AĞIR İŞ MAKİNELERİ ŞANZIMAN DİŞLİLERİNDE OLUŞAN HASARIN BİLGİSAYAR YARDIMIYLA ANALİZİ



Benzer belgeler
TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

I*, FIRAT KAFKAS**, ÇET

Dişli çark mekanizmaları en geniş kullanım alanı olan, gerek iletilebilen güç gerekse ulaşılabilen çevre hızları bakımından da mekanizmalar içinde

DÜZ DİŞLİLERDE SÜRTÜNME KUVVETİNİN HASAR OLUŞUMU ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI

DİŞLİ ÇARKLAR II: HESAPLAMA

DİŞLİ ÇARKLAR SAKARYA ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜH. BÖLÜMÜ MAKİNE ELEMANLARI DERS NOTU. Doç.Dr. Akın Oğuz KAPTI

DİŞDİBİ GERİLMELERİNİN ANALİZİ İÇİN DÜZ DİŞLİ ÇARKLARIN SONLU ELEMAN MODELLENMESİ

BĐLGĐSAYAR YARDIMIYLA DÜZ, HELĐSEL, KONĐK ve SONSUZ VĐDA DĐŞLĐ MEKANĐZMALARININ BOYUTLANDIRILMASI ve ANALĐZĐ

BURSA TECHNICAL UNIVERSITY (BTU) 2 DİŞLİ ÇARKLAR I: GİRİŞ

1 MAKİNE ELEMANLARINDA TEMEL KAVRAMLAR VE BİRİM SİSTEMLERİ

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN VE MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 8 Sayı: 3 s Ekim 2006

Derin Çekme İşlemi Üzerine Kalıp Geometrisinin Etkisinin Sonlu Elemanlar Analizi

DİŞLİ ÇARKLAR I: GİRİŞ

YAPI MALZEMELERİ DERS NOTLARI

VİDA DİŞLİ MEKANİZMALARININ BOYUTLANDIRILMASI

Temel bilgiler-flipped Classroom Akslar ve Miller

ASİMETRİK EVOLVENT DÜZ DİŞLİLERİN BİLGİSAYAR DESTEKLİ ANALİZİ

ISSN : tolga.topkaya@batman.edu.tr Elazig-Turkey

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

DİŞLİ ÇARK: Hareket ve güç iletiminde kullanılan, üzerinde eşit aralıklı ve özel profilli girinti ve çıkıntıları bulunan silindirik veya konik

T.C. TRAKYA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ AŞIRI PLASTİK DEFORMASYON METOTLARININ ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ MEKANİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ

DİŞLİ ÇARKLAR I: GİRİŞ

DİŞLİ ÇARKLAR II. Makine Elemanları 2 HESAPLAMALAR. Doç.Dr. Ali Rıza Yıldız. BURSA TECHNICAL UNIVERSITY (BTU) Department of Mechanical Engineering

DÜZ VE HELİSEL DİŞLİ ÇARKLAR ÖRNEK PROBLEMLER

DİŞLİ ÇARKLAR II: HESAPLAMA

Journal of Engineering and Natural Sciences Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi DESIGN OF VISUAL SPUR GEAR MATERIALS WITH COMPUTER

DÖRTGEN DELİKLİ KOMPOZİT LEVHALARDA ELASTO- PLASTİK GERİLME ANALİZİ

DİŞLİ ÇARK MEKANİZMALARI

BURSA TEKNİK ÜNİVERSİTESİ DOĞA BİLİMLERİ, MİMARLIK VE MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 3 NOKTA EĞME DENEYİ FÖYÜ

MAKİNE ELEMANLARI DERS SLAYTLARI

AKSLAR ve MİLLER. DEÜ Makina Elemanlarına Giriş Ç. Özes, M. Belevi, M. Demirsoy

IATS BOOK OF FULL-TEXT PROCEEDINGS ATS 8TH INTERNATIONAL ADVANCED TECHNOLOGIES SYMPOSIUM ISBN:

DİŞLER; Diş Profili, çalışma sırasında iki çark arasındaki oranı sabit tutacak şekilde biçimlendirilir. Dişli profillerinde en çok kullanılan ve bu

