AKSLAR VE MĐLLER 1. GENEL

Transkript

1 AKSLAR VE MĐLLER 1. GENEL Akslar ve miller benzer elemanlar olmakla beraber aralarında fonksiyon bakımından fark vardır. Akslar kasnak, tekerlek, halat makarası vs. gibi elemanları taşırlar ve esas olarak eğilmeye zorlanırlar. Aksların görevi duran veya dönen makine elemanlarını taşımak ve bu elemanlara gelen kuvvetleri takılı oldukları yatak üzerinden gövdeye iletmektir. Akslar sabit veya dönen akslar olmak üzere iki farklı şekilde kullanılır. Sabit akslarda sadece üzerlerindeki tekerlekler döner, bu nedenle sabit akslarda meydana gelen eğilme gerilmesi statik veya titreşimlidir. Üzerlerine tespit edilen elemanlar ile birlikte dönen akslarda meydana gelen eğilme gerilmeleri ise tam değişkendir. Miller genellikle dönen, içi boş veya dolu olan, dairesel kesitli, boylarına göre çapları küçük olan makine elemanlarıdır. Miller; dişli çarklar, kayış kasnakları, zincir dişlileri, volanlar vs. gibi elemanlar için taşıyıcı olmakla beraber ana görevleri güç iletmektir. Bu nedenle millerde eğilme gerilmeleri ile birlikte burulma gerilmeleri de meydana gelir. Gemi pervanesini taşıyan millerde olduğu gibi, bazı millerde eğilme ve burulma gerilmelerinin yanı sıra eksenel doğrultuda zorlanmalar da söz konusu olabilir.

2 Uzunlama şekline göre miller düz (doğru miller) ve dirsekli (krank milleri) olmak üzere iki gruba ayrılır. Düz millerin içleri dolu veya boş olarak imal edilir. Đçi boş olan millerde iç çapın dış çapa oranı d d i a 1 = 2 olduğu takdirde içi boş milin ağırlığı aynı boyutlardaki içi dolu milin ağırlığının %75 ine eşit olurken mukavemeti sadece %6 kadar azalmaktadır. Eksene dik kesitin şekline göre miller daire veya profil kesitli olabilir. 2. AKS ve MĐL MALZEMELERĐ Aks ve millerin üretiminde kullanılan malzemeler St42, St50, St60 ve St70 çelikleridir. Büyük yüklerde veya yüzey sertleştirmenin gerekli olduğu hallerde ıslah çelikleri (C35, 40Mn4, 34Cr4) taşıtlarda ise sementasyon çelikleri (16MnCr5, 20MnCr5, 18CrNi8) çok kullanılan malzemelerdir. Bazı yerlerde örneğin değirmenlerde ağaç miller, tuzlu sularda ise bronz miller kullanılır. 3. MĐLLERĐN ĐMALĐ Yapım ve yataklama kolaylığı ve mukavemet üstünlüğü bakımından miller genellikle dairesel kesitli yapılırlar. Düz miller talaş kaldırarak, soğuk veya sıcak çekilerek imal edilir. Büyük çaplı miller faturalı miller ve krank milleri dövülerek şekillendirilir. Dövme işleminden sonra, salgı gidermek amacıyla, miller torna edilir veya taşlanır. Soğuk çekilen millerde imalat metodunun bir sonucu olarak milin dış yüzeyinde bası gerilmeleri, iç kısmında ise çekme gerilmeleri meydana gelir ve bu gerilmeler, mil üzerine herhangi bir delik veya kama yuvası açılmadığı sürece dengededir. Mil üzerine kama yuvası açıldığı takdirde gerilmeleri dengesi bozulacağından milde eğilme ve deformasyonlar meydana gelebilir. Bosch un yaptığı deneylere göre 50x3420 mm boyutunda soğuk çekilmiş bir mil üzerine kama yuvası açıldığında 3.1 mm, 70x3420 mm boyutunda soğuk çekilmiş bir mil üzerine kama yuvası açıldığında 1.3 mm çökme meydana gelmiştir. Buna karşılık 70x3420 mm boyutunda torna edilmiş bir mil üzerine kama yuvası açıldığında milde sadece 0.37 mm çökme meydana gelmiştir. Düz miller ayrıca soyma metodu ile de imal edilirler. Bu metotta 4 adet kesici kalem döner ve sıcak haddelenmiş olan mil yavaş yavaş eksenel doğrultuda kesici kalemlere doğru hareket eder. Bu metot pahalıdır fakat mile kama yuvası açıldığında milde deformasyon gelmediğinden tercih edilir.

