ve ark. [11], AE tekniği konusunda yaptıkları çalışmalarda bu tekniğin önleyici bakım açısından tamamlayıcı bir teknik olduğu sonucuna varmışlardır. Bir başka çalışmada, Baydar ve Ball [12], helisel dişliler için zaman-frekans dağılımı yerine anlık güç spektrumunu kullanmışlar ve sadece sabit yükleme de değil değişken yükleme şartında da akustik metodunun avantajlı olduğunu belirtmişlerdir. Qu ve ark. [13], çalışmalarında dişli kutularındaki hataları incelemek amacıyla akustik ve titreşim metodunu bir arada kullanmışlar ve istatistiki sonuçlara göre akustik yöntemlerin hatanın başlangıç aşamasında etkin olduğu ve arka plan gürültüsünden etkilenmediğini belirtmişlerdir. Literatürde yapılan çalışmalar, dişli çark gibi döner hareketli mekanizmalarda klasik titreşim tekniğini ön planda tutmakta iken son zamanlarda bu metodun erken hata teşhisi ve hasarın kaynağının tespiti açısından yetersiz kaldığı bilinmektedir. Dişlilerde sık görülen dengesizlik, yüzey hasarları, çatlamalar vb. hatalar akustik sinyaller ile analiz edilebilmektedir. Bu çalışmada hem titreşim hem de akustik metodu ile elde edilen grafikler ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Bölüm II; kullanılan materyal ve metodu özetlemektedir. Bölüm III, elde edilen sonuçları göstermektedir. Sonuçların irdelenmesi ise Bölüm IV de verilmiştir. II. Materyal ve Metot Akustik tekniği ve titreşim tekniğini karşılaştırmalı analizi amacıyla, taşıtlardaki dişli kutularına benzer bir yapıda tek kademeli karşı yük asılabilen kuru ve hidrodinamik yağlama şartlarında çalışabilecek bir sistem tasarlanmıştır. Bu çalışmada kuru sürtünme şartlarında sistem çalıştırılmış olup, küçük (pinyon) dişlinin tahriki 3 KW ve 3 fazlı elektrik motoru ile sağlanmıştır. Küçük dişliler 51 dişe sahip iken büyük dişli 70 dişe sahiptir. Dişli çarklar 300 d/dk ve 700 d/dk çalışma hızlarında çalıştırılmış buna karşın yüksüz ve 3Nm yüklü durumlar dikkate alınarak analizler yapılmıştır. Diş kavrama frekansları ise 255 Hz ve 595 Hz olarak hesaplanmıştır. Deneysel sistemin kararlı duruma geçmesi için ölçümlerden önce bir müddet çalışmaya bırakılmıştır. Şekil 1 de deneysel sistemin genel bir görüntüsü bulunmaktadır. Şekil 1. Deneysel sistemin genel yapısı Deneysel verilerin elde edilmesinde, Bruel-Kjaer (B&K) taşınabilir, çok kanallı pulse 3560-B-X05 ses ve ivme analizörü kullanılmıştır. Akustik ve titreşim ivme sinyalleri ön yükseltici ile kuvvetlendirilmekte ve bir bant geçiren filtre ile filtrelenmektedir. Akustik sinyaller 4189-A-021 tipi Bruel&Kjaer mikrofon ünitesi ve 2671 tipi serbest alan ön yükseltici (preamplifier) ile alınmıştır. İvmeölçerler ise B&K 4514B tipidir. Şekil 2 de ise deneysel sistemin blok yapısı verilmektedir. Hem düz dişliler hem de helisel dişli modülü 3 olarak tasarlanmıştır. Dişli mil merkezleri birbirinden farklı olacağından sistem, rulman yataklarını ayarlamak için ayarlanabilir şekilde üretilmiştir. 2

