2.5 TONLUK 4 4 SİVİL ARAÇ ARA TRANSFER KUTUSU TASARIMI VE MUKAVEMET KONTROLÜ

Transkript

1 T.C. DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ ÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ AKİNA ÜHENDİSLİĞİ ÖLÜÜ 2.5 TONLUK 4 4 SİVİL ARAÇ ARA TRANSFER KUTUSU TASARII VE UKAVEET KONTROLÜ İTİRE PROJESİ Alimurtaza RUTCİ Projeyi Yöneten Prof. Dr. Nusret Sefa KURALAY ayıs 2012 İZİR

2 TEZ SINAV SONUÇ FORU u çalışma / /. günü toplanan jürimiz tarafından İTİRE PROJESİ olarak kabul edilmiştir. Yarıyıl içi başarı notu 100 (yüz) tam not üzerinden.. (.. ) dir. aşkan Üye Üye akina ühendisliği ölüm aşkanlığına,.. numaralı jürimiz tarafından / /. günü saat da yapılan sınavda 100 (yüz) tam not üzerinden. almıştır. aşkan Üye Üye ONAY II

3 TEŞEKKÜR itirme tezimin hazırlanması sırasında bana rehberlik eden danışmanım Prof. Dr. Nusret Sefa KURALAY a ve Dr. ehmet urat TOPAÇ a içten teşekkürlerimi sunarım. Teknik kaynak bulmamda yardımcı olup beni yönlendiren C şirketi çalışanlarına ve her konudaki yardımlarından dolayı otor ve Aktarma Organları ölüm ühendisi Sayın Nurettin GÜREL e teşekkür ederim. Her konuda bana yardımcı olan en büyük destekcim babam Alirıza RUTCİ ye ve desteğini her zaman yüreğimde hissettiğim annem Kudret RUTCİ ye, aileme ve arkadaşlarıma teşekkür ederim. Alimurtaza RUTCİ III

4 ÖZET C firmasının ürün gamına katmak istediği 2.5 tonluk 4 4 sivil araç için öngörülen motor ve mekanik vites kutusunun torkunu akslara iletecek ara transfer kutusunun tasarımı ve mukavemet kontrolleri yapılmıştır. Yapılan çalışmada öncelikle dişlilerin boyutlandırılması ve kontrolü yapılarak temel olan dişli çark mekanizmasının mukavemet analizi yapılmıştır. Ardından dişlilere etkiyen kuvvetlerin mile etkileri araştırılmış ve mil çaplarının uygunluğu kontrol edilmiştir. Transfer kutusunun yataklanması yapılarak mukavemet kontrolü bitirilmiştir. Son yapılan çalışmada teorik olarak hesaplanan dişli gerilmelerinin yazılımsal programda kontrolü yapılarak tezin sonucuna ulaşılmıştır. Dağıtıcı dişli kutusuna ait modeller SOLIDWORKS 2010 yazılımı ile oluşturulmuştur. Ardından dişlilerin ANSYS WORKENCH 12 programında etkiyen dişli kuvvetlerin neticesinde oluşan gerilmeleri kontrol edilmiştir. IV

5 İÇİNDEKİLER Sayfa İçindekiler... V Şekil Listesi....IX Tablo Listesi... VIII ÖLÜ İR DAĞITICI DİŞLİ KUTUSU 1.1 Giriş Devir Dengelemesiz Dağıtıcı Dişli Kutusu Devir Dengelemeli Dağıtıcı Dişli Kutusu... 2 ÖLÜ İKİ DAĞITICI DİŞLİ KUTUSU HESAPLANASI 2.1 Giriş Transfer Kutusu Özellikleri Dişli Hesaplamaları Helisel Dişli Çarklar İçin odül Hesabı ve Kontrolü....7 V

6 2.3.2 Dişliye Etkiyen Kuvvetler Z1 ve Z3 Dişlilerinin Hesabı odül Hesabı Dişlilerinin odül Kontrolü Z2 Dişlisinin Hesabı odül Hesabı Dişlilerinin odül Kontrolü Z4 ve Z6 Dişlilerinin Hesabı odül Hesabı Dişlilerinin odül Kontrolü Z5 ve Z6 Dişlilerinin Hesabı odül Hesabı Dişlilerinin odül Kontrolü ÖLÜ ÜÇ DİŞLİ OYUTLANDIRILASI 3.1 Dişlilerin oyutlandırılmalarında Temel Değerler Z1 ve Z3 Dişlilerinin oyutlandırılması Z2 Dişlisinin oyutlandırılması Z4 ve Z6 Dişlisinin oyutlandırılması Z5 ve Z7 Dişlilerinin oyutlandırılması Planet Dişli Grubunun oyutlandırılması Dişli oyutlandırma Hesapları. 25 VI

7 ÖLÜ DÖRT İL UKAVEET HESAPLARI Sayfa 4.1 Giriş irinci il ukavemet Hesabı İkinci il ukavemet Hesabı irinci Durum İkinci Durum Üçüncü Durum Üçüncü il ukavemet Hesabı irinci Durum İkinci Durum PTO (Yardımcı Tahrik) ve Ön Aks ili ukavemet Hesabı Arka Aks ili ukavemet Hesabı...44 ÖLÜ EŞ RULAN HESAPLARI 5.1Giriş Konik akaralı Rulman Hesabı irinci ildeki Rulmanların Hesabı İkinci ildeki Rulmanların Hesabı Üçüncü ildeki Rulmanların Hesabı PTO (Yardımcı Tahrik) ve Ön Aks ilinin Rulmanları...51 VII

8 ÖLÜ ALTI ANALİZ 6.1 Giriş Z1ve Z3 Dişlisinin Analizi Z2 Dişlisinin Analizi Z4 ve Z6 Dişlisinin Analizi Z5 ve Z7 Dişlisinin Analizi SONUÇLAR KAYNAKÇA...59 TALO LİSTESİ Tablo 1 Genişlik Faktörü Tablo 2 Hız Faktörü Tablo 3 Yük Dağılım Faktörü Tablo 4 Form Faktörü Tablo 5 Çalışma Faktörü Tablo 6 Yüzey Düzgünlük Faktörü Tablo 7 Çelik Hassasiyeti Tablo 8 Ömür Faktörü Tablo 9 Çentik Faktörü Tablo 10 Güvenirlik Faktörü VIII

9 ŞEKİL LİSTESİ Şekil 1.1 otorlu Taşıtlarda Aktarma Organları....1 Şekil 1.2 İş akinalarında Kullanılan Dağıtıcı Dişli Kutusu....2 Şekil 2.1 Ara Transfer Kutusu Kesiti Görünümü... 3 Şekil 2.2 Ara Transfer Kutusu Arka ve Ön Görünümü...3 Şekil 2.3 Transfer Kutusu Şematik Resmi.. 4 Şekil 2.4 Yol Devri Kuvvet Akış Şeması....5 Şekil 2.5 Arazi Devri Kuvvet Akış Şeması Şekil 2.6 Ağır Devir Kuvvet Akış Diyagramı....6 Şekil 2.7 Kademe Devir Oranları... 6 Şekil 2.8 Dişe Etkiyen Kuvvetler...9 Şekil 3.1 Helisel Dişli oyutları Şekil 3.2 Güneş Dişli Sistemi...25 Şekil 3 Güneş Dişli Sistemi oyutları...26 Şekil 4.1 Giriş ili 27 Şekil 4.2 Giriş ili xy Düzlemi oment Diyagramı...28 Şekil 4.3 Giriş ili xz Düzlemi oment Diyagramı IX

10 Şekil 4.4 Ara il...31 Şekil 4.5 Ara il 1.Durum xy Düzlemi oment Diyagramı Şekil 4.6 Ara il 1.Durum xz Düzlemi oment Diyagramı Şekil 4.7 Ara il 2.Durum xy Düzlemi oment Diyagramı...34 Şekil 4.8 Ara il 2.Durum xz Düzlemi oment Diyagramı...34 Şekil 4.9 Ara il 3.Durum xy Düzlemi oment Diyagramı Şekil 4.10 Ara il 3.Durum xz Düzlemi oment Diyagramı.36 Şekil 4.11 Üçüncü il...38 Şekil 4.12 Üçüncü il 1.Durum xy Düzlemi oment Diyagramı...39 Şekil Üçüncü il 1.Durum xz Düzlemi oment Diyagramı.39 Şekil 4.14 Üçüncü il 2.Durum xy Düzlemi oment Diyagramı...41 Şekil 4.15 Üçüncü il 2.Durum xz Düzlemi oment Diyagramı...41 Şekil 6.1 odelin Ansys Görünümü. 52 Şekil 6.25 Dişlinin esh Görüntüsü 53 Şekil 6.3 Dişliye Etkiyen Diş Kuvveti. 53 Şekil 6.4 Von ises Gerilmesinin Gösterimi.. 54 Şekil 6.5 Diş Dibinde Oluşan Gerilmeler. 54 X

11 Şekil 6.6 Dişlinin Toplam Deformasyonu Şekil 6.7 Dişdibi Gerilmesi Şekil 6.8 Von ises Gerilmesine Yakın akış Şekil 6.9 Dişlinin Toplam Deformasyonu Şekil 6.10 Dişlinin aruz Kaldığı Gerilme Şekil 6.11 Dişlinin Toplam Deformasyonu Şekil 6.12 Von ises Gerilmesi...58 Şekil 6.13 Toplam Deformasyon.58 XI