MAK 305 MAKİNE ELEMANLARI-1

DİŞLİ ÇARKLAR III: HELİSEL DİŞLİ ÇARKLAR

Kesici Uç Pah Açısının Kesme Kuvvetleri ve Kesici Takım Gerilmelerine Etkisi

MALZEME BİLGİSİ DERS 7 DR. FATİH AY. fatihay@fatihay.net

İNŞAAT MALZEME BİLGİSİ

BİLGİSAYAR DESTEKLİ MİL TASARIMINA ALTERNATİF BİR YAKLAŞIM AN ALTERNATIF APPROACH TO COMPUTER AIDED SHAFT DESIGN

ÖRNEK SAYISAL UYGULAMALAR

Şekil. Tasarlanacak mekanizmanın şematik gösterimi

MAKĠNE ELEMANLARI II REDÜKTÖR PROJESĠ

YAY TAKVİYELİ PLASTİK DİŞLİLERİN YORULMA ÖZELLİKLERİ

MAKİNA ELEMANLARI DERS NOTLARI

ELASTİSİTE TEORİSİ I. Yrd. Doç Dr. Eray Arslan

AKMA VE KIRILMA KRİTERLERİ

BURSA TECHNICAL UNIVERSITY (BTU) Department of Mechanical Engineering

Ç8620 Ç4140. ÖLÇÜLEN SERTLİK DEĞERİ (HRc) ÖLÇÜLEN SERTLİK DEĞERİ (HRc) SERTLEŞTİRİLMİŞ UÇTAN MESAFE (mm) Ç1050 Ç1040. ÖLÇÜLEN SERTLİK DEĞERİ (HRc)

Endüstriyel Yatık Tip Redüktör Seçim Kriterleri

HRC Kaplinler HRC Couplings

ERDEMİR 3237 MALZEMESİNİN KAYNAK YÖNTEMLERİNE VE SICAKLIĞA BAĞLI KIRILMA DAVRANIŞININ BELİRLENMESİ

Malzeme yavaşça artan yükler altında denendiği zaman, belirli bir sınır gerilmede dayanımı sona erip kopmaktadır.

DİŞLİ POMPA KAPAK KALINLIKLARININ BELİRLENMESİ

MOTOR KONSTRÜKSİYONU-3.HAFTA

MUKAVEMET-2 DERSİ BAUN MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ VİZE ÖNCESİ UYGULAMA SORULARI MART Burulma 2.Kırılma ve Akma Kriterleri

Çelik Hasır Kaynak Elektrotları

İÇİNDEKİLER 1. Bölüm GİRİŞ 2. Bölüm TASARIMDA MALZEME

T.C. BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MIM331 MÜHENDİSLİKTE DENEYSEL METODLAR DERSİ

Makine Elemanları II Prof. Dr. Akgün ALSARAN. Helisel Dişli Çarklar-Flipped Classroom DİŞLİ ÇARKLAR

2. Amaç: Çekme testi yapılarak malzemenin elastiklik modülünün bulunması

BA KENT ÜNİVERSİTESİ. Malzemeler genel olarak 4 ana sınıfa ayrılabilirler: 1. Metaller, 2. Seramikler, 3. Polimerler 4. Kompozitler.

AKSLAR ve MİLLER. DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Müh.Böl.Çiçek Özes. Bu sunudaki bilgiler değişik kaynaklardan derlemedir.

KAYMALI YATAKLAR I: Eksenel Yataklar

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 9B - BURULMA DENEYİ

Malzeme Bilgisi ve Gemi Yapı Malzemeleri

Kompozit Malzemeler. Tanım:

KAYIŞ-KASNAK MEKANİZMALARI

KOÜ. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü (1. ve 2.Öğretim / B Şubesi) MMK208 Mukavemet II Dersi - 1. Çalışma Soruları 23 Şubat 2019

Prof. Dr. İrfan KAYMAZ

ST 37 ÇELİĞİNİN ANSYS PROGRAMINDA BASINCA BAĞLI OLARAK MEKANİK GERİLMELERİN İNCELENMESİ

DETERMINATION OF VELOCITY FIELD AND STRAIN ACCUMULATION OF DENSIFICATION NETWORK IN MARMARA REGION

MAKİNE MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU MAKİNE PARÇALARINI ETKİLEYEN KUVVETLER VE GERİLMELER

Ürün Broşürü Product Brochure

Makine Elemanları I Prof. Dr. Akgün ALSARAN. Temel bilgiler-flipped Classroom Akslar ve Miller