3 Şekil 2. Deneysel sistemin blok diyagramında gösterilişi Şekil 3 de deneysel sistemin ayrıntılı bir görüntüsü ile dişli çarklar üzerinde yapay olarak oluşturulan diş kökü çatlağı ve diş yüzeyinde oluşan çukurlaşma (pitting) hatası görülmektedir. a) c) Şekil 3. a) Deney sisteminin ayrıntılı görünüşü b) Diş kökü çatlak c) Çukurlaşma (Pitting) hali Deneysel çalışma sonucu elde edilen veriler çeşitli istatistiki parametreler ile analiz edilmiştir. Literatürde kullanılan yöntemlerden olan grafikteki basıklık (kurtosis) ve tepe faktörü (CF) özellikle titreşimde yaygın bir şekilde incelenmiştir. Bu çalışmada bu gibi özellikler hem titreşim hem de akustik sinyaller açısından değerlendirilmiştir. Bu parametreleri kısaca ifade edecek olursak, PRms 1 T T 2 0 P () t dt P(t), anlık ses basınç değerini, T ise ortalama zaman aralığını göstermektedir. Titreşimde ise P(t) nin yerini ivme almaktadır. CF ise maksimum tepe değerinin RMS değerine oranı olarak ifade edilir ve hatanın büyüklüğü hakkında bir bilgi vermektedir. b) (1) 3 xpeak CF (2) PRMS Kurtosis değeri ise elde edilen sinyallerin grafiklerde oluşturduğu çarpıklık ve basıklığın bir ölçüsüdür. Bu değerin yüksek olması aniden yükselen piklerden kaynaklanabilmektedir. Gauss normal dağılımı için bu değer 3 olarak literatürde belirtilmektedir. Bu değerden yüksek sonuçlar hata varlığına işaret etmektedir. N. (x i x ) i 1 Kurtosis N [ (x x ) ] i 1 N i 4 ort 2 2 ort x i, i. sinyal verisi ve xort tüm sinyal değerlerinin ortalamasıdır. N ise kayıtlı verilerin toplam sayısıdır. Grafiklerde elde edilen hatalı ve hatasız sinyaller arasındaki farkın ortalaması ise aşağıdaki gibidir. N 1 OrtalamaHata. e (4) i N i 1 Ortalama hata, elde edilen N tane sinyalin ortalama verisidir. e hatalı ve hatasız durumun i. noktadaki farkını vermektedir. Maksimum hata durumu elde edilen sinyallerden hasarlı ve hasarsız durum arasındaki farkın grafiklerde en yüksek olduğu noktayı belirtmektedir. III. Sonuçlar Çalışmada elde edilen akustik ve titreşim sinyalleri çalışma hızı ve yükleme durumlarına göre değerlendirilmiştir. 300 d/dk ve 700 d/dk çalışma hızlarına karşılık yüksüz ve 3 Nm yüklü durumlar dikkate alınmıştır. Yüklü ve yüksüz haldeki akustik ve titreşim karakterleri verilmiştir. Frekans aralığı Hz olarak seçilmiştir. Bu frekans aralığında görülen tepe değerlerinin baskın olmasından dolayı grafikler bu aralıkta verilmiştir. Spektrum grafiklerinde hatanın belirgin bir şekilde tepecikler oluşturması nedeniyle zaman alanında elde edilen sinyaller burada sunulmamıştır. Spektrumda oluşan tepeciklerin ayırt (3)

4 edilmesi daha kolaylık sağlamaktadır. Hata durumları, spektrumda doğrusal ölçekte daha net frekanslarda olduğundan logaritmik ölçek verilmemiştir. Hatasız dişli referans kabul edilmiş ve grafiklerde mavi düz çizgi üzerine kırmızı kesikli çizgilerle hatalı durumlar verilmiştir. Elde edilen sonuçlar istatistiki parametrelerle değerlendirilmiştir. Basitleştirme amacıyla: Tepe faktörü yüksüz durumda CF0, yüklü durumda CF3 olarak kısaca ifade edilmektedir. RMS yüksüz durumda RMS0, yüklü durumda RMS3, basıklık (kurtosis) yüksüz halde KURT0, yüklü halde KURT3, ortalama hata yüksüz halde ORT-0, yüklü halde ORT-3, maksimum