12 ÖLÜ ĠR DAĞITICI DĠġLĠ KUTUSU 1.1 GiriĢ otorlu taşıt aracının motoru tarafından üretilen gücün aracı yürütebilmesi, araca hareket verebilmesi için döndürücü kuvvetin yeter miktarda arttırılarak önden ya da arkadan çekişli sistemlere bağlı olarak tekerleklere kadar iletilmesi gerekir. Hareketin ve döndürücü kuvvetin momentin tekerleklere iletilmesinde aktarma organları kullanılır. Aktarma organlarının bir amaca hareketi ve momenti iletmekse diğer bir görevi de motorun oluşturduğu momenti çoğaltmaktadır. otorlu bir taşıtta, taşıtın motorundan tahrik aksına kadar gücü nakleden aktarma organları; hız dönüştürücü (kavrama), moment dönüştürücü (vites kutusu), ara transfer kutusu ve moment dağıtıcıdan (diferansiyel) meydana gelir. ġekil 1.1 otorlu TaĢıtlarda Aktarma Organları Yükü taşıyabilme ve yük altında istenilen hızlı gidebilme motorun momentine, daha doğrusu çekiş kuvvetine bağlıdır. otorun sağlayabileceği moment veya çekiş kuvveti, yapısı ile sınırlıdır. otorun istenilen bütün kuvvetleri, sonsuz sayılarda çekiş kuvvetlerini almak mümkün değildir. öyle bir motor aşıra derecede büyük olacağından pratikte yapımı olanak dışıdır. u nedenle başka yollarla momenti arttırmak zorunludur. Aktarma organlarından transmisyonlar-vites kutuları, ara transfer kutuları, diferansiyeller ve cerler, motordan alınan momenti çoğaltarak tekerliklere iletirler ve bir bakıma moment tork, çekiş değiştirici gibi çalışarak tekerliklerin daha kuvvetli dönmelerini temin ederler. 1

13 Tüm akslardan çekişli araçlarda ön ve arkada ayrı ayrı iki diferansiyel olmasının yanında gücü bu iki aksa dağıtacak bir transfer kutusu da gereklidir. Dağıtıcı dişli kutusu, basit anlamda düşünülecek olunursa, diferansiyelin üstlendiği güç dağıtma ve devir dengeleme görevlerini üstlenmiş olur. Genellikle arazide ya da ağır iş makinalarında kullanılmakla beraber bazı ticari olmayan binek araçlarda da kullanılmaktadır. Görevi sürüş momentini eşit olarak veya belli bir oranda ön ve arka aksa iletmektir. ġekil 1.2 ĠĢ akinalarında Kullanılan Dağıtıcı DiĢli Kutusu 1.2 Devir Dengelemesiz Dağıtıcı DiĢli Kutusu Dişli kutularından ön aks tahrikinin devre dışı bırakılması durumunda ön mafsallı mil boşa döner. u miller ön tekerlekler tarafından diferansiyel ve aks tahriki üzerinden döndürülmektedir. Devreye alınmış bir ön aks tarafında her iki mafsallı mil dağıtıcı dişli kutusu aracılığı ile sabit olarak birbirine bağlıdır. Aynı devir sayılarıyla döner ve ön ve arka aksa aynı tahrik momentini iletir. Viraj hareketinde gerekli devir sayısı dengelemesi lastik tekerleğin kayması yardımı ile yapılır. Virajda bu tarz dişli kutusunda ön aks tahrikinin mutlaka kapatılması gerekir aksı halde tahrik tekerleklerine kadara hareket ileten iletim organları aşırı zorlanır ve lastik aşıntısı fazlalaşır. Direksiyon emniyeti de olumsuz etkilenir. 1.3 Devir Dengelemeli Dağıtıcı DiĢli Kutusu u tip dişli kutuları virajda da dört tekerlekten tahrike imkân verir. Virajda ön ve arka tekerlekler arasında oluşan devir sayısı farkını dengelerler. Simetrik olmayan diferansiyelleridir. Aks diferansiyellerinden farklı olarak gelen momenti eşit olmayan şekilde millere yönlendirir. Diğer bir görevi gelen tahrik momentini belli bir konstrüktif oran dahilinde millere nakletmektir. 2

14 ÖLÜ ĠKĠ DAĞITICI DĠġLĠ KUTUSUNUN HESAPLANASI 2.1 GiriĢ Öngörülen dağıtıcı dişli kutuları içerisinde ihtiyaçlara en uygun yanıtı vereceği düşünülen ara transfer kutusu örneği şekilde verilmiştir. Şekil 2.1 Ara Transfer Kutusu Kesiti Görünümü Şekil 2.2 Ara Transfer Kutusu Arka ve Ön Görünümü 3

15 2.2 Transfer Kutusu Özellikleri Ara transfer kutusu 2,5 ton 4 4 sivil araç yapımında kullanılacaktır. Ara transfer kutusunun 3 kademeli olması öngörülmüştür. irinci kademe yol devri olarak adlandırılmış ve çevrim oranı 1:1 olarak belirlenmiştir. Ara transfer kutusuna giren moment aynı kalarak akslara iletilecektir. İkinci kademe ise arazi devri olarak adlandırılmaktadır ve 2,45:1 çevrim oranına sahiptir. Üçüncü kademe ise ağır devir olarak adlandırılmakta ve 8,5:1 çevrim oranına sahiptir. Vites kutusundan çıkan maksimum tork değerinin 3010 Nm olduğu düşünülürse ara transfer kutusundan üçüncü kademe çevrimi için çıkış devrinin ne derece büyüdüğünü görebiliriz. Şekil 2.3 Transfer Kutusu Şematik Resmi Giriş milinden gelen momentimiz dişli çarkların diş sayısına bağlı olarak bir çevrim oranı elde etmekte ve momenti iletmektedir. 20/17 oranında diş sayısına sahip helisel dişliler de iletim olduğundan ara mil bu oranda büyüyecek momentle burulmaya zorlanacaktır Nm lik burulmaya uğrayacaktır. u moment giriş ve çıkış milleri 17 arasında 1/1 oranında moment aktarımı istendiği durumda düşük kademe dişlisi ile çıkış miline iletilir. u dişli ile çıkış mili dişlisi arasında 17/20 oranlı diş sayısı oranı vardır. u yüzden moment tekrar 3010 Nm ye düşer. Ve yol kademesi bu şekilde elde edilir. irinci kademe yol çevrimi i 1 1olarak hesaplanır

16 irinci kademede üçüncü mil üzerinde bulunan kavrama nötr halde iken sağa çekilerek boşta dönen dişliyi kavrar ve kuvvet iletimini sağlar. Şekil 2.4 Yol Devri Kuvvet Akış Şeması Aracımızın yol kademesinde değil de arazi kademesinde seyir yapması isteniyorsa yani momentin 2,45:1 lık çevrim oranıyla iletilmek istenmesi durumunda ikinci kademe dişlisi kullanılır. Ara milin ikinci kademe dişlisi ile çıkış milinin ikinci kademe dişlisi arasında 25/12 oranında diş sayısına sahip helisel dişli iletimi vardır. Çıkış miline moment giriş momentinden 2,45 kat daha fazla iletilmiş olur. Güç değişmeyeceği için moment artığından devir sayısında o oranda azalma olur. Araç yavaş hareket eder ama akslara iletilen kuvvet fazlalaşır. u durumda çıkış miline iletilen moment kademe yol çevrimi i olarak hesaplanır Nm dir. İkinci 12 Şekil 2.5 Arazi Devri Kuvvet Akış Şeması 5

17 C öngördüğü tasarımda 8,5:1 oranında ağır devri sayısı olarak adlandırdığı çevrim oranına ulaşmak için güneş-dişli sistemi kullanmıştır. Güneş dişli sistemlerinde güneş dişli tahrik edilir ve iç dişli sabit tutulursa bu durumda planet taşıyıcı ve buna bağlı çıkış mili güneş dişli ile aynı dönüş yönünde dönmektedir. Uydu dişliler sabitlenmiş iç dişli içinde dönmektedir. u şekilde en büyük çevrim oranına ulaşılırken, çıkış mili giriş miline göre oldukça yavaş dönmektedir. Güneş dişli sayısı: 23 Uydu dişli sayısı: 17 Yörünge (iç) dişli sayısı: 57 Verilen dişli sayıları söz konusu olduğunda çevrim oranı ağır devir olarak nitelendirilen 8,5:1 oranına ulaşacaktır. Güneş dişli sisteminin çevrim oranını hesaplayacak olursak i güneş z iç olarak bulunur ve üçüncü kademe çevrimi z güneş 23 i olarak hesaplanır. Şekil 2.6 Ağır Devir Kuvvet Akış Diyagramı Şekil 2.7 Kademe Devir Oranları 6

