DİŞLİ ÇARKLAR
Dişli çark mekanizmaları en geniş kullanım alanı olan, gerek iletilebilen güç gerekse ulaşılabilen çevre hızları bakımından da mekanizmalar içinde özel bir yeri bulunan mekanizmalardır.
Mekanizmayı oluşturan tek tek elemanlara dişli çark veya kısaca dişli, İki dişli çarktan oluşan mekanizmada küçük olan, yani diş sayısı az olan dişliye pinyon, Büyüğüne ise çark denir.
Genel Özellikler Dişli çark mekanizmaları zorunlu hareketli mekanizmalardır. Yani, çevrim oranı sabittir. Bu, bir çift dişli ile oluşan mekanizmada dişlileri taşıyan millerden birinin açısal konumu belli ise diğerinin de kesinlikle belli olması anlamına gelir. Yalnız dişliler dikkate alındığında birim ağırlık veya hacim başına güç iletim kapasitesi en büyük olan mekanizmalardır. Bu güne kadar, gereken en büyük güçler için dişli çark mekanizmaları yapılabilmiştir. Özel yapılmış helisel dişli çark mekanizmaları ile 200 m/s lik çevre hızlarının da üzerine çıkılabilmiştir. Ancak, uygulamaların çok büyük çoğunluğunda çevre hızının 20 m/s nin altında kaldığı söylenebilir. Çok küçük çevre hızları dışında, yağlama gerektiren mekanizmalardır. Bu nedenle çoğunlukla kapalı bir hacim içinde bulunmaları gerekir. Bu durum fazladan bir ağırlık ve maliyet gerektirir. Dişliler, kendine özgü teknolojisi (imalat metotları, takım tezgahları, kesici takımları, ölçme metot ve cihazları), standartları ve hesap yöntemleri olan elemanlardır.
Çeşitleri Düz dişli çark, Helis dişli çark, Kremayer dişli, Konik dişli çark, Sonsuz vida karşılık dişlisi, Zincir dişli çark, Planet mekanizmalarıdır.
Düz dişli çark Eksenleri paralel olan miller arasında kuvvet ve hareket iletiminde kullanılan dişli çarklardır. Bu dişli çarklara düz dişli, alın dişli veya silindirik düz dişli de denir. Düz dişli çarklar çift çalışır. Bu iki dişlinin çevre hızları birbirine eşit, dönüş yönleri ise terstir.
Kullanıldıkları yerleri şu şekilde sıralayabiliriz. Hız değişimi için motorların vites kutularında, Dişli pompalarda, Dönme hareketinin doğrusal harekete dönüştürüldüğü kremayer dişli sistemlerinde, Kaldırma ve taşıma araçlarında ve benzeri yerlerde kullanılır.
Helis dişli çark Dişleri dönme eksenine paralel olmayan dişli çarktır. Eksen uzantıları birbirini kesmeyen, eksenleri paralel, dik ve açılı millerde büyük kuvvetlerin sessiz iletilmesinde kullanılır.
Kremayer dişli çark (Çubuk Dişli) Üzerinde düz ya da açılı diş açılmış doğrusal çubuklara denir. Çubuk kesitleri; daire, dikdörtgen veya karedir. Düz ya da helis dişli çarklarla birlikte çalışır. Diş profilleri 30º - 40º açılı, trapez biçimlidir. Çalıştığı eş dişlinin adıyla anılır. Kremayerler robotik uygulamalarda dairesel hareketi doğrusal harekete çevirmek için kullanılan birkaç önemli mekanizmadan biridir Düz dişli kremayer Helisel kremayer
Konik dişli çark Diş yüzeyleri kesik koni biçimli, diş doğrultuları eksenle kesişecek şekilde açılmış dişli çarktır. Eksen uzantıları kesişen millerde hareket iletmek amacıyla, iş tezgâhları ve motorlu taşıtların diferansiyellerinde kullanılır. Dişlerin yüzeydeki durumuna göre; düz konik dişli çark, helis konik dişli çark gibi çeşitleri vardır.