hata yüksüz halde MAX0, yüklü halde MAX3 olarak ifade edilmektedir. Şekil 4-7, helisel dişlilerde ses basıncına ait yüksüz ve 3 Nm yüklü durumlar için grafikleri göstermekte iken Şekil 8-11, helisel dişlilerde titreşime ait grafikleri göstermektedir. Bu grafiklerden görüldüğü üzere titreşim sinyalleri dişli kavrama frekansı ve katlarında titreşim piklerine sahiptir. Bu pikler etrafında da oluşan yan bantlar da hata varlığına işaret etmektedir. AE grafiklerinde elde edilen maksimum piklerde dişli kavrama frekanslarında ve yan bantlar şeklinde ortaya çıkmıştır. Hesaplanan tüm istatistiki parametreler, helisel ve düz dişliler için ses basıncı ve titreşime göre ayrı ayrı, Tablo 1 ve Tablo 2 de sunulmuştur. Şekil 4-5 helisel dişlide çatlak olma durumundaki ses basıncı grafiklerini Şekil 8-9 ise titreşim grafiklerini içermektedir. Burada elde edilen CF ses basıncı değerleri, yükleme ile belirgin oranda artarken çalışma hızının artışı ile daha az artış göstermiştir. CF titreşim değerleri de yine yükleme ile belirgin artış gösterirken çalışma hızında bu artış belirgin değildir. RMS değerleri, çalışma hızı ve yükleme ile hem ses basıncı hem de titreşim ivmesi açısından artış göstermiştir. Ortalama hata ve maksimum hata seviyesi iki durum içinde artış göstermiştir. Kurtosis için ses ve titreşim ölçümünde yükün artışı ile düşme olurken çalışma hızının artışı ile yükselme görülmüştür. Şekil 4. Helisel dişli çatlak hatası için 300 rpm de yüksüz ve 3 Nm Şekil 6. Helisel dişli çukurlaşma hatası için 300 rpm de yüksüz ve 3 Nm Şekil 5. Helisel dişli çatlak hatası için 700 rpm de yüksüz ve 3 Nm Şekil 7. Helisel dişli çukurlaşma hatası için 700 rpm de yüksüz ve 3 Nm 4

5 Şekil 6-7 helisel dişlide çukurlaşma hatasına ait sonuçları Şekil titreşim grafiklerini göstermektedir. Tablo 1 ve 2 incelendiği takdirde CF değerlerinin benzer şekilde yükleme ile artışın belirgin olduğu çalışma hızının artışında CF değerinde küçük azalma olduğu görülmektedir. RMS yükleme durumunda bariz bir artış göstermekte, çalışma hızının artmasıyla bu artış daha az olmaktadır. Kurtosis değerlerinde düzenli bir değişim görülmemiştir ancak ses basıncına ait kurtosis değerleri titreşimden daha yüksek elde edilmiştir. Ortalama hata ve maksimum piklerin oluşumu yine yükleme ve çalışma hızına bağlı olarak artış eğilimindedir. Şekil 8. Helisel dişli çatlak hatası için 300 rpm de yüksüz ve 3 Nm yüklü titreşim ivme değerleri Şekil 10. Helisel dişli çukurlaşma hatası için 300 rpm de yüksüz ve 3 Nm yüklü titreşim ivme değerleri Şekil 9. Helisel dişli çatlak hatası için 700 rpm de yüksüz ve 3 Nm yüklü titreşim ivme değerleri Şekil düz dişli çarkta çatlak hatasını içermektedir. Çalışma hızı 300 d/dk ve yüksüz durumda iken çatlağın varlığı pek ortaya çıkmamıştır ancak yükleme durumunda hata kendini göstermiştir. Ses basıncı için CF değerleri yüklemeyle artmıştır. Çalışma hızının artışı ile CF artış Şekil 11. Helisel dişli çukurlaşma hatası için 700 rpm de yüksüz ve 3 Nm yüklü titreşim ivme değerleri göstermekte ancak yüklü halde devir artışında bir miktar azalış göstermiştir. RMS değerleri özellikle yük artışında açık bir şekilde artarken çalışma hızının artışında artış daha küçüktür. Ortalama ve maksimum ses seviyelerinin artışı özellikle yükleme koşulunda ortaya çıkmıştır. 5