18 2.3 DiĢli Hesaplamaları Hesaplamalara öncelikle dişlilerden başlanmıştır. Dişlilerin malzemesi sementasyon çeliklerinden seçilir. Yapılan ön çalışmalarda görülmüştür ki dişlilerin dayanımı 16nCr5, 20nCr5 ve 18CrNi5 olmak üzere üç farklı sementasyon çeliğiyle elde edilmiştir. Z1ve Z3 helisel dişlileri 16nCr5; Z2, Z5 ve Z7 helisel dişlileri yapılan hesaplarda 20nCr5; Z4 ve Z6 helisel dişlilerinde ise 18CrNi5 malzemesi kullanıldığında yapılan hesaplamalarda mukavemet açısından uygun olduğu görülmüştür. Giriş mili ile çıkış mili arasındaki düşey mesafe 240 mm istenmektedir. u yüzden ara mili bu şarta sağlayabilmek için düşey eksende diğer iki mille yaklaşık 0 26 yapacak şekilde öngörülmüştür. Açı değerleri ile oynandığında görülüyor ki modül değişmekte ve buna bağlı olarak da yataklara gelen kuvvet değişkenlik göstermektedir Helisel DiĢli Çarklar Ġçin odül Hesabı ve Kontrolü b m olarak düşünülürse; m n 2 m cos K K K K b1 n 3 * 0 f 1 0 v m m z1 emn b d olarak düşünülürse de d 01 2 m cos K K K K b1 2 n 3 2 * 0 f 1 0 v m d z1 emn şeklinde ifade edilir. Genişlik Faktörü ; d veya işleme kabiliyetini etkiler. Teorik olarak m dişli çarkın yük taşıma kabiliyetini, yük dağılımını ve d veya genişliği (b) artıkça dişli çarkın yük taşıma kabiliyeti artar. m ve buna bağlı olarak dişlinin Hız Faktörü ; K v genellikle taksimat ve profil hatalarına, çevre hızına, dönen sistemlerin rijitliğine, birim genişliğe gelen kuvvete ve dişli rijitliğine bağlı bir değerdir. Yük Dağılım Faktörü ; Km millerin rijitliğine ve dişlerin işleme doğruluğuna bağlı bir değerdir. alzeme sertliğine ve kalitesine bağlı oluşan diyagramlardan elde edilir. 7

19 Çalışma Faktörü ; K 0, güç kaynağı ve iş makinasının cinsine bağlı olarak değişen bir değerdir. Form Faktörü ; K f 1, diş sayısına ve profil ötelemesine bağlı diyagramdan alınır. Dişli Çark ukavemet Sınırı ;, standart deney çubuğundan elde edilen sürekli * D mukavemet sınırının dişli çarka ait çeşitli faktörlerle yorumlanması sonucu elde edilen değerdir. K K K K K şeklinde ifade edilir. * Y D R L Z D KÇ Sürekli mukavemet sınırı ; D, yapılan deneyler sonucu Wöhler yorulma eğrisinden yorumlanarak deneylere göre elde edilen mukavemet değeridir. Yüzey düzgünlüğü faktörü ; K Y, deneysel elde edilmiş diyagramlardan dişlinin taşlanma ve tıraşlanma şekline bağlı olarak okunur. üyüklük faktörü ; K,kesin bir kuralı olmamakla beraber modülün 5 mm küçük olduğu durumlar için 1; büyük olduğu durumlar için 0.85 alınması önerilir. Çentik faktörü ; K Ç, diş tabanının dişli gövdesine kavuştuğu geçiş yerinde meydana gelen gerilme yığılmalarını göz önüne alan bir faktördür. Güvenirlik faktörü ; K R malzemenin sürekli mukavemet sınırlarının geniş bir dağılım gösterdiği belirterek ortaya çıkan bir değerdir. Ömür faktörü ; bir değişkendir. K L,sonsuz ömür için gerekli olan yük tekrarlama değeri için geçerli olan Zorlama faktörü ; K,tam değişken zorlanma şekli yani sık sık yön değiştiren dişliler için geçerli bir faktördür. Z 8

20 Yapılan mukavemet hesapları sonucu ortaya çıkan modüllerin kontrol hesabı yapılması gerekmektir. Kontrol hesabı aşağıda verilen hesap işlemine göre yapılır. cos 2 b mn K K z * 1 d PHemn K K K K K2 KV K0 K 1 E İ K E, malzeme faktörü K,yuvarlanma noktası faktörü K,çevrim oranı faktörü İ alzemenin rinell Sertliği (H) 3500 Pa değerinden küçükse yorulma aşınması olur. u durumda dişli boyutlandırması yüzey basıncını hesabına göre yapılmalıdır. rinell Sertliği (H) değeri 3500 Pa değerinin üzerinde ise kırılma ön planda olacağından mukavemet hesabına göre boyutlandırma yapılır. Yapılan etüd çalışmasında malzemelerimizi yukarıda belirtildiği şekilde sementasyon çeliklerinden seçtiğimizde görülür ki bu malzemelerin H değerlerinin sınır değerden yüksektir. O halde dişlilerimizin boyutlandırılmasını mukavemet hesabına göre yaparken, kontrolü yüzey basıncına göre yapacağız DiĢliye Etkiyen Kuvvetler Diş kuvveti olarak etkiyen kavrama doğrusu üzerindedir. F n kuvveti, helisel dişlilerde normal kesit içinde olup, F n kuvveti kesitlerde bileşenlerine ayrılarak dişe teğetsel kuvvet F t, radyal kuvvet F r ve eksenel kuvvet F a olarak etkirler. Şekil 2.8 Dişe Etkiyen Kuvvetler 9

21 Dişliye gelen teğetsel kuvvet burulma momentinin bölüm dairesi çapında oluşturduğu kuvveti gösterirken, radyal kuvvet diş kuvvetinin dişli merkezine oluşturduğu kuvveti ifade ederken eksenel kuvvet ise dişli çarkımızın helisel olmasından ötürü kavrama açısının bölüm dairesi üzerinde oluşturduğu açı olarak alınır. Teğetsel kuvvet ; F t 2 b d 0 tann0 Radyal kuvvet ; Fr Ft cos 0 Eksenel kuvvet ; Fa Ft tan 0 Helisel dişlilerde çalışma sırasında meydana gelen kuvvetlerin yataklara gelen etkileri mekanik ilkelere göre tayin edilir. Ayrıca dikkat edilmesi gereken bir hususta şudur ki mil üzerinde iki helisel dişli bulundu durumlarda dişlilerin diş yönü öyle bir olmalıdır ki eksenel kuvvetler aksi yönde tesir etsin. unun için her iki dişlinin diş yönleri ayrı olmalıdır. 2.4 Z1 ve Z3 Dişlilerinin Hesabı odül Hesabı Z1 ve Z3 dişlileri aynı özellik ve boyutlara sahip dişliler olduğundan hesaplamalar iki dişliyi de kapsayacaktır. Öngörülen çalışmada kullanılmak istenen modülümüz 6.5 ve diş sayılarımız 17 dir. Kullanacağımız malzeme 16nCr5 olduğundan ve H sertlik değeri gereği dişlilerimizin boyutlandırılmasını mukavemet hesabına göre yaparken, kontrolü yüzey basıncına göre yapacağız. urulma momenti = danmm Genişlik faktörü = 1,2 (Cetvel 22.4 ) Diş sayısı = 17 Helis açısı = 20 0 Form faktörü = 2,05 (Şekil 22.57) Hız faktörü = 1,6 (Cetvel 22.5 / Şekil22.56 ) 10

22 Yük Dağılım faktörü = 1,1 (Cetvel 22.6 ) Çalışma faktörü = 1.5 (Cetvel 22.8) Yüzey Düzgünlük faktörü = 0.78 (Şekil 22.59) üyüklük faktörü = 0.85 Çentik faktörü = 1.3 (Şekil / Şekil 22.62) Güvenirlik faktörü = 1 (Cetvel 22.9) Ömür faktörü = 1.2 (Cetvel 22.10) Zorlama faktörü = 1.4 Sürekli mukavemet sınırı = 60 dan/mm 2 bulunmuştur.) (malzeme tablosundan 16nCr5 için Güvenlik katsayısı = 1.4 alınır ve görülür ki güvenlik katsayısı 1,2 standart değerinden biyik olduğundan hesaplarımız güvenirlik sınırının üstündedir. K K K K K dişli çark mukavemeti bulunması gerekir. * Y D R L Z D KÇ D * 0,78 0,85 1 1,2 1, ,4 dan/mm 2 1,3 * * D emn olduğundan s * 51,4 emn 36,72 dan/mm 2 olarak bulunur. 1,4 b d d 01 için modül alınırsa ; 2 m cos K K K K b1 2 n 3 2 * 0 f 1 0 v m d z1 emn alınır ve elde edilen veriler yerine konursa, , 72 2 m 3 n cos 20 2, ,1 1, 6 6, 48 2 olduğu görülür. Standart modül tablosundan m n =6.5 elde edilir. 11

23 2.4.2 DiĢlilerinin odül Kontrolü alzeme faktörü = 85.7 (dan/mm 2 ) 0.5 Yuvarlanma Noktası faktörü = 1.25 Çevrim Oranı faktörü = 1.36 Ömür faktörü (asınç) = 1.1 ukavemet sınırı = dan/mm 2 Yüzey asıncı mukavemeti = 182 dan/mm 2 K K K K K1 85,7 1,36 1,5 174,8 1 E İ K K K K K2 1,6 1,5 1,1 2,64 2 V 0 cos 2 b mn K K z * 1 d PHemn m n cos ,8 2 2,64 6, olarak hesaplandığında görülür ki yapılan öngörüler sonucunda çıkan sonuçlar dişlimizin mukavim olduğunun göstergesidir. 2.5 Z2 Dişlisinin Hesabı odül Hesabı Z2 dişlisi ara milde bulunan ve yol vitesi durumunda zorlanan 20 diş sayısına sahip helisel dişli çarktır. Öngörülen çalışmada kullanılmak istenen modülümüz 6.5 tur. Kullanacağımız malzeme 16nCr5 olduğundan ve H sertlik değeri gereği dişlilerimizin boyutlandırılmasını mukavemet hesabına göre yaparken, kontrolü yüzey basıncına göre yapacağız. urulma momenti = danmm Genişlik faktörü = 1,2 (Cetvel 22.4 ) Diş sayısı = 20 12