MİLLER ve AKSLAR SAKARYA ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE ELEMANLARI-I DERS NOTU

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR


DİŞLİ ÇARKLAR III: HELİSEL DİŞLİ ÇARKLAR

Güçlendirme Alternatiflerinin Doğrusal Olmayan Analitik Yöntemlerle İrdelenmesi

YAYLAR. Bu sunu farklı kaynaklardan derlenmiştir.

MAKİNE ELEMANLARI - (8.Hafta) VİDALAR -1

Prof.Dr.İrfan AY. Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU. Öğr. Murat BOZKURT. Balıkesir

KAYIŞ-KASNAK MEKANİZMALARI

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY - 3 ÜÇ NOKTALI EĞİLME DENEYİ

Kompozit Malzemeler. Tanım:

MALZEMELERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

ÇELİK YAPILAR (2+1) Yrd. Doç. Dr. Ali SARIBIYIK

TİTREŞİM ANALİZİ İLE RULMANLARDA KESTİRİMCİ BAKIM

YAY TAKVİYESİNİN PLASTİK DİŞLİLERİN STATİK KOPMA DAYANIMLARINA ETKİSİ

MAKİNE ELEMANLARI DERS SLAYTLARI

CS MÜHENDİSLİK PROJE YAZILIM HİZMETLERİ EUROCODE-2'ye GÖRE MOMENT YENİDEN DAĞILIM

DİŞLİ ÇARK MEKANİZMALARI

MMT310 Malzemelerin Mekanik Davranışı Mukavemet ve deformasyon özelliklerinin belirlenmesi - Sürünme, eğme ve burma deneyleri

= σ ε = Elastiklik sınırı: Elastik şekil değişiminin görüldüğü en yüksek gerilme değerine denir.

GEMİLERİN MUKAVEMETİ. Dersi veren: Mustafa İNSEL Şebnem HELVACIOĞLU. Ekim 2010

Dişli çarklarda ana ölçülerin seçimi

Makine Elemanları II Prof. Dr. Akgün ALSARAN. Üretim. Dişli çarklar

CuSn10 YATAK MALZEMESİNİN TRİBOLOJİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 8 Sayı: 1 s Ocak 2006 SOĞUK ÇEKİLMİŞ LEVHA MALZEMELERDE GERİLME ANALİZİ

Transkript:

2. Ulusal Tasarım İmalat ve Analiz Kongresi 11-12 Kasım 2010- Balıkesir AĞIR İŞ MAKİNELERİ ŞANZIMAN DİŞLİLERİNDE OLUŞAN HASARIN BİLGİSAYAR YARDIMIYLA ANALİZİ N. Sinan KÖKSAL*, İlter KİLERCİ** * sinan.koksal@bayar.edu.tr Celal Bayar Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü, 45140-Manisa ** ilter.kilerci@bayar.edu.tr Celal Bayar Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü, 45140-Manisa ÖZET Ürünlerin düşük maliyetli ve uzun ömürlü olması ve çalışma ortamına uyumluluğu gibi nedenler, yeni malzeme ve üretim yöntemlerine gereksinimleri artmıştır. Dişli çarklar, en eski ve yaygın olarak kullanılan makine elemanlarıdır. Farklı boyut, malzeme ve uygulamalarla dişli çarklar, her makinede giriş ve çıkış milleri arasında kuvvet ve hareket ileten elemandır. Dişlilerin dış kısmı sert, aşınmaya dayanıklı ve iç kısmı darbeleri sönümleyebilmesi için tok bir yapıya sahip olmalıdır. Bir makinede en uzun ömürlü parçaların dişli çarklar olması beklenmektedir. Bu çalışmada; ağır iş makinelerindeki şanzıman pompa yürüyüş dişlisinin ani olarak kırılmasından kaynaklanan oluşan hasarlar incelenmiştir. Öncelikle üretim parametreleri ve malzemeye bağlı incelemeler yapılmıştır. Daha sonra kullanım koşullarına bağlı olarak olası durumlar ele alınmıştır. Dişli çarkların sertlik dağılımı incelenmiş, sonlu elemanlar yöntemi ile kullanım koşullarına uygun olarak gerilme, sehim analizi yapılmıştır. Dişlinin hasara uğramasında malzeme seçiminin uygun olmadığı belirlenmiştir. Anahtar Sözcükler: İş makineleri, kırılma, gerilme analizi, sertlik dağılımı. ABSTRACT Low cost and occupational environment compatibility of the products and work environment factors have increased the need for new materials and production methods. Gears are the oldest and most widely used machine components. Gears with different sizes, materials and applications, are components between the input and output shafts in every machines that transmit power and motion. Outer surface of the gear should be hard, wearresistant and inner sides should have toughness in order to damp the stroke. The longestlived parts on a machine are expected to be gears. Distribution of the hardness of the gears was examined. By using finite element method, stress and displacement analysis were done in accordance with working conditions. In this study; transmission gear track pumps of heavy construction equipment due to the sudden break were investigated. Primarily due to production and material parameters were investigated. Then, depending on the operating conditions probable causes were considered. It was determined that the gear had damaged due to incorrect choice of materials. Keywords: Construction vehicles, fracture, stress analysis, hardness distribution 541