6 Şekil 12. Düz dişli çatlak hatası için 300 rpm de yüksüz ve 3 Nm yüklü ses basınç değerleri Şekil düz dişlilerde çukurlaşma hatasına ait ses basıncı grafiklerini göstermektedir. Burada çatlak hatasına oranla çukurlaşma hatasının daha yüksek ses değerleri görülmektedir. CF yükleme halinde yine açık bir şekilde artarken çalışma hızının artışında bu eğilim daha küçük değişimler şeklinde kendisini göstermektedir. RMS ses basıncı değerleri hem yükleme hem de çalışma Şekil 13. Düz dişli çatlak hatası için 700 rpm de yüksüz ve 3 Nm yüklü ses basınç değerleri hızı ile orantılı bir şekilde artış göstermektedir. Ortalama olarak ses değerleri yine yükleme ile artış gösterirken çalışma hızının artması ile ortalama ses seviyesinde 700 d/dk da azalma göstermiştir. Kurtosis hem çatlak hem de çukurlaşma varlığında yükleme ile genel olarak düşüş göstermiştir. Şekil 14. Düz dişli çukurlaşma hatası için 300 rpm de yüksüz ve 3 Nm Düz dişli çarklar için çatlak ve çukurlaşma hatasına ait titreşim verileri ise Şekil da verilmektedir. Şekil de ki sonuçlardan CF nin yükleme ve çalışma hızı ile arttığı görülmektedir. Şekil dan ise CF nin yükleme ile artmasına karşın çalışma hızı ile küçük bir azalmaya uğradığı görülmektedir. RMS titreşim değerleri yine yükleme ile açık bir şekilde artmakta, çalışma Şekil 15. Düz dişli çukurlaşma hatası için 700 rpm de yüksüz ve 3 Nm hızında daha az artış görülmektedir. Kurtosis, genel eğilimi ise çalışma hızının artması ile azalma yönünde olmuştur. Titreşim seviyeleri yükleme ve çalışma hızının artması ile genel itibariyle artış göstermiştir. Ortalama olarak ise oluşan titreşim seviyeleri özellikle yükleme ile artmıştır. 6

7 Şekil 16. Düz dişli çatlak hatası için 300 rpm de yüksüz ve 3 Nm yüklü titreşim ivme değerleri Şekil 17. Düz dişli çatlak hatası için 700 rpm de yüksüz ve 3 Nm yüklü titreşim ivme değerleri Şekil 18. Düz dişli pitting hatası için 300 rpm de yüksüz ve 3 Nm yüklü titreşim ivme değerleri Tablo 1, deneysel ölçümlerden elde edilen grafiklerin istatistiki verilerini göstermektedir. Burada ses basıncına ait CF, RMS, Kurtosis, ortalama ve maksimum hata Şekil 19. Düz dişli pitting hatası için 700 rpm de yüksüz ve 3 Nm yüklü titreşim ivme değerleri verileri, çalışma hızı ve yükleme şartlarına göre tablo halinde verilmiştir. Helisel dişli (diş kökünde çatlak) Helisel dişli (pitting-çukurlaşma) Düz dişli (diş kökünde çatlak) Düz dişli (pitting-çukurlaşma) 300 rpm 700 rpm 300 rpm 700 rpm 300 rpm 700 rpm 300 rpm 700 rpm RMS RMS CF CF KURT KURT HATA ORT e e HATA ORT MAX. HATA MAX. HATA TABLO 1. Ses basınç verilerinden elde edilen istatistiki sonuçlar Tablo 2 ise titreşim ivme değerlerine ait sonuçlarını içermektedir. Burada titreşim ivmesine ait CF, RMS, 7 Kurtosis, ortalama ve maksimum hata verileri, çalışma hızı ve yükleme şartlarına göre tablo halinde verilmiştir.