24 Helis açısı = 20 0 Form faktörü = 2,05 (Şekil 22.57) Hız faktörü = 2 (Cetvel 22.5 / Şekil22.56 ) Yük Dağılım faktörü = 1,1 (Cetvel 22.6 ) Çalışma faktörü = 1,5 (Cetvel 22.8) Yüzey Düzgünlük faktörü = 0,78 (Şekil 22.59) üyüklük faktörü = 0.85 Çentik faktörü = 1,2 (Şekil / Şekil 22.62) Güvenirlik faktörü = 1 (Cetvel 22.9) Ömür faktörü = 1,2 (Cetvel 22.10) Zorlama faktörü = 1,4 Sürekli mukavemet sınırı = 60 dan/mm 2 bulunmuştur.) (malzeme tablosundan 20nCr5 için Güvenlik katsayısı = 1,2 alınır ve görülür ki güvenlik katsayısı 1,2 standart değerinden biyik olduğundan hesaplarımız güvenirlik sınırındadır. K K K K K dişli çark mukavemeti bulunması gerekir. * Y D R L Z D KÇ D * 0,78 0,85 1 1,2 1, ,7 dan/mm 2 1,2 * * D * 55,7 emn olduğundan emn 46,4 dan/mm 2 olarak bulunur. s

25 b d d 01 için modül alınırsa ; 2 m cos K K K K b1 2 n 3 2 * 0 f 1 0 v m d z1 emn alınır ve elde edilen veriler yerine konursa, , 4 2 m 3 n cos 20 2, 05 21,11,5 5, 74 2 olduğu görülür. Standart modül tablosundan m n =6.5 elde edilir DiĢlilerin odül Kontrolü alzeme faktörü = 85.7 (dan/mm 2 ) 0.5 Yuvarlanma Noktası faktörü = 1.5 Çevrim Oranı faktörü = 1.36 Ömür faktörü (asınç) = 1.1 ukavemet sınırı = dan/mm 2 Yüzey asıncı mukavemeti = 182 dan/mm 2 K K K K K1 85,7 1,36 1,5 174,8 1 E İ K K K K K2 21,11,5 3,3 2 V 0 cos 2 b mn K K z * 1 d PHemn m n cos ,8 3,3 6, , 6 olarak hesaplandığında görülür ki yapılan öngörüler sonucunda çıkan sonuçlar dişlimizin mukavim olduğunun göstergesidir. 14

26 2.6 Z4 ve Z6 DiĢlilerinin Hesabı odül Hesabı Z4 ve Z6 dişlileri aynı özellik ve boyutlara sahip dişliler olduğundan hesaplamalar iki dişliyi de kapsayacaktır. Öngörülen çalışmada kullanılmak istenen modülümüz 6.5 ve diş sayılarımız 12 dir. Kullanacağımız malzeme 18CrNi5 olduğundan ve H sertlik değeri gereği dişlilerimizin boyutlandırılmasını mukavemet hesabına göre yaparken, kontrolü yüzey basıncına göre yapacağız. urulma momenti = danmm Genişlik faktörü = 18 (Cetvel 22.4 ) Diş sayısı = 12 Helis açısı = 20 0 Form faktörü = 1,9 (Şekil 22.57) Hız faktörü = 1,58 (Cetvel 22.5 / Şekil22.56 ) Yük Dağılım faktörü = 1,1 (Cetvel 22.6 ) Çalışma faktörü = 1,5 (Cetvel 22.8) Yüzey Düzgünlük faktörü = 0,78 (Şekil 22.59) üyüklük faktörü = 0.85 Çentik faktörü = 1,2 (Şekil / Şekil 22.62) Güvenirlik faktörü = 1 (Cetvel 22.9) Ömür faktörü = 1,1 (Cetvel 22.10) Zorlama faktörü = 1.4 Sürekli mukavemet sınırı = 80 dan/mm 2 (malzeme tablosundan 18CrNi5 için bulunmuştur.) Güvenlik katsayısı = 1.2 alınır ve görülür ki güvenlik katsayısı 1,2 standart değerinden biyik olduğundan hesaplarımız güvenirlik sınırındadır. 15

27 K K K K K dişli çark mukavemeti bulunması gerekir. * Y D R L Z D KÇ D * 0, dan/mm * * D emn olduğundan s * 68 emn 56,7 dan/mm 2 olarak bulunur. 1,2 b m m n için modül alınırsa ; 2 m cos K K K K b1 n 3 * 0 f 1 0 v m m z1 emn alınır ve elde edilen veriler yerine konursa, , 7 m 3 n tablosundan m n =6.5 elde edilir. cos 20 1,9 1,5 1,1 1,58 6, 45 olduğu görülür. Standart modül odül Kontrolü alzeme faktörü = 73.2 (dan/mm 2 ) 0.5 Yuvarlanma Noktası faktörü = 1.2 Çevrim Oranı faktörü = 1.2 Ömür faktörü (asınç) = 1.1 ukavemet sınırı = 215,6 dan/mm 2 Yüzey asıncı mukavemeti = 196. dan/mm 2 K K K K K1 73,2 1,2 1,2 105,5 1 E İ K K K K K2 1,56 11,5 2,34 2 V 0 16

28 cos 2 b mn K K z * 1 d PHemn m n cos ,5 2,34 2 6,48 olarak hesaplandığında görülür ki , 6 yapılan öngörüler sonucunda çıkan sonuçlar dişlimizin mukavim olduğunun göstergesidir. 2.7 Z5 ve Z7 DiĢlilerinin Hesabı odül Hesabı Z5 ve Z7 dişlileri aynı özellik ve boyutlara sahip dişliler olduğundan hesaplamalar iki dişliyi de kapsayacaktır. Öngörülen çalışmada kullanılmak istenen modülümüz 6.5 ve diş sayılarımız 25 dir. Kullanacağımız malzeme 20nCr5 olduğundan ve H sertlik değeri gereği dişlilerimizin boyutlandırılmasını mukavemet hesabına göre yaparken, kontrolü yüzey basıncına göre yapacağız. urulma momenti = danmm Genişlik faktörü = 18 (Cetvel 22.4 ) Diş sayısı = 25 Helis açısı = 20 0 Form faktörü = 1,9 (Şekil 22.57) Hız faktörü = 1,7 (Cetvel 22.5 / Şekil22.56 ) Yük Dağılım faktörü = 1,1 (Cetvel 22.6 ) Çalışma faktörü = 1,5 (Cetvel 22.8) Yüzey Düzgünlük faktörü = 0,78 (Şekil 22.59) üyüklük faktörü = 0.85 Çentik faktörü = 1.2 (Şekil / Şekil 22.62) Güvenirlik faktörü = 1 (Cetvel 22.9) 17

29 Ömür faktörü = 1.2 (Cetvel 22.10) Zorlama faktörü = 1.6 Sürekli mukavemet sınırı = 70 dan/mm 2 bulunmuştur.) (malzeme tablosundan 20nCr5 için K K K K K dişli çark mukavemeti bulunması gerekir. * Y D R L Z D KÇ D * 0,78 0,85 1 1,2 1, ,26 dan/mm * * D emn olduğundan s * 74, 26 emn 61,88 dan/mm 2 olarak bulunur. 1,2 b m m n 2 m cos K K K K b1 n 3 * 0 f 1 0 v m m z1 emn alınır ve elde edilen veriler yerine konursa ,88 m 3 n cos 20 1,9 1,5 1, 7 1, olduğu görülür. Standart modül tablosundan m n =6.5 elde edilir odül Kontrolü alzeme faktörü = 73.2 (dan/mm 2 ) 0.5 Yuvarlanma Noktası faktörü = 1,2 Çevrim Oranı faktörü = 1,2 Ömür faktörü (asınç) = 1 ukavemet sınırı = dan/mm 2 Yüzey asıncı mukavemeti = 182 dan/mm 2 18

30 K K K K K1 73,2 1,2 1,2 105,4 1 E İ K K K K K2 1,7 1,1 1,5 2,8 2 V 0 cos 2 b mn K K z * 1 d PHemn m n cos ,4 2,8 5, ,3 olarak hesaplandığında görülür ki yapılan öngörüler sonucunda çıkan sonuçlar dişlimizin mukavim olduğunun göstergesidir. ÖLÜ ÜÇ DİŞLİ OYUTLANDIRASI 3.1 DiĢlilerin oyutlandırılmalarında Temel Değerler Dişlilerimiz helisel dişlidir. oyutlandırma yapılırken standartlara uygun olması istenecektir. Küçük diş sayılarında alttan kesme durumuna dikkat edilecek ve eksen aralığının belirlenmesinde öteleme yapılacaktır. Dişlilerin helis açısı ( 0 ) 20 0 alınacak ayrıca normal kesitte kavrama açısı da( n0 ) standart olarak 20 0 alınacaktır. Şekil 3.1 Helisel Dişli oyutları 19