1. GİRİŞ Çok geniş kullanım alanı olan dişli çarklar kolumuza taktığımız saatten, ulaşımda kullandığımız tüm kara, hava, deniz taşıtlarına kadar birçok önemli makinede güç aktarma elemanı olarak yer almaktadır. Farklı yerlerde, farklı amaçlar için çalışan dişli çarkların boyutları, malzemeleri, şekilleri de farklıdır. Son yıllarda, üretim mühendisliği alanında düşük maliyetli ve kaliteli yeni ürünlere olan gereksinimler artmıştır. Bu yüzden imalat sektöründe zaman tasarrufu sağlayabilmek için yüksek hızlarda çalışabilen makine elemanlarının geliştirilmesi üzerine çalışmalar yapılmaktadır [1]. Dişli çarklar, uzun yıllardan beri kullanılan en yaygın makine elemanlarıdır. Farklı boyut, malzeme ve uygulamalarda olsalar da dişli çarklar hemen her makinede giriş ve çıkış milleri arasında şekil bağıyla kuvvet ve hareket ileten eleman olarak karşımıza çıkmaktadır [2]. Yataklanmış millerde devir sayısına bağlı olarak, yataklara etki eden kuvvet şiddeti artmakta ve sehimin yanı sıra gürültü ve ısınmalar meydana gelmektedir [3, 4]. Chabert ve arkadaşları [5] tatminkar doğrulukta netice veren dişli çark sonlu elemanlar modelinin diş sayısı ve göbek derinliğini tayin etmişler ve kurdukları modelle gerçekleştirdikleri analizler neticesinde dişdibinde gerilmeyi hesaplayan bir ifade tesis etmişlerdir. Fetvacı ve İmrak; kremayer takımla düz dişli imalatını simüle etmiş ve çeşitli parametrelerin diş geometrisi üzerindeki etkilerini incelemişlerdir [6]. Brauer, evolvent düz, helisel, düz konik ve konik (beveloid) dişlileri parametrik olarak tanımlayan ifadeleri tesis ederek, bu dişlilerin genel sonlu eleman modellenmesini sunmuştur [7]. Bekçi ve arkadaşları; farklı malzemelerden modüler yapıda planet dişliler tasarlayıp sonlu elemanlar ilkesine dayalı program ile gerilme analizlerini yapmışlardır [8]. Wei; sonlu elemanlar yöntemi ile vites sistemindeki evolvent dişlilerde oluşan gerilmeler hakkında bilgi edinebilmek için araştırmalar yapmıştır [9]. Sözkonusu çalışmalarda [5-9] tek dişten oluşan sonlu eleman modelleri kullanılmıştır. Ağır iş makinelerinin kullanım yerlerinden biri de kömür ocaklarıdır. Kömür üretiminin yaklaşık % 85-90'lık kısmı açık ocaklardan elde edilmekte olup geri kalanı yeraltı ocaklarından sağlanmaktadır. Bu bakımdan açık ocaklar çok daha büyük öneme sahiptir. Açık ocaklardaki dekapaj ve kömür üretimi mekanize olup ekskavatör kamyon sistemiyle gerçekleştirilmektedir (Şekil 1). Bu iş makinelerinin işletme verimliliği açısından kesintisiz çalışması çok önemlidir. Bu kamyonlara ait bir parça olan pompa yürüyüş dişlisi tahmin edilenden daha kısa sürede hasara uğramıştır. Bu hasarın nedenlerini araştırmak için malzeme ve üretim parametreleri ele alınmıştır. Şekil 1. İşletmelerdeki iş makinelerinden örnekler. 542