Düz konik dişli çark mekanizması Helisel (Eğik dişli) konik mekanizma Spiral (eğrisel dişli) konik dişli çark mekanizması
Sonsuz vida ve karşılık dişlisi Sonsuz vida ve çarkı; eksenleri birbirine dik, fakat eksen uzantıları kesişmeyen miller arasında, tek yönlü hareket iletimini sağlayan sistemdir. İç-dış vida prensibiyle çalışır. Hızın önemli oranda düşürülmesi istenen yerlerde (vinç, asansör, redüktör, mikser, divizör vb.) kullanılır. Sistemin çevirme oranı, sonsuz vidanın ağız sayısı ve karşılık dişlisinin diş sayısına bağlı olarak değişir. Tek ağızlı sonsuz vidanın, diş sayısı 40 olan karşılık dişlisini çevirme oranı 1: 40 tır.
Zincir dişliler Diş profiline uygun zincirle çalışan dişli çarktır. Eksenler arası uzaklığın fazla olduğu millerde, hareket iletmek amacıyla kullanılır. Motorlu taşıtlarda, vinçlerde, kaldırma ve taşıma araçlarında, konveyörlerde kullanılır. Birlikte çalıştığı zincir türünün adıyla anılır.
Planet Mekanizmaları Eksenleri mekanda hareketli mekanizmalardır.
Çok kademeli dişli mekanizmaları Nispeten büyük çevrim oranları gerektiğinde, bazı dişlilerde bunun tek kademede yapılması imalat zorluğu, ağırlık ve hacim açısından pratik olmaz. Bunun yerine, kademelendirme yapılır.
Ardışık tertipte dişliler Çevrim oranı sadece ilk ve son dişlinin diş sayısına bağlıdır. Çevrim oranı eksi olduğundan birinci dişli ile son dişli farklı yönlerde döner.
Aynı mile bağlı dişliler
ALIN DİŞLİ ÇARK MEKANİZMALARI Birbirine paralel iki eksen arasında kullanılan mekanizmalara alın dişli çark mekanizmaları denir. Düz ve helisel olarak ikiye ayrılan bu mekanizmalarda dişlileri kesen ve eksenlerine dik olan düzleme veya buna paralel düzlemlere alın düzlemi denir. Alın düzleminde yapılacak bir inceleme, geometrik ve kinematik özellikler bakımından temelde ikisi arasında bir fark olmadığını gösterecektir. Bu nedenle, aşağıda düz alın dişliler ve bunlarla oluşturulan mekanizmalar hakkında verilecek birçok bilgi helisel dişliler için de geçerli olacaktır.
Yuvarlanma Daireleri İster düz isterse helisel olsun bir çift dişli ile oluşan mekanizmada çalışma sırasında birbiri üzerinde kayma olmadan yuvarlandığı varsayılan daireler yuvarlanma daireleridir. Çapları bu dairelerin çaplarına eşit iki silindir, dişli çark mekanizmasının içine gömülmüş olarak düşünülebilecek ve kinematik olarak dişli mekanizmasına eşdeğer olan sürtünmeli çark mekanizmasının çarklarını temsil eder.
Yuvarlanma daireleri üzerinde her iki dişlinin çevre hızlarının eşit olmasından hareketle
Dişli mekanizmasının eksen aralığı a ile gösterilirse Buradan yuvarlanma dairelerinin yarıçapları
Görüldüğü gibi, yuvarlanma daireleri yalnız çevrim oranına değil aynı zamanda eksen aralığına da bağlıdır. Aynı dişli çark çifti, biraz daha farklı bir eksen aralığı olacak şekilde yerleştirilirse (monte edilirse) yeni bir çift yuvarlanma dairesi ortaya çıkar. Yuvarlanma dairelerinin tek tek dişlilere değil, bir çift dişliden oluşan mekanizmaya ait daireler olduğu hususu gözden kaçırılmamalıdır.
Taksimat Dairesi, Taksimat (Hatve)
Modül Modül değerleri DIN 780 e göre standartlaştırılmıştır.
Modül Modülün birimi mm dir ve değerleri tamamen standarttır. Modülün dişli geometrisi ve boyutuna etkisi
Kavrama Durumu Mekanizmada bir diş çiftinin temasının başlangıcından ayrılmalarına kadar geçen süre içindeki duruma kavramada olma durumu (in mesh) denir. Alın düzleminde bir diş çifti için bir kavramaya giriş, bir de kavramadan çıkış noktası söz konusudur. Kavrama süresince, alın düzleminde profillerin birbirine temas eden noktalarının sabit düzlemdeki geometrik yeri olan eğriye kavrama eğrisi denir
Kavrama Eğrisi Mekanizmada düzgün hareket iletimi, w 1 /w 2 oranının kavrama boyunca sabit kalması demektir. Bu özelliğe sahip profil çiftleri eş çalışabilen profillerdir. Yuvarlanma daireleri belli olan bir mekanizmada dişlilerden birinin profili bilindiği takdirde, w 1 /w 2 =sabit koşulundan hareketle kavrama eğrisi nokta nokta çizilebilir veya hesaplanabilir. Bu durumda, aynı kavrama eğrisi diğer profil için de geçerli olacağından diğer profil de çizilebilir veya bulunabilir.