8 Helisel dişli (diş kökünde çatlak) Helisel dişli (pitting-çukurlaşma) Düz dişli (diş kökünde çatlak) Düz dişli (pitting-çukurlaşma) 300 rpm 700 rpm 300 rpm 700 rpm 300 rpm 700 rpm 300 rpm 700 rpm RMS RMS CF CF KURT KURT HATA ORT HATA ORT MAX. HATA MAX. HATA TABLO 2. Titreşim ölçümünden elde edilen istatistiki sonuçlar IV. Değerlendirme Tek kademeli olarak üretilen dişli çark deney sisteminden elde edilen akustik ve titreşim sinyalleri farklı çalışma hızı ve yükleme koşullarına göre düz ve helisel dişliler için ayrı ayrı incelenmiştir. Elde edilen sinyaller Hızlı Fourier Dönüşümü (Fast Fourier Transform (FFT)) aracılığıyla zaman alanından frekans alanına (spektrum) aktarılmıştır. Spektrum grafiklerinden piklerin kolayca izlenebilmesi nedeniyle zaman alanındaki veriler sunulmamıştır. Elde edilen veriler ile grafiklerden hata durumları (hatasız ve hatalı durum farkı), maksimum ve ortalama hata, RMS, CF, Kurtosis parametreleri hesaplanmıştır. Çalışmalar sonunda hata türünün helisel dişli ve düz dişlide farklı ses basıncı ve titreşim seviyeleri gösterdiği görülmüştür. Helisel dişlilerde diş kökünde oluşturulan çatlak hasarının, çukurlaşma hatasından daha yüksek genlikte ses basıncı ve titreşim oluşturduğu gözlemlenmiştir. Artan çalışma hızının ve yükleme durumunun ses basıncı ve titreşimi arttırdığı helisel dişlilerde belirgindir. Yükleme halinde çalışma hızına oranla daha yüksek tepecik oluşumu görülebilmektedir. Düz dişli çarklarda oluşturulan hasarda ise çukurlaşma hatasının çatlak hatasına oranla daha yüksek olduğu görülmüştür. 300 d/dk çalışma hızında bu pikler belirgin değildir ancak çalışma hızının artması hasarı daha belirgin göstermektedir. Düz dişlilerin teması sırasında yüzeysel temasın helisel dişliye göre fazla olması nedeniyle temas yüzeyinde oluşturulan çukurlaşma hatası düz dişlilerdeki çatlak hasarından daha yüksek tepecik oluşumuna sebep olmuştur. Ses basıncı seviyesi titreşime nazaran daha yüksektir. Yine yükleme durumunda hasarın daha belirgin pikler oluşturduğu gözlemlenmiştir. Helisel dişlilerde ses basıncı ve titreşim değerleri düz dişlilerden daha yüksek olmasına karşın çukurlaşma hasarı daha geniş yüzeysel temastan dolayı düz dişlilerde daha yüksektir. Yapılan hesaplamalar sonucu elde edilen tablo verileri incelendiği takdirde, genel sonuçlar ise şu şekildedir. Sonuçlar hatasız durum ile hatalı durum arasındaki farklar dikkate alınarak elde edilmiştir. RMS ölçümleri hasarın istatistiki verilerle incelenmesi için en uygun değişimlere sahiptir. RMS ses basıncı ölçümünde en uygun yöntemdir. Zamana göre değişen bu grafikte sinyallerin etkin değerini göstermektedir. Çalışma hızı ve yüklemenin artması ile hatanın daha yüksek olduğu ve buna orantılı bir şekilde genel eğilimin RMS değerinin artması yönünde olduğu görülmüştür. Ses basıncına ait RMS değişimi artan yükle veya hız ile titreşime oranla daha fazla gözlenmiş ve titreşime göre fark edilir düzeydedir. CF ile ilgili olarak artan yükleme durumunda yine yüksek sayısal değerler elde edilmiş çalışma hızının artmasında bu fark daha az görülmüştür. Yine yüksek CF değerlerinin ses basıncına ait sonuçlarda görülmesi akustik ile bu tepeciklerin titreşime oranla daha açık bir şekilde hasara işaret ettiğini göstermektedir. Titreşim ile CF değerleri yükleme ile yükselmektedir. Kurtosis, grafiğin basıklığı ile ilgili bir değer vermektedir. Grafiklerde oluşan ani tepe değerleri bu değerin yüksek olmasına sebep olmaktadır. Literatürde Gauss normal dağılımı 3 olarak belirtilmektedir. Titreşime ait sonuçlar genel olarak bu sınır üzerindedir ve hasar hakkında bilgi vermektedir. Bununla beraber, yine yüksek kurtosis değerleri ses basıncına ait verilerde genel olarak elde edilmiştir. Ancak, kurtosis in çalışma hızı ve yükleme ile arasında orantısal bir değişim gözlenememiştir. Grafiklerdeki hata ortalaması ve maksimum tepeciklerin oluşumu da çalışma hızı ve özellikle yüklemenin artması ile artma eğiliminde görülmüştür. Elde edilen veriler ve yapılan incelemeler akustik ölçüm tekniğinin hasarın erken algılanmasında birtakım avantajlarını ortaya koymaktadır. Ölçümlerin hasarın 8