Bu çalışmada; ağır iş makinelerindeki şanzıman pompa yürüyüş dişlisinin ani olarak kırılmasından kaynaklanan oluşan hasarlar incelenmiştir. Öncelikle üretim parametreleri ve malzeme sonra kullanım koşullarına bağlı durumlar ele alınmıştır. Hasara uğramış dişlilerin malzemesinin kimyasal bileşimi belirlenmiştir. Üretim parametrelerine göre değişebilen iç ve dış bölgesel sertlik dağılımı incelenmiştir. Sonlu elemanlar yöntemi ile analizi yapılarak dişli çarkın gerilme, sehim analizi yapılmıştır. 2. MATERYAL ve METOT Yük altındaki bir dişlinin dişlerindeki maksimum gerilme değerinin elde edilmesi, dişe etki eden kuvvetin yönü ve büyüklüğünün temas süresince diş profiline bağlı olarak değişmesinden dolayı oldukça karmaşıktır. Evolvent profilli bir diş üzerinde etkili olan kuvvetler Şekil 3 te gösterilmektedir. Şekil 2 de görülen ilk temas noktasında etki eden yük (Wn), temel dişli hareket kanununa göre, diş profilinin normali doğrultusunda etki eder. Bu normal yük, teğetsel (Ft) ve radyal (Fr) bileşenlerine ayrılırsa, teğetsel kuvvet dişli dişi üzerinde bir eğilme momenti oluştururken, radyal bileşen diş kesitinde basma gerilmesi oluşumuna neden olur. Radyal kuvvetin diş eksen çizgisinden kaçık olmasından ötürü basma gerilmesi diş kesiti boyunca düzgün olmayan bir dağılım gösterir. Temas noktası diş profili üzerinde hareket ettikçe, eğilme kuvvetinin moment kolundaki değişime bağlı olarak Wn büyüklüğü de değişir. Bununda ötesinde, temas çizgisi boyunca, iletilen gücü paylaşan diş sayısı da temas oranına bağlı olarak değişim gösterebilir. Şekil 2. Diş üzerindeki kuvvet bileşenleri Sonuç olarak diş boşlukları, diş profili ve yük altındaki dişlerin deformasyonu dinamik kuvvetleri tetikleyebilir. Bu dinamik kuvvetler periyodik tekrarlı ve bazı durumlarda gücü ileten sabit kuvvetten büyük olabilir [8]. AISI 5115 çeliğinden üretilmiş ve kimyasal özellikleri Tablo 1 de, mekanik özellikleri Tablo 2 de gösterilmiş olan şanzıman pompa yürüyüş dişlisi sonlu elemanlar prensibiyle çalışan program vasıtasıyla modellenerek Şekil 3 de gösterildiği üzere yükleme durumları belirlenmiştir. AISI 5115 malzemesinin gerilme ve yer değiştirme analizi sonuçları Şekil 4-6 da verilmiştir. Tablo 1. AISI 5115 çeliğinin kimyasal özellikleri [10]. Element C Si Mn Cr P S % Ağırlık 0,13-0,19 0,15-0,40 1,00-1,30 0,80-1,10 0,035 max 0,035 max 543