Bir dişli çark mekanizması bir döndüren bir de döndürülen dişliden oluşmaktadır. Bu iki dişli çarkın eş çalışabilmesi için: Aynı modül (m) Aynı α 0 basınç açısına sahip olmalıdır.
Dişli Ana Kanunu Karşılıklı iki dişli çarkın birbiri ile çalışabilmesi için profillerin birbirine uygun olması gerekir. Dişli çiftinin belirli bir devir sayısında bir gücü, bir milden diğer bir mile normal iletmesi için, dişlilerin hızları her durumda eşit ve sabit olması gerektir. Eş çalışan profillerin bir temas noktasındaki ortak normali, yuvarlanma noktasından (C noktası) geçmelidir. Eş çalışan dişlilerin teğetsel hızlarının (v1 ve v2) ortak normal üzerindeki iz düşümleri (vn1 ve vn2) eşit olmalıdır.
CO 1 T 1 ve CO 2 T 2 üçgenlerinin benzerliğinden hareketle α 1 = α 2 = α Temas noktasında dişlilerin çevre hızları sırasıyla V p1 =w 1.r p1 ve V p2 =w 2.r p2 Bu hızların normal üzerindeki bileşenleri eşit olmalıdır. Çevre hızları açısal hızlar cinsinden yazılırsa
O 1 T 1 P ve O 2 T 2 P dik üçgenleri dikkate alındığında Yukarıda yerine konursa
Ortak normalin yuvarlanma noktasından geçtiği varsayımı ile kinematik olarak düzgün hareket iletimi anlamına gelen w1/w2=sabit sonucu bulundu. Bu varsayım ve sonucu dikkate alınarak, eş çalışabilme özelliğine sahip diş profilleri için şu genel koşul ortaya çıkar: Kavrama süresince her an için diş profillerinin temas noktasındaki ortak normal yuvarlanma noktasından geçmelidir. Bu koşula dişli ana kanunu veya dişli temel kuralı denir.
Dişlerin birbiri üzerindeki hareketi Teğet üzerindeki hızlar w ile gösterilsin. Şekilde gösterilen üçgenlerin benzerliğinden Aynı işlemler çark için de yapılırsa;
Dişli profillerinin elde edilmesi Çizim ile eş profilin bulunması Bir mekanizmada çevrim oranı ve eksen aralığı belli ise yuvarlanma daireleri de belli olacaktır. Önce, profili bilinen dişliye ait kavrama eğrisi çizilir. Bu eğri aynı zamanda diğer dişliye de ait kavrama eğrisi olacaktır. Diğer taraftan, w1/w2=sabit olma koşulundan hareketle aynı zaman aralığında yuvarlanma daireleri üzerinde eşit miktarda yol alınacağı dikkate alındığında diğer profil de nokta nokta elde edilir.
Mekanizmada düzgün hareket iletimi, ω1/ω2 oranının kavrama boyunca sabit kalması demektir. Bu özelliğe sahip profil çiftleri eş çalışabilen profillerdir. Yuvarlanma daireleri belli olan bir mekanizmada dişlilerden birinin profili bilindiği takdirde, ω1/ω2=sabit koşulundan hareketle kavrama eğrisi nokta nokta çizilebilir veya hesaplanabilir. Bu durumda, aynı kavrama eğrisi diğer profil için de geçerli olacağından diğer profil de çizilebilir.
Diş profil eğrileri ve eş çalışma Herhangi bir dişli çarkın birbiri ile eş çalışabilmesi için: 1. İki çarkın aynı modüle sahip olması 2. 2. İki çarkın aynı adıma sahip olması gerekir.
2. koşul ise bu çarkların kavrama eğrilerinin C noktasına göre mutlaka merkezi simetrik olmasını gerektirir. Kavrama eğrisi çember parçalarından oluşan diş profili sikloid eğrisi, kavrama eğrisi bir doğru olan diş profili ise evolvent eğrisi olmaktadır.