31 Diş Sayısı (z) d z m 0 a Alın odülü ( m ) ; Normal odül ( m ) ; a n m m a n mn cos tn0 0 m n ölüm Dairesi Çapı ( d 0 ) ; d0 z cos Dişbaşı Dairesi Çapı ( d ) ; db d0 2 mn(1 x1) b Taban Dairesi Çapı ( d ) ; dt d0 2.5 mn(1.25 x1) t 0 Normal Kavrama Açısı ( n0 ) ; DIN 867 ile tespit edilmiştir. Alın Kavrama Açısı ( a0 ) ; tan a0 tan cos n0 0 Aks Aralığı ( a 0 ) ; a 0 mn z z cos Ötelemeler Toplamı ( x 1 x 2 ) ; eva ev0 x1 x2 ( z1 z2) 2 tan n0 x1 ve x 2 değerlerinden herhangi biri bilinmiyorsa başlangıç kabulü aşağıdaki formülle hesaplanır. Ya da öteleme faktörü diyagramından seçilir. x1 x2 i12 1 x1 i 1 i 1 (0.4 z ) ulaşılır formülünden alınarak her bir dişlideki öteleme faktörlerine Evolvent geometrisi gereği evolut açı değerlerine şu şekilde ulaşılabilir. ev tan z Eşdeğer Diş Sayısı ( z n ) ; zn 3 cos 0 20

32 3.2. Z1 ve Z3 DiĢlilerinin oyutlandırılması Diş Sayısı (z) = 17 Alın odülü ( m ) = Normal odül ( m ) = 6.5 a n ölüm Dairesi Çapı ( d 0 ) = Dişbaşı Dairesi Çapı ( d ) = Taban Dairesi Çapı ( d ) = t b Helis Açısı ( 0 ) = 20 0 Normal Kesit Kavrama Açısı ( n0 ) = 20 0 Alın Kesit Kavrama Açısı ( a0 ) = Diş Genişliği (b ) = 55 İki Dişli Eksen Aralığı ( a 0 ) = Profil Kaydırma Faktörü ( x 1 ) = Alın Diş Adımı ( t a0 ) = Normal Diş Adımı ( t n0 ) = Eşdeğer Diş Sayısı ( z n ) = Normal Kesitte ölüm Dairesi Üzerinde Diş Kalınlığı ( s n0 ) = 13 Alın Kesitte ölüm Dairesi Üzerinde Diş Kalınlığı ( s a0 ) = Karşılık Dişlisi = Z2 (20 diş sayısına sahip) 21

33 3.3. Z2 DiĢlisinin oyutlandırılması Diş Sayısı (z) = 20 Alın odülü ( m ) = Normal odül ( m ) = 6.5 a n ölüm Dairesi Çapı ( d 0 ) = Dişbaşı Dairesi Çapı ( d ) = Taban Dairesi Çapı ( d ) = t b Helis Açısı ( 0 ) = 20 0 Normal Kesit Kavrama Açısı ( n0 ) = 20 0 Alın Kesit Kavrama Açısı ( a0 ) = Diş Genişliği ( b ) = 55 İki Dişli Eksen Aralığı ( a 0 ) = Profil Kaydırma Faktörü ( x 1 ) = Alın Diş Adımı ( t a0 ) = Normal Diş Adımı ( t n0 ) = Eşdeğer Diş Sayısı ( z n ) = Normal Kesitte ölüm Dairesi Üzerinde Diş Kalınlığı ( s n0 ) = Alın Kesitte ölüm Dairesi Üzerinde Diş Kalınlığı ( s a0 ) = Karşılık Dişlisi = Z1/Z3 (17 diş sayısına sahip) 22

34 3.4 Z4 ve Z6 DiĢlilerinin oyutlandırılması Diş Sayısı (z) = 12 Alın odülü ( m ) = Normal odül ( m ) = 6.5 a n ölüm Dairesi Çapı ( d 0 ) = Dişbaşı Dairesi Çapı ( d ) = Taban Dairesi Çapı ( d ) = t b Helis Açısı ( 0 ) = 20 0 Normal Kesit Kavrama Açısı ( n0 ) = 20 0 Alın Kesit Kavrama Açısı ( a0 ) = Diş Genişliği ( b ) = 55 İki Dişli Eksen Aralığı ( a 0 ) = Profil Kaydırma Faktörü ( x 1 ) = Alın Diş Adımı ( t a0 ) = Normal Diş Adımı ( t n0 ) = Eşdeğer Diş Sayısı ( z n ) = Normal Kesitte ölüm Dairesi Üzerinde Diş Kalınlığı ( s n0 ) = Alın Kesitte ölüm Dairesi Üzerinde Diş Kalınlığı ( s a0 ) = Karşılık Dişlisi = Z5/Z7 (25 diş sayısına sahip) 23

35 3.5 Z5 ve Z7 DiĢlilerinin oyutlandırılması Diş Sayısı (z) = 25 Alın odülü ( m ) = Normal odül ( m ) = 6.5 a n ölüm Dairesi Çapı ( d 0 ) = Dişbaşı Dairesi Çapı ( d ) = Taban Dairesi Çapı ( d ) = t b Helis Açısı ( 0 ) = 20 0 Normal Kesit Kavrama Açısı ( n0 ) = 20 0 Alın Kesit Kavrama Açısı ( a0 ) = Diş Genişliği ( b ) = 55 İki Dişli Eksen Aralığı ( a 0 ) = Profil Kaydırma Faktörü ( x 1 ) = Alın Diş Adımı ( t a0 ) = Normal Diş Adımı ( t n0 ) = Eşdeğer Diş Sayısı ( z n ) = Normal Kesitte ölüm Dairesi Üzerinde Diş Kalınlığı ( s n0 ) = Alın Kesitte ölüm Dairesi Üzerinde Diş Kalınlığı ( s a0 ) = Karşılık Dişlisi = Z4/Z6 (12 diş sayısına sahip) 24

36 3.6 Planet DiĢli Grubunun oyutlandırılması Planet dişli grubunun hesabında düz alın dişli hesabı kullanılacaktır. Tasarım itibari ile planet dişliler bir noktadan güneş dişliyle temas halinde olurken diğer bir noktadan yörünge dişliyle temas halindedir. Planet taşıyıcıdan gelen kuvvet yörünge ve güneş dişliye yarı yarıya dağıtılır. Hesabımızda güneş dişli ile planet dişliler arasındaki kuvvet iletiminin sanki normal alın dişli çiftinde moment iletiminden kaynaklanan kuvvet iletimi olduğu düşünülmüş ve hesaplamalar bu kuvvetin yarattığı momente göre yapılmıştır. alzememiz 20nCr5 olarak seçildikten sonra modül değerimizin 3.5 değerde uygun olduğu görülmüştür. Güneş uydu sisteminden alacağımız çevrim oranımızın da belli olmasından ötürü yapılan ön çalışmalarda ve hesaplamalarda güneş dişlinin 23, iç dişlinin 57 ve uyduların da 17 diş sayılarına sahip olması gerektiği hesaplanmıştır. Şekil 3.2 Güneş Dişli Sistemi DiĢli oyutlandırma Hesapları Taksimat ( t 0 ) ; t 0 m ölüm Dairesi Çapı ( d 0 ) ; d0 z m Temel Dairesi Çapı ( d ) ; d d0 cos g g Dişbaşı Dairesi Çapı ( d ) ; d d0 (2 m) b b 25

37 Dişdibi Dairesi Çapı ( d ) ; d d0 (2 h ) d Takım Dişbaşı Yüksekliği ( h kw ) ; hkw m Diş Yüksekliği ( h z ) ; hz m Dişbaşı Yüksekliği ( h ko ) ; hko d m kw Kavrama Taksimatı ( t e ) ; ölüm Dairesi Diş Kalınlığı ( s 0 ) ; t m cos e t0 s0 2 Şekil 3 Güneş Dişli Sistemi oyutları 26

38 ÖLÜ DÖRT İL UKAVEET HESAPLAALARI 4.1 Giriş Dişlilere etkiyen kuvvetler milde zorlanmaya sebep olacaktır. Yapılacak olan hesaplamalarda milde meydana gelen burulma ve dönme momenti sonucunda oluşacak olan gerilmeleri maksimum biçim değiştirme enerjisi varsayımına göre mukavemet kontrolleri yapılarak malzemenin gelen kuvvetlere mukavim olup olmadığı kontrol edilecektir. unun için millere gelen kuvvetlere göre milde oluşacak en büyük eğilme momentini bulmak için moment diyagramlarından yararlanılacak ve hesaplamalar bu doğrultuda devam edecektir. 4.2 irinci il ukavemet Hesabı ilimiz sadece 17 diş sayısına sahip helisel pinyonu taşımaktadır. Öncelikle dişimize etkiyen kuvvetleri bulalım. Teğetsel kuvvet ; F t 2 b d 0 tann0 Radyal kuvvet ; Fr Ft cos Eksenel kuvvet ; Fa Ft tan 0 0 Eşitlikleri ile bulunur ve kuvvet diyagramında gösterilir ardından yapılan hesaplamalar sonucunda moment diyagramı çizilir. ileşke eğilme momenti ve burulma momenti hesaplanır. Şekil 4.1 Giriş ili 27