Tablo 2 AISI 5115 Çeliğinin Mekanik Özellikleri Özellik Değer Birim Elastik modül 205000 N/mm² Poisson's oranı 0,29 Kayma modülü 77000 N/mm² Öz kütle 0,0078 g/mm³ Çekme gerilmesi 386,1 N/mm² Akma gerilmesi 284,4 N/mm² Termal genleşme kat sayısı 1,1. 10-5 Termal iletkenlik kat sayısı 46,6 W/(m.K) Malzemenin öz ısısı 460 J/(kg.K) Şekil 3. Analizlerde kullanılan yükleme durumu Şekil 4. AISI 5115 ten imal edilmiş dişliye 1000 N kuvvet uygulandığında oluşan gerilme ve yer değiştirmeler 544

Şekil 5. AISI 5115 ten imal edilmiş dişliye 5000 N kuvvet uygulandığında oluşan gerilme ve yer değiştirmeler Şekil 6. AISI 5115 ten imal edilmiş dişliye 20000 N kuvvet uygulandığında oluşan gerilme ve yer değiştirmeler Şekil 7. AISI 5115 çeliğinden imal edilen hasara uğramış dişli AISI 5115 çeliğinden imal edilmiş şanzıman dişlisinin kullanım esnasında hasara uğraması; analiz sonuçları doğrultusunda hasarın malzemenin kimyasal bileşimindeki farklılıklarından dolayı ortaya çıktığı düşüncesini ortaya çıkarmıştır. Yapılan element analizi ile Tablo 3 de gösterildiği üzere AISI 5115 malzemesinin kimyasal bileşiminde farklılıklar olduğu meydana çıkmıştır. Bu hasarın önüne geçebilmek için farklı bir çelik kullanması öngörülmüştür. AISI 8620 çeliğinden imal edilecek olan şanzıman dişlisinin kimyasal özellikleri Tablo 4 te, mekanik özellikleri Tablo 5 te gösterilmiştir. 545

Tablo 3 Hasara uğramış AISI 5115 çeliğinin kimyasal özellikleri Element C Si Mn Cr Mo Ni V W Fe % Ağırlık 0,38 0,31 0,83 0,67 0,001 0,019 0,004 0,010 98 Tablo 4. AISI 8620 çeliğinin kimyasal özellikleri [11] Element C Si Mn Cr Mo Ni P S % Ağırlık 0,15-0,7-0,4-0,15-0,4- Max. Max. 0,18-0,23 0,35 0,9 0,6 0,25 0,7 0,035 0,04 Tablo 5. AISI 8620 Çeliğinin Mekanik Özellikleri Özellik Değer Birim Elastik modül 205000 N/mm² Poisson's oranı 0,29 Kayma modülü 80000 N/mm² Öz kütle 0,00785 g/mm³ Çekme gerilmesi 634 N/mm² Akma gerilmesi 360 N/mm² Termal genleşme kat sayısı 1,2. 10-5 Termal iletkenlik kat sayısı 46,6 W/(m.K) Malzemenin öz ısısı 477 J/(kg.K) AISI 8620 çeliğinden üretilmiş dişliye 1000 N, 5000 N ve 20000 N yük uygulanarak yapılan gerilme ve yer değişme analizi sonuçları Şekil 8-10 da gösterilmektedir. Şekil 8. AISI 8620 den imal edilmiş dişliye 1000 N kuvvet uygulandığında oluşan gerilme ve yer değiştirmeler 546

Şekil 9. AISI 8620 den imal edilmiş dişliye 5000 N kuvvet uygulandığında oluşan gerilme ve yer değiştirmeler Şekil 10. AISI 8620 ten imal edilmiş dişliye 20000 N kuvvet uygulandığında oluşan gerilme ve yer değiştirmeler Şekil 11. AISI 8620 çeliğinden üretilmiş olan yürüyüş dişlisi Şekil 12. AISI 5115 çeliğinden imal edilmiş hasara uğrayan dişli 547