3 Millerin şekillendirilmesi; genellikle milleri taşıyan yataklar, yağ keçeleri, mil üzerine tespit edilen dişli çark, volan, kayış kasnağı ve tekerlek vs. gibi parçalara bağlıdır. Şekillendirmede en önemli husus, bağlantı yerlerinin doğru yapılması, faturalı yerlerin ve çentik etkisi yapacak bölgelerin uygun bir şekilde yuvarlatılmasıdır. Çentik etkisi yapan kademe geçişlerinin mümkün olduğunca büyük yarıçaplı olması, ayrıca bu geçişlerde yüzey pürüzlülüğünün küçük olması (yaklaşık 10 µm) çentik etkisini azaltır. 3.1 Millerin Şekillendirilmesinde Göz Önünde Tutulacak Hususlar a.) Sabit hareketsiz olan akslar millere oranla daha hafif yapılabilirler. b.) Kaliteli çeliklerden imal edilmiş olan miller St42 çeliğinden yapılan miller kadar esnektir. c.) Đç çapının dış çapına oranı d d i a 1 = 2 olan kovan şeklinde içi boş bir milin ağırlığı, aynı dış çaptaki içi dolu bir milin ağırlığının %75 ine buna karşılık mukavemet bakımından %94 üne eşdeğerdir. Yani içi boş millerin mukavemeti içi dolu millerin mukavemetinden %6 az olmasına karşılık ağırlık bakımından %25 hafiftirler. Bundan dolayı bilhassa büyük çaptaki ağır millerin içinin boş yapılması daha uygundur. d.) Yüksek devirlerde çalışan millerin salgısız, rijit olmalarına ve sağlam bir şekilde yataklanmalarına özellikle dikkat edilmelidir. e.) Makinelerin boyutları; yatak, göbek ve keçelerin boyutlarına bağlıdır. Bu elemanların boyutları ne kadar küçük tutulursa makinelerin boyutları da o nispette küçülür. Millerde eksenel yöndeki hareketler yatakların yan taraflarına basan faturalar, ayar bilezikleri veya emniyet segmanları vasıtasıyla önlenir. 3.2 Millerin Ölçüleri Mil ve aksların çapları DIN3 de verilmiştir. Buna göre millerin çapları 10 mm den 22 mm ye kadar 2 mm ara ile 25 mm den 60 mm ye kadar 5 mm ara ile 60 mm den 160 mm ye kadar 10 mm ara ile 160 mm den 500 mm ye kadar 20 mm ara ile değişir. 500 mm den sonraki mil çapları 560 mm, 630 mm ve 710 mm dir.

4 Millerin boylarında aynen çapları gibi standarttır. Miller genellikle 5m, 6m, ve 7m olarak imal edilirler. Millerin yatak içinde kalan kısımlarına muylu adı verilir. Millerin ucunda bulunan muylulara uç muylusu denir. Millerde, muyluları boyuna sınırlandıran faturaların yükseklikleri genellikle 0.1d (d: mil çapı) ve genişlikleri 0.1d..0.15d dir. Bazen fatura yerine pres edilmiş bilezik veya tespit bilezikleri de kullanılır. 2. RULMANLI YATAKLAR 2.1. Giriş Rulmanlı yataklar; bir iç bilezik, bir dış bilezik ve iki bilezik arasında yuvarlanma hareketi yapan yuvarlanma elemanlarından oluşur. ur. Ayrıca yuvarlanma elemanlarının ayrılarak birbirine sürtünmesini önlemek ve eşit aralıklarda iç ve dış bilezikler arasında yuvarlanmasını sağlamak için kılavuz kafesleri bulunur (Şekil-2.1). Bu kafesler pirinç veya demir gibi daha yumuşak malzemelerden yapılır. Şekil-2.1 Radyal bilyalı yatak Rulmanlı yataklar dönen bir makine elemanı ile duran bir makine elemanı arasında kuvvet geçişini ini aradaki yuvarlanma elemanları vasıtasıyla sağlar. Rulmanlı yataklarda yaygın olarak kullanılan yuvarlanma elemanları (Şekil-2.2) de verilmiştir.