39 F t N ; Fty cos N; F sin N tz tan 20 Fr N ; Fry sin N; cos 20 F cos N rz F tan N a Şekil 4.2 Giriş ili xy Düzlemi oment Diyagramı xy düzlemi için ; 0 A N y Fy 0 y N bulunur ve moment diyagramı çizildiğinde exy 1250 Nm bulunur. 28

40 Şekil 4.3 Giriş ili xz Düzlemi oment Diyagramı xz düzlemi için ; 0 Az N ve eksenel kuvvet de F x N bulunur. Fz 0 z N bulunur ve moment diyagramı çizildiğinde exz 1740 Nm bulunur. ilde meydana gelen bileşke eğilme momentini ve burulma momentini hesaplarız. e e ; 2 2 E xy xz d F t E Nm Nm hesaplanır

41 aksimum biçim enerjisi varsayımı kuramı kullanılarak hesaplama yapılacaktır. * 2 2 D E 32 e 3 emn ; e 3 s W d E 16 ; 3 Wp d alzemenin emniyetli mukavemet sınırı bulunurken yüzey düzgünlüğü faktörü, büyüklük faktörü ve çentik faktörleri dikkate alınması gerekir. Unutulmamalıdır ki malzemenin akma mukavemetine kadar güvenliği söz konusudur. s * D s AK emn eşitliği mukavemet kontrolünde yeterli olacaktır. E e 3 174,5 Pa W ,5 Pa W 50 p , , 5 274, 7 Pa bulunmuştur. Kullanılan malzemenin kataloğundan bakıldığı taktirde malzememizin yani 30CrNio8 malzemenin uygun olduğu görülmüştür. 4.3 Ġkinci il ukavemet Hesabı ilimizde 3 adet dişli mevcuttur. Dişliler hiçbir kademe aynı anda zorlanmamaktadırlar. undan dolayıdır ki 2.milin hesabında 3 farklı durum incelenecektir. 1.durumda sadece Z2 dişlisi mili zorlamaktadır. Dişlinin diş sayısı 20 dir ve birinci dişlinin çarkı niteliğindedir. 2.durumda 2.kademe için 12 diş sayısına sahip dişli Z4, 25 diş sayısına sahip dişli Z5 in pinyonu olarak zorlanmakla birlikte mili de 20 diş sayısına sahip Z2 dişlisiyle beraber zorlamaktadır.3.durumda ise güneş dişli sisteminin güneş dişlisi ile yekpare olan Z6 dişlisi ile Z2 dişlisi mili zorlamaktadır. 30

42 Şekil 4.4 Ara il irinci Durum Sadece Z2 dişlisi tarafından mil zorlanıyor, diğer dişliler kavramalar nötr halde durduklarından boşa dönmektedirler. F t N ; Fty cos N; F sin N tz tan 20 Fr N ; Fry sin N; cos 20 F cos N rz F tan N a 31

43 Şekil 4.5 Ara il 1.Durum xy Düzlemi oment Diyagramı xy düzlemi için ; 0 A N y Fy 0 y N bulunur ve moment diyagramı çizildiğinde exy 2744 Nm bulunur. Şekil 4.6 Ara il 1.Durum xz Düzlemi oment Diyagramı 32

44 xz düzlemi için ; 0 Az N ve eksenel kuvvet de F x N bulunur. Fz 0 z N bulunur ve moment diyagramı çizildiğinde exz 2870 Nm bulunur. ilde meydana gelen bileşke eğilme momentini ve burulma momentini hesaplarız. e e ; 2 2 E xy xz d F t E Nm Nm hesaplanır Ġkinci Durum 2. kademe için çalışan sistemde Z2 nolu dişli yanında Z4 dişlisi de zorlanmaktadır. unun için milimiz tekrardan incelenecektir. F2 t N ; F2 ty cos N; F2 tz sin N tan 20 F2 r N ; F2 ry sin N ; cos 20 F2 rz cos N F2 a tan N 33

45 Şekil 4.7 Ara il 2.Durum xy Düzlemi oment Diyagramı xy düzlemi için ; 0 A N y Fy 0 y N bulunur ve moment diyagramı çizildiğinde exy 1712 Nm bulunur. Şekil 4.8 Ara il 2.Durum xz Düzlemi oment Diyagramı 34

46 xz düzlemi için ; 0 Az N ve eksenel kuvvet de F x N bulunur. Fz 0 z N bulunur ve moment diyagramı çizildiğinde exz 4504 Nm bulunur. ilde meydana gelen bileşke eğilme momentini ve burulma momentini hesaplarız. e e ; 2 2 E xy xz d F t E Nm Nm hesaplanır Üçüncü Durum 3. kademe için çalışan sistemde Z2 nolu dişli yanında Z6 dişlisi de zorlanmaktadır. unun için milimiz tekrardan incelenecektir. F2 t N; F2 ty cos N; F2 tz sin N tan 20 F2 r N ; F2 ry sin N; cos 20 F2 rz cos N F2 a tan N 35

47 Şekil 4.9 Ara il 3.Durum xy Düzlemi oment Diyagramı xy düzlemi için ; 0 A 8479 N y Fy 0 y N bulunur ve moment diyagramı çizildiğinde exy 1373 Nm bulunur. Şekil 4.10 Ara il 3.Durum xz Düzlemi oment Diyagramı 36

48 xz düzlemi için ; 0 Az N ve eksenel kuvvet de F x N bulunur. Fz 0 z N bulunur ve moment diyagramı çizildiğinde exz 3507 Nm bulunur. ilde meydana gelen bileşke eğilme momentini ve burulma momentini hesaplarız. e e ; 2 2 E xy xz d F t E Nm Nm hesaplanır. Hesaplamalardan görüldüğü üzere (burulma momenti) her üç durum için sabitken E (eğilme momenti) farklılık göstermiştir. ilimiz en fazla 2. durumda zorlanmaktadır. u yüzden mili 2. durumdaki hesaplamalara göre mukavemet hesabına sokacağız Nm 4818Nm E aksimum biçim enerjisi varsayımı kuramı kullanılarak hesaplama yapılacaktır. * 2 2 D E 32 e 3 emn ; e 3 s W d E 16 ; 3 Wp d alzemenin emniyetli mukavemet sınırı bulunurken yüzey düzgünlüğü faktörü, büyüklük faktörü ve çentik faktörleri dikkate alınması gerekir. Unutulmamalıdır ki malzemenin akma mukavemetine kadar güvenliği söz konusudur. s * D s AK emn eşitliği mukavemet kontrolünde yeterli olacaktır. E e 295 Pa 3 W 55 37

49 Pa W 55 p Pa bulunmuştur. Kullanılan malzemenin kataloğundan bakıldığı taktirde malzememizin yani 30CrNio8 malzemenin uygun olduğu görülmüştür. 4.4 Üçüncü il ukavemet Hesabı ilimizde 2 adet dişli mevcuttur. Dişliler hiçbir kademe aynı anda zorlanmamaktadırlar. undan dolayıdır ki 3.milin hesabında 2 farklı durum incelenecektir. 1.durumda sadece 1. kademe dişlisi mili zorlamaktadır. Dişlinin diş sayısı 17 dir ve ikinci dişlinin çarkı niteliğindedir. 2.durumda 2.kademe için 12 diş sayısına sahip dişli Z4, 25 diş sayısına sahip dişli Z5 in pinyonu olarak zorlanmaktadır. Şekil 4.11 Üçüncü il irinci Durum 1.kademe için 3. il 20 lık diş Z2 tarafından zorlanmaktadır. u durumda senkromeçler bu dişlide olduklarından mil üzerindeki diğer dişli (Z5) boşa dönmektedir. F3 t N; F3 ty cos N; F3 tz sin N 38

50 tan 20 F3 r N; F3 ry sin N; cos 20 F3 rz cos N F3 a tan N Şekil 4.12 Üçüncü il 1.Durum xy Düzlemi oment Diyagramı xy düzlemi için ; 0 A 9376 N y Fy 0 y N bulunur ve moment diyagramı çizildiğinde exy 1350 Nm bulunur. 39

51 Şekil Üçüncü il 1.Durum xz Düzlemi oment Diyagramı xz düzlemi için ; 0 Az N ve eksenel kuvvet de F x N bulunur. Fz 0 z N bulunur ve moment diyagramı çizildiğinde exz 1916 Nm bulunur. ilde meydana gelen bileşke eğilme momentini ve burulma momentini hesaplarız. e e ; 2 2 E xy xz d F t E Nm Nm hesaplanır

52 4.4.2 Ġkinci Durum 2.kademe için 3. il 12 lık diş Z4 tarafından zorlanmaktadır. u durumda senkromeç bu dişliyi tuttuğundan olduğundan mil üzerindeki diğer dişli (Z3) boşa dönmektedir. F2 t N; F2 ty cos N; F2 tz sin N tan 20 F2 r N; F2 ry sin N; cos 20 F2 rz cos N F2 a tan N Şekil 4.14 Üçüncü il 2.Durum xy Düzlemi oment Diyagramı 41