Dişli Çarklarda Kullanılan Profiller Sikloid Döndüren elemanın çark olduğu yani hız arttırıcı olarak kullanılan çok büyük çevrim oranlı mekanizmalarda sürtünmeden kaynaklanan kilitlenmeleri engelleyebilmek için sikloid diş profili evolvent profile tercih edilir. Mekanik saatler; günümüzde bazı dişli yağ pompaları, vidalı kompresörler ve üfleyiciler.
Sikloid profilde kavrama eğrisi
Evolvent Profil Genel makina endüstrisinde hemen hemen daire evolventli dişliler kullanılmaktadır. bu profildeki dişlileri; hesaplamak, imal etmek, kontrol yapmak hem diğer profillere göre basit hemde çok ucuzdur.
Evolvent Profil Genel olarak dişli kanunu w1/w2=sabit olması gerektiğini söyler. Bu aynı zamanda ro1/ro2= oranı olduğundan merkezler arası uzaklık (a) değiştiği zaman yuvarlanma daireleri ve dolayısıyla ro1 ve ro2 değişeceğinden herhangi bir dişli çarkta w1/=w2 oranı sabit kalmaz. Bu sıkıntı evolvent profillerde hep sabit kalır. Çünkü yuvarlanma dairesi değişse bile temel daireler hiçbir zaman değişmez.
Evolvet profilin avantajları Eksenler arası mesafe belirli sınırlar dahilinde değişebilir. İmalatı kolay, Kesici takımı basit Verimi yüksek, Aynı takımla farklı çaplara ve diş sayılarına sahip dişli çarklar yontulabilir. Bu nedenle endüstride kullanılan dişli çarkların tamamına yakını evolvent profillidir.
Taksimat dairesi, temel daire İmalat kavrama açısı için çoğunlukla 20 0 lik standart değer kullanılır. Daha önceleri 14,5 0, 15 0, 25 0 ve 30 0 gibi değerler de kullanılmıştır.
İmalat kavrama açısının diş geometrisine etkisi
Diş Yüksekliği ile İlgili Oranlar Çalışma yüksekliği büyük bir çoğunlukla standart bir değer olarak modülün iki katıdır. Dişin gövdeye bağlandığı bölgedeki gerilme yığılmalarını azaltmak, yumuşak bir geçiş sağlamak ve karşı dişin başının diş dibine temasını engellemek için bir diş dibi boşluğu bırakılır. Bu boşluk için de 0,167m ile 0,3m arasında değerler kullanılmakla birlikte 0,2m ve 0,25m en fazla kullanılan değerlerdir.
Dişli Alt Kesilmesi Şekildeki bazı dişlerde görülen ve diş dibine yakın bölgede ortaya çıkan ve yuvarlanma metoduna göre imalatta, yapılmakta olan dişlinin dip kısmının oyulması şeklindeki olaya alttan kesilme veya alttan kesme denir.
Dişlilerin diş başı dairesi hiçbir zaman kavrama doğrusunu T 1 ve T 2 noktaları dışında kesmemelidir.
Alttan kesilme olayının olmaması için gerekli minimum diş sayısı Teorik olarak α 0 =20 olduğundan z min =17 bulunur. Pratikte bir miktar alt kesilme olayı tolere edilerek z min =14 alınır.
Alt kesilme olayını önlemek için: Büyük dişlinin yüksekliğinin kısaltılması Kavrama açısının büyütülmesi Profil kaydırma
Diş başı kısaltma ile alt kesilmeyi önleme A noktası T 1 in dışında kaldığı durumda O 1 dişlisi sınır diş sayısından küçük olduğu için bu dişlide alt kesilme meydana gelmektedir. Alt kesilmeyi önleme tedbirlerinden biri de diş başı kısaltmasıdır. Bu metotta T 1 noktası A noktası ile çakışıncaya kadar diş başı kısaltılmaktadır, Şekilde kısaltma sonunda A noktası T 1 noktası ile üst üste geldiği için alt kesilme önlenmektedir.
Kavrama açısını büyülterek alt kesilmeyi önleme Bu dişli çarklarda A noktası T 1 in dışında kaldığında alt kesilme meydana gelmektedir. Kavrama açısını büyüterek alt kesilmeyi önlemede O 1 C çaplı çember çizilmektedir. Bu çemberin diş üstü doğrusunu kestiği nokta, T 1 noktasının A noktası ile çakıştığı nokta olup bu noktadan geçen kavrama doğrusu, α açısı büyüten doğrudur.
Profil Kaydırmanın Etkisi