5 bilya silindirik makara iğne konik makara fıçı makara konik fıçı makara Şekil-2.2 Yuvarlanma elemanları 2.2. Rulmanlı Yatakların Avantajları Makinenin ilk harekete geçiş ve duruşunda unda sürtünme kayıpları azdır. Sürtünme bilyalı rulmanlarda küçük, makaralı rulmanlarda orta ve iğneli rulmanlarda büyüktür. Yağlaması basit, yağ ğ sarfiyatı az olup bakım değiştirilmesi kolaydır. Yatak boşluğu azdır. Birim yatak genişliğinin taşıyacağı ı yük büyüktür. Bu sayede makine boyutu eksenel doğrultuda küçülebilir. Standart boyutlarda imal edilirler. Piyasada bol miktarda bulunurlar. Rulman numarası belirtilerek kolayca temin edilir ve yedek parça olarak sıkıntısı çekilmez Rulmanlı Yatakların Mahsurları Gürültülü çalışırlar ırlar ve sönümleme kabiliyetleri yoktur. Tek parça olarak imal edildiklerinden montaj ve sökülmeleri zorluk verebilir. Mil ve gövdenin dar toleranslar içinde imal edilmesi gerektiğinden inden maliyet yüksektir. Manşon kullanılarak bu olumsuzluk kısmen giderilebilir.

6 Radyal doğrultuda makine boyutlarının büyümesine yol açar. Darbeli çalışmaya karşı mukavim değildirler Rulmanlı Yatakların Sınıflandırılması Rulmanlı yataklar; yuvarlanma elemanına ve taşıdıkları yüke göre sınıflandırılırlar. Rulmanlı yataklar yuvarlanma elemanına göre; bilyalı ve makaralı olmak üzere iki gruba ayrılır. Makaralı rulmanlar ise ; silindirik, masuralı, konik ve iğneli şeklinde olabilir. Taşıdıkları yüke göre rulmanlar; radyal, eksenel ve radyal-eksenel olabilir. Tüm bu hususlar dikkate alınırsa rulmanlı yataklar; Bilyalı yataklar tek sıralı sabit iki sıralı eğik

7 iki sıralı oynak iki sıralı sabit Bilyalı eksenel yataklar tek ve çift yönde sabit

8 tek ve çift yönlü oynak Makaralı radyal yataklar çift sıralı silindirik

9 tek sıralı silindirik

10 konik oynak masuralı

11 iğneli Makaralı eksenel yataklar silindirik

12 konik oynak masuralı şeklinde olabilir. Yatakların, karşıladıkları kuvvet türüne ve yuvarlanma elemanına göre çeşitli biçimlerde yapılması gerekir. Sadece radyal veya eksenel yükleri karşılayan yatak imalatı yapılmasına rağmen, genellikle makinelerde her iki kuvveti karşılayacak tipte yatak kullanılması tercih edilmektedir. Montaj durumu ve çalışma şartları da dikkate alınarak üretici firmalar çok çeşitli tiplerde rulman geliştirmişlerdir. şlerdir. Bu tip rulmanlar standardize edilerek kullanıcıların istifadesine sunulmuştur. (Şekil-2.3) de çeşitli rulman tipleri ve karşılayabildikleri kuvvet yönleri görülmektedir.

13 a-) radyal-eksenel b-) eksenel c-) radyal Şekil-2.3 Karşıladıkları kuvvetin yönüne göre yatak çeşitleri 2.5. Rulmanlı Yataklarda Sürtünme Rulmanlı yataklarda sürtünme aşağıdaki nedenlerden meydana gelir. Temas halinde bulunan elemanların elastik şekil değiştirmelerinden Yuvarlanma yüzeylerinin temas yüzeylerini birleştiren geçici eksenlerin ideal durumdan sapmaları Yuvarlanma elemanlarının kafes veya yan kenarlara sürtmesinden Yataktaki yağların sıkıştırılması için harcanan işten