53 Şekil 4.15 Üçüncü il 2.Durum xz Düzlemi oment Diyagramı xy düzlemi için ; 0 A N y Fy 0 y N bulunur ve moment diyagramı çizildiğinde exy 2250 Nm bulunur. xz düzlemi için ; 0 Az N ve eksenel kuvvet de F x N bulunur. Fz 0 z 769 N bulunur ve moment diyagramı çizildiğinde exz 2480 Nm bulunur. ilde meydana gelen bileşke eğilme momentini ve burulma momentini hesaplarız. e e ; 2 2 E xy xz d F t E , 5Nm 42

54 Nm hesaplanır. Hesaplamalardan görüldüğü üzere (burulma momenti) ve E (eğilme momenti) farklılık göstermiştir. ilimiz en fazla 2. durumda zorlanmaktadır. u yüzden mili 2. durumdaki hesaplamalara göre mukavemet hesabına sokacağız Nm 3348,5 Nm E aksimum biçim enerjisi varsayımı kuramı kullanılarak hesaplama yapılacaktır. * 2 2 D E 32 e 3 emn ; e 3 s W d E 16 ; 3 Wp d alzemenin emniyetli mukavemet sınırı bulunurken yüzey düzgünlüğü faktörü, büyüklük faktörü ve çentik faktörleri dikkate alınması gerekir. Unutulmamalıdır ki malzemenin akma mukavemetine kadar güvenliği söz konusudur. s * D s AK emn eşitliği mukavemet kontrolünde yeterli olacaktır. E e Pa W Pa W 65 p Pa bulunmuştur. Kullanılan malzemenin kataloğundan bakıldığı taktirde malzememizin yani 30CrNio8 malzemenin uygun olduğu görülmüştür. 43

55 4.5 PTO (Yardımcı Tahrik) ve Ön Aks ili ukavemet Hesabı PTO mili herhangi bir kuvvet taşımadığından eğilmeye maruz kalmazken, işlevi itibari ile burulmaya zorlanmaktadır. PTO mili için; 3010 Nm ve d 50 mm olduğu göz önüne alınırsa ,5 Pa W 50 p alzeme tablosundan gerekli veriler okunduğunda malzeme için C45 değeri uygun düşmektedir. Ön aks mili için ; 7375 Nm ve d 50 mm olduğu göz önüne alınırsa Pa 3 W 50 p alzeme tablosundan gerekli veriler okunduğunda malzeme için ıslah çeliği sınıfında olan 30CrNio8 malzeme kullanılmasında sakınca görülmemiştir. 4.6 Arka Aks ili ukavemet Hesabı Arka aks miline eğilme momenti net olarak etkimemektedir. Çünkü Z7 dişlisi mil tarafından taşınmaktadır. Sadece şayet ağır devri devreye sokmak istediğimiz zaman kullanılacak kavrama ile kuvvet almaktadır. Ama unutulmamalıdır ki güneş dişli sistemindeki eş açılarla ayrılmış uydularımız radyal yükleri yok edeceğinden milimizin sadece burulmaya çalıştığını söyleyebiliriz Nm ve d 50 mm olduğu göz önüne alınırsa Pa 3 W 45 p alzeme tablosundan gerekli veriler okunduğunda malzeme için ıslah çeliği sınıfında olan 30CrNio8 malzeme kullanılmasında sakınca görülmemiştir. 44

56 ÖLÜ EŞ RULAN HESAPLARI 5.1 Giriş ir rulmanlı yataktan beklenen en önemli özellikler uzun ömür, yüksek güvenirlik ve ekonomikliktir. unlara erişebilmek için biz mühendisler yataklamayı etkileyen tüm şartları ve faktörleri göz önüne almak zorundayız. Ara transfer kutumuz için öngörülen rulman büyük eksenel kuvvet taşıma kapasitesine sahip olduklarından konik makaralı rulmanlar öngörülmüştür. Ayrıca bazı tasarım zorunluluklarından ötürü bazı yerlerde iğne masuralı rulmanlar da kullanılmıştır. Eksenel kuvvetlerin olmadığı ve rulman gerektiren yerlerde sabit bilyalı rulmanlar kullanılmıştır. 5.2 Konik akaralı Rulmanların Hesabı Yataklara gelen kuvvetlerin hesaplanır. urada dikkat edilmesi gereken husus kullanılan rulmanların konik makaralı olmasından ötürü kuvvetlerin etki noktası açısal noktalardan olur. esnet noktalarına gelen radyal kuvvetler bulunduktan sonra eksenel kuvvetin doğrultusuda bulunur. Konik makaralı rulmanların eğik olmasından ötürü oluşacak ek eksenel kuvvet hesabı da tablolarda olduğu gibi yapılır. Ardında bulunan kuvvetlerin hesabı verilen kıstaslara göre yapılır irinci ildeki Rulmanların Hesabı F A A (A yatağında oluşan radyal kuvvetlerin bileşkesi) 2 2 ra y z 2 2 FrA N F ( yatağında oluşan radyal kuvvetlerin bileşkesi) 2 2 r y z 2 2 Fr N 45

57 Ardından rulman hesabında hayati önem taşıyan nominal ömür faktörü ile devir faktörlerine dikkat etmek gerekir. Hesaplamalarda bunlara dikkat edilecektir. akaralı ve iğne masuralı yataklar için öngörülen nominal ömre denk gelen fl değeri şu şekilde hesaplanır. 10 L 3 h fl şeklinde ifade edilirken devire karşılık gelen f n değerleri 500 şeklinde hesaplanır. f n n Yataklara gelen genel eksenel kuvvetin karışmaması için K a şeklinde gösterilecektir. K 18640N ( ) (eksenel kuvvetin yönü şekilde gösterilen gibidir.) a Yatakların kendi eğikliklerinden ötürü oluşacak eksenel kuvvet ve genel olarak etkiyen K a eksenel kuvvetin hesaplanması gereklidir. unun için aşağıdaki hesaplama tablosu kullanılır. A yatağındaki rulmanın iç çapı 50 mm olup, yatağının ki 65 mm dir. unlara göre tablodan Y değerleri seçilerek aşağıdaki işlemlere devam edilir. FrA Y 1,45 N A Fr Y 1,72 F Y F K F F ra r r ra ve a 0,5 A Y Y YA kuvvet hesaplanır. olduğundan her bir rulman yatağına gelen eksenel F aa 0,5 FrA ve Fa FaA Ka Y A F 7781N ; F 26421N aa a 46

58 Gelen kuvvetler bulunduktan sonra rulmana etkiyen eşdeğer yükü bulmak gerekir. A yatağındaki rulman ; F F aa ra ,34 0, 41 e olduğu görülür ki e değeri tablodan okunan istatistiki bir değerdir. u durumda eşdeğer yük değeri o yatağa gelen radyal yük bileşeni kadar alınır. P eş F 22565N ra 10 L 3 h fl ve 500 f n n f 0,36 olarak hesaplanmıştır. n değerleri ortalama bir çalışma ile değeri ile fl 1,78, f C P C olduğunda seçilen rulmanımızın doğruluğu hesaplanmış olur. L hesap eş tablo fn C hesap 1,78 22, ,5 114 Ctablo kn olduğundan seçilen FAG Konik 0,36 akaralı Rulman uygundur. yatağındaki rulman ; F F a r ,79 0,83 e olduğu görülür ki e değeri tablodan okunan istatistiki bir değerdir. u durumda eşdeğer yük değeri o yatağa gelen radyal yük bileşeni kadarı alınır. P 0, 4 F 0,72 F N eş r a 10 L 3 h fl ve 500 f n n f 0,36 olarak hesaplanmıştır. n değerleri ortalama bir çalışma ile değeri ile fl 1,78, f C P C kn olduğunda seçilen rulmanımızın doğruluğu hesaplanmış olur. L hesap eş tablo fn C hesap 1,78 32, Ctablo olduğundan seçilen FAG 31313A Konik 0,36 akaralı Rulman uygundur. 47

59 5.2.2 Ġkinci ildeki Rulmanların Hesabı F A A (A yatağında oluşan radyal kuvvetlerin bileşkesi) 2 2 ra y z 2 2 FrA N F ( yatağında oluşan radyal kuvvetlerin bileşkesi) 2 2 r y z 2 2 Fr N Yataklara gelen genel eksenel kuvvetin karışmaması için K a şeklinde gösterilecektir. K 12045N ( ) (eksenel kuvvetin yönü şekilde gösterilen gibidir.) a Yatakların kendi eğikliklerinden ötürü oluşacak eksenel kuvvet ve genel olarak etkiyen K a eksenel kuvvetin hesaplanması gereklidir. unun için aşağıdaki hesaplama tablosu kullanılır. A yatağındaki rulmanın iç çapı 55 mm olup, yatağının ki 55 mm dir. unlara göre tablodan Y değerleri seçilerek aşağıdaki işlemlere devam edilir. FrA Y 1.74 N A Fr Y 1.74 F Y ra A F r ve a 0 Y hesaplanır. K olduğundan her bir rulman yatağına gelen eksenel kuvvet F aa 0,5 FrA ve Fa FaA Ka Y A F 20106N ; F 32511N aa a Gelen kuvvetler bulunduktan sonra rulmana etkiyen eşdeğer yükü bulmak gerekir. 48