9 olduğu noktaya yakın bir noktada ve temassız bir şekilde olması ve herhangi bir engele çarpmadan sinyallerin alınması dişli çark hasarını algılamada titreşime oranla daha etkilidir. Dişli çarklar için rulman yataklarından kaynaklanan hasarlarında titreşim grafiklerine yansıması akustik ölçüm tekniğinin daha uygun olabileceğini göstermektedir. İstatistiki sonuçlara göre ses basıncında yüksek CF, RMS ve kurtosis vb. parametrelerin elde edilmesi de akustik sonuçlarının daha çok hataya işaret ettiğini gösterebilmektedir. vibration sensors A comparative study, Sensors, 14, , Teşekkür Yazarlar, bu çalışmanın özellikle deneysel kısmının gerçekleştirilmesinde verdiği maddi destekten dolayı Erciyes Üniversitesi Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimine (FBA kodlu proje) teşekkür eder. Kaynakça [1] Eftekharnejad, B., and Mba, D. Seeded fault detection on helical gears with acoustic emission, Applied Acoustics, 70, , [2] Mba, D., Cooke, A., Roby, D. and Hewitt, G., Detection of shaftseal rubbing in large-scale power generation turbines with acoustic emissions; case study, Proceedings of Instution of Mechanical Engineers, Part A: Journal of Power and Energy. Vol. 218 (2), 71-81, [3] Metwalley, S. M., Hammad, N. and Abouel-Seoud, S. A., Vehicle gearbox fault diagnosis using noise measurements, International Journal of Energy and Environment, Vol. 2 (2), , [4] Tan, C.K. and Mba, D., Correlation between acoustic emission activity and asperity contact during meshing of spur gears under partial elastohydrodynamic lubrication, Tribology Letters, Vol. 20, (1), September [5] Tan, C.K. and Mba, D., Limitation of acoustic emission for identifying seeded defects in gearboxes, Springer Science, Journal of Nondestructive Evaluation, Vol. 24 (1), March [6] Belsak, A. and Flasker, J., Method for detecting fatigue cracks in gears, Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 46, , [7] Al-Balushi, K.R. and Samanta, B., Gear fault diagnosis using energy-based features of acoustic emission signals, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part I: Journal of Systems and Control Engineering, , [8] Tan, C.K. and Mba, D., Identification of acoustic emission source during a comparative study on diagnosis of a spur gearbox, Tribology International, 38, , [9] Combet, F., Gelman, L. and La Payne, G., Novel detection of local tooth damage in gears by the wavelet bicoherence, Mechanical Systems and Signal Processing, 26, , [10] Raja Hamzah, R.I. and Mba, D., The influence of operating condition on acoustic emission (AE) generation during meshing of helical and spur gear, Tribology International, 42, 3 14, [11] Husin, S., Mba, D. and Raja Hamzah, R.I. Viability of application of the acoustic emission (AE) technology for the process and management of maintenance in industries: defect detection, on-line condition monitoring, diagnostic and prognostic tool, Proceedings of the International Multi Conference of Engineers and Computer Scientists, Vol. III, , [12] Baydar, N. and Ball, A., Detection of gear deterioration under varying load conditions by using the instantaneous power spectrum, Mechanical Systems and Signal Processing, 14(6), , [13] Qu Y., He D., Yoon J., Hecke B.V., Bechhoefer E. and Zhu J., Gearbox tooth cut fault diagnostics using acoustic emission and 9