14 Keçelerdeki kayma sürtünmesinden Yatağa a giren tozun ve aşınmadan meydana gelen metal parçacıklarının direncinden Yukarıda sıralanan nedenlerden dolayı rulmanlı yataklarda oluşan sürtünmeyi ifade eden sürtünme katsayıları, yatak tipine göre Tablo-2.1 de verilmiştir. Tablo-2.1 Yatak tipine göre sürtünme katsayıları Yatak Tipi µ ( sürtünme katsayısı ) Bilyalı sabit yatak Silindirik makaralı yatak Bilyalı oynak yatak Bilyalı eğik yatak Makaralı oynak yatak Konik makaralı yatak Rulmanlı Yataklarda Meydana Gelen Sürtünmenin Azaltılması Rulmanlı yataklarda meydana gelen sürtünme aşağıdaki tedbirlerle azaltılabilir. Yatak boşluğu u büyük, yük açısı küçük yapılarak ve absorbsiyonu düşük malzeme kullanılarak Temas yüzeylerini birleştiren geçici eksenler ideal şekle yaklaştırılarak Gidaj kuvveti ve kayma sürtünmesi azaltılarak Đnce ve yeteri miktarda yağ kullanılarak Yağ keçelerindeki sürtünme azaltılarak Rulman ve yağın yabancı maddelerden korunmasıyla 2.7. Rulmanlı Yatak Montajı Rulmanlı yatakların görevlerini yapabilmeleri için montajda uygun bir geçmenin seçilmiş olması gerekir. Geçme türü öncelikle işletme şartlarına bağlıdır. Geçmenin seçilmesinde izafi dönme durumlarına yükün büyüklüğüne sıcaklık durumuna yataklamada hareket hassasiyetinin önemine dikkat etmek gerekir.

15 Geçmenin türünü belirlemek için öncelikle bileziğe etkiyen yatak yükünün çevre yükü mü yoksa nokta yükü mü olduğunu tayin etmek gerekir. Yük durumu ve buna bağlı olarak geçmenin türü Tablo-2.2 de verilmiştir. Tablo-2.2- Yük durumuna göre geçmenin şekli Hareket Şekli Örnek Şema Yük Durumu Geçme Đç bilezik dönüyor, dış bilezik duruyor Ağırlık yükü taşıyan mil Đç bilezik çevre, dış bilezik nokta yükü Đç bilezik sıkı, Đç bilezik duruyor, dış bilezik dönüyor. Yük yönü dış bilezikle dönüyor. Büyük denge bileziklerinin bulunduğu göbek yataklanması Đç bilezik çevre, dış bilezik nokta yükü dış bilezik serbest geçme olabilir. Đç bilezik duruyor, dış bilezik dönüyor. Yük yönü sabit Motorlu araç ön tekerleği Đç bilezik nokta, dış bilezik çevre yükü Đç bilezik serbest Đç bilezik dönüyor, dış bilezik duruyor. Yük yönü iç bilezikle Santrifüj titreşimli elek Đç bilezik nokta, dış bilezik çevre yükü geçme, dış bilezik sıkı geçme olabilir. dönüyor. Eğer bir rulmanın bileziği radyal yüke göre dönüyorsa bu bileziğin sıkı geçme ile monte edilmesi gerekir. Aksi halde bilezik mil üzerinde gezinir. Bu durumdaki bileziğe çevre yükü etkisindedir denir. Gezinme sırasında, bilezik ile arasındaki boşluk çok küçük olduğundan yağ yüzeyler arasına giremez. Bu nedenle büyük yatak yükleri nedeniyle büyük sürtünme kuvvetleri ve aşınmalar ortaya çıkar.

16 Eğer yatak yükü daima rulman bileziğinin aynı noktasına yönlenmiş ise bilezik mil üzerinde gezinmez. Fakat bu halde yükün sürekli etkidiği noktada ezilmeler olabilir. Bu nedenle, bilezik nispeten gevşek, serbest geçme toleransı ile monte edilir. Böylece ara sıra yükün etkidiği noktanın kayması sağlanarak sürekli etki sonucu yüzeylerde ezilmelerin meydana gelmesi önlenebilir. Yük altında çalışan bir rulmanda sıcaklık yüksek olduğu takdirde iç bilezik genişler ve geçme sıkılığı azalır. Eğer iç bilezikte çevre yükü varsa, işletme durumları dikkate alınarak, sıkılığın azalmaması için montajda daha fazla boyut fazlalığı verilmelidir. Rulmanlı yataklarda, hareketin doğru şeklini hassasiyetle koruyabilmek için yaylanma ve titreşimler önemlidir. Bu nedenle hiçbir şekilde rulman ile mil arasında gevşek geçme kullanılmaz.