60 F F aa ra A yatağındaki rulman ; , 28 0,35 e olduğu görülür ki e değeri tablodan okunan istatistiki bir değerdir. u durumda eşdeğer yük değeri o yatağa gelen radyal yük bileşeni kadar alınır. P eş F 69969N ra 10 L 3 h fl ve 500 f f L n f n değerleri ortalama bir çalışma ile değeri ile 3 n 2.9 seçilerek rulman hesapları yapılmıştır. f C P C olduğunda seçilen rulmanımızın doğruluğu hesaplanmış olur. L hesap eş tablo fn C hesap C kn olduğundan seçilen FAG 32311A Konik tablo akaralı Rulman uygundur. yatağındaki rulman ; F F aa ra ,81 0,35 e olduğu görülür ki e değeri tablodan okunan istatistiki bir değerdir. u durumda eşdeğer yük değeri o yatağa gelen radyal yük bileşeni kadarı alınır. P 0, 4 F 0,72 F N eş r a 10 L 3 h fl ve 500 f f L n f n değerleri ortalama bir çalışma ile değeri ile 3 n 2.9 seçilerek rulman hesapları yapılmıştır. f C P C olduğunda seçilen rulmanımızın doğruluğu hesaplanmış olur. L hesap eş tablo fn C hesap C kn olduğundan seçilen FAG 32311A Konik tablo akaralı Rulman uygundur. 49

61 5.2.3 Üçüncü ildeki Rulmanların Hesabı F A A (A yatağında oluşan radyal kuvvetlerin bileşkesi) 2 2 ra y z 2 2 FrA N F ( yatağında oluşan radyal kuvvetlerin bileşkesi) 2 2 r y z 2 2 Fr N Yataklara gelen genel eksenel kuvvetin karışmaması için K a şeklinde gösterilecektir. K N ( ) (eksenel kuvvetin yönü şekilde gösterilen gibidir.) a Yatakların kendi eğikliklerinden ötürü oluşacak eksenel kuvvet ve genel olarak etkiyen K a eksenel kuvvetin hesaplanması gereklidir. unun için aşağıdaki hesaplama tablosu kullanılır. A yatağındaki rulmanın iç çapı 55 mm olup, yatağının ki 55 mm dir. unlara göre tablodan Y değerleri seçilerek aşağıdaki işlemlere devam edilir. FrA Y 1.74 N A Fr Y 1.31 F Y ra A F K F F r ra r ve a 0,5 Y YA Y kuvvet hesaplanır. olduğundan her bir rulman yatağına gelen eksenel F a 0,5 Fr ve FaA Fa Ka Y F 35541N ; F 5972N aa a Gelen kuvvetler bulunduktan sonra rulmana etkiyen eşdeğer yükü bulmak gerekir. 50

62 F F aa ra A yatağındaki rulman ; ,35 e olduğu görülür ki e değeri tablodan okunan istatistiki bir değerdir. u durumda eşdeğer yük değeri o yatağa gelen radyal yük bileşeni kadarı alınır. P 0, 4 F 0,74 F N eş ra aa 10 L 3 h fl ve 500 f f L n f n değerleri ortalama bir çalışma ile değeri ile 3 n 2.8 seçilerek rulman hesapları yapılmıştır. f C P C olduğunda seçilen rulmanımızın doğruluğu hesaplanmış olur. L hesap eş tablo fn C hesap C kn olduğundan seçilen FAG 32313A Konik tablo akaralı Rulman uygundur. yatağındaki rulman ; F F a r , 28 0,35 e olduğu görülür ki e değeri tablodan okunan istatistiki bir değerdir. u durumda eşdeğer yük değeri o yatağa gelen radyal yük bileşeni kadar alınır. P eş F 15648N ra 10 L 3 h fl ve 500 f f L n f n değerleri ortalama bir çalışma ile değeri ile 3 n 4.88 seçilerek rulman hesapları yapılmıştır. f C P C olduğunda seçilen rulmanımızın doğruluğu hesaplanmış olur. L hesap eş tablo fn C hesap C kn olduğundan seçilen FAG 32013X Konik tablo akaralı Rulman uygundur. 51

63 5.3 PTO (Yardımcı Tahrik) ve Ön Aks ilinin Rulmanları PTO ve ön aks milinin senkromeçle kademeye alınmadanki durumda miller ana millere yuvalanmıştır. Yuva içinde avare dönmelerini sağlamak amacıyla iç bileziksiz diş bileziği olan INA HK2520 İğne asuralı Rulman lar kullanılmıştır. Ayrıca Pto milinin gövdeye yataklanmasında FAG 6210 Sabit ilyalı Rulman Kullanılmıştır. 3. mile geçirilmiş olan Z3 ve Z6 dişlileri araç ağır devirde çalıştırılmak istendiğinde senkromeçlerden ayrılır ve kuvvet iletimi yapmaksızın avare dönmeye başlamalılardır. undan ötürü Z3 ve Z6 dişlileri mile sıkı geçme değilde rulmanlarla yataklanmıştır. Rulmanlar iç ve dış kafesi olmayan iğne masuralıdır. INA K İğne asuralı Rulman kullanılmıştır. Arka Aks milinin gövdeye yataklanmasında gelen kuvvetlere göre yapılan etüd çalışmasında FAG 6213 Sabit ilyalı Rulman kullanılmıştır. ÖLÜ ALTI ANALĠZ 6.1 GiriĢ Yapılan çalışmada boyutlandırılan ve yüzey basıncına göre mukavemet kontrolü yapılan dişlilerin ayrıca sonlu elemanlar yöntemini kullanarak analizlerini yapan Ansys Workbench programında analizi yapılarak teorik anlamda ulaştığımız sonuçları yazılımsal olarak desteklenmesi uygun görülmüştür. Tüm dişlilerin analiz sonuçları verilmekle birlikte Z1 dişlisinin analiz kademeleri de verilecektir. öylece analiz sürecini de görmüş olacağız. 6.2 Z1ve Z3 DiĢlisinin Analizi Dişlinin modellenmesi Solidworks 2010 programında yapıldıktan sonra Ansys Workbenche aktarılır. urada dişli malzemesi girilir. Ardından dişli mesh adında tabir edilen boyutlandırma işlemine sokulur. urada amaç, parçadan bütüne gitmektir. Ardından dişliye etkiyen kuvvetler programa girilir. Ardından çözüm yapılır. Aşağıdaki resimlerde aşamalar ve sonuçlar görülmektedir. 52

64 Şekil 6.1 odelin Ansys Görünümü Şekil 6.25 Dişlinin esh Görüntüsü 53

65 Şekil 6.3 Dişliye Etkiyen Diş Kuvveti Şekil 6.4 Von ises Gerilmesinin Gösterimi 54

66 Şekil 6.5 Diş Dibinde Oluşan Gerilmeler Şekil 6.6 Dişlinin Toplam Deformasyonu 55

67 6.3 Z2 DiĢlisinin Analizi Şekil 6.7 Dişdibi Gerilmesi Şekil 6.8 Von ises Gerilmesine Yakın akış 56

68 Şekil 6.9 Dişlinin Toplam Deformasyonu 6.4 Z4 vez6 DiĢlisinin Analizi Şekil 6.10 Dişlinin aruz Kaldığı Gerilme 57

69 Şekil 6.11 Dişlinin Toplam Deformasyonu 6.5 Z5 ve Z7 DiĢlisinin Analizi Şekil 6.12 Von ises Gerilmesi 58

70 Şekil 6.13 Toplam Deformasyon 59

71 SONUÇLAR C firmasının halihazırda kullandığı ara transfer kutusunun 2.5 tonluk 44 sivil araç projesinde kullanmak istemesi üzerine dağıtıcı dişli kutusunun mukavemet kontrolü yapılmıştır. Araçta mekanik vites kutusu kullanılması amaçlandığından ve kullanılacak motorun gücü belli olduğundan dağıtıcı dişli kutumuzun kapasitesi belirlenmiş olmaktadır. Yapılan çalışmada öncelikle dişlilerin modül ve mukavemet kontrolü yapılmıştır. C, standart olarak modülü 6,5 olan dişliler kullandığından modülü referans alarak kontrol yapılmıştır. Ayrıca yapılan çalışmada boyutları verilen millerin vites kutusundan çıkan maksimum torka dayanımı araştırılmış ve uygun olduğu belirlenmiştir. Dağıtıcı dişli kutusunun yataklama konusunda da hesaplanması yapılmış, gerekli ömür değerleri içinde rulman seçimleri yapılmıştır. Son olarak sonlu elemanlar yöntemini kullanan analiz yazılımı Ansys Workbench yazılımda analizi yapılarak yapılan teorik hesaplarla karşılaştırılmış ve dişlilerin mukavim olduğu görülmüştür. 60

72 KAYNAKÇA Prof. Dr. ustafa AKKURT, akina Elemanları Cilt1,Cilt2,Cilt3 Prof. Dr. Nusret Sefa KURALAY, otorlu Taşıtların Yapı Elemanları Derviş Düzgün, Uygulanmış akina Elemanları FAG Rulman Kataloğu Has Çelik alzeme Kataloğu 61

73 TALO ve DĠYAGRALAR Genişlik Faktörü Tablo 1 Hız Faktörü Tablo 2. 62

74 Yük Dağılım Faktörü Tablo 3 63

75 Form Faktörü Tablo 4 Çalışma Faktörü Tablo 5 64

76 Yüzey Düzgünlük Faktörü Tablo 6 a Çentik Hassasiyeti Tablo 7 b 65

77 Ömür Faktörü Tablo 8 Çentik Faktörü Tablo 9 66

78 Güvenirlik Faktörü Tablo 10 67