Dişli üretiminde uygulanan sementasyon işlemi kimyasal bileşimi farklılığı oluşturmasının yanında istenen sertlik dağılımı elde edilmektedir. Burada da yapılan sertlik ölçümlerinde diş dibi 58 HRC iken iç bölgelerde 40 HRC ve hatta 20 HRC değerine kadar düşmektedir. Yapılan sonlu elemanlar analizi sonucunda şanzıman dişlisinin sadece diş kısmından hasara uğradığı görülmüş, fakat mevcut kamyon şanzıman pompa yürüyüş dişlisinin Şekil 13 de görüldüğü gibi diş dibi bölgesinden hasara uğradığı görülmüştür. Şekil 13. AISI 5115 çeliğinden imal edilen hasara uğramış dişli 3. SONUÇLAR ve TARTIŞMA Ağır iş makinelerindeki şanzıman pompa yürüyüş dişlisinin ani olarak kırılmasından kaynaklanan hasar durumu incelenmiştir. Hasara uğramış ağır makine dişlisinin öncelikle malzemeye bağlı nedenlerden dolayı kırıldığı sonucuna ulaşılmıştır. Yapılan sertlik deneyi sonuçlarında Şekil 12 de görüldüğü üzere AISI 5115 malzemeli dişlinin diş kısımlarında sertlik 58 HRC civarlarında iken, dişlerin alt kısımlarında sertliğin ani düşüş göstererek 30 HRC civarına geldiği görülmüştür. Dişlinin merkezine doğru gelindikçe sertliğin daha da düşerek 20 HRC değerine kadar düştüğü görülmüştür. Malzeme alaşım elementlerinin analizi sonucunda, AISI 5115 malzemesi içinde en fazla % 0,19 oranında bulunması gereken karbonun % 0,38 oranında, en az % 0,80 oranında bulunması gereken kromun % 0,67 oranında, en az % 1,0 oranında bulunması gereken 548

mangan elementinin, % 0,83 oranında bulunduğu belirlenmiştir. Krom malzemelere sertlik ve aşınmaya karşı direnç kazandırdığından yeterli oranda bulunmayan krom elementi malzemenin sertlik ve aşınma değerlerinde düşüşe neden olmuştur. Karbon oranının fazla bulunması da sünekliği azaltmıştır. Ancak bu sertlik artışı uygulanan sementasyon işlemine bağlı olarak oluştuğu görülmektedir. Mangan elementinin malzemelerin dayanımını artırdığı bilinmektedir. Dolayısıyla element analizinde yeteri kadar bulunmayan mangan elementi dayanımda düşüşe neden olmuştur. Bu element oranlarının gereken düzeylerde olmamasından dolayı malzemenin hasara uğradığı belirlenmiştir. Şanzıman pompa yürüyüş dişli malzemesi AISI 8620 çeliğinden imal edilip işletmede kullanımında malzeme, üretim koşulları veya yüklemeye bağlı herhangi bir sorunla karşılaşılmamıştır. 4. KAYNAKLAR [1] WECK, M., KOCH, A., Spindle-bearing systems for high-speed applications in machine tools. Ann. CIRP 42 p. 445. Abstract-Compendex, (1993). [2] KARPAT, F., ÇAVDAR, K., BABALIK, F.C., Bilgisayar Yardımıyla Düz, Helisel, Konik ve Sonsuz Vida Dişli Mekanizmalarının Boyutlandırılması ve Analizi, Mühendis ve Makine -Sayı: 510, (Temmuz 2002). [3] ÇAYDAŞ, U., SEÇGİN, Ö., Düz Dişli Çark Sistemlerinde Eksenler Arası Açının Yatak Kuvvetlerine Olan Etkilerinin Araştırılması, Doğu Anadolu Bölgesi Araştırmaları 4, (2003). [4] K. J. H. AL-SHAREEF, J. A. BRANDON, On the effect of variations in the design parameters on the dynamic performance of machine tool spindle bearing systems. Int. J. Mach Tools Manufact. 30 p. 431. Abstract, (1990). [5] CHABERT, G., TRAN,T. D., MATHIS, R., An Evaluation of Stresses and Deflection of Spur Gear Teeth Under Strain, ASME Journal of Engineering for Industry, 96, 85-93, (1974). [6] FETVACI, M. C., İMRAK, C. E., Düz Dişli Çark Görsel Materyallerinin Bilgisayar Ortamında Elde Edilmesi, Yıldız Teknik Üniversitesi SIGMA Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi, Sayı:4, (2004). [7] BRAUER. J., A General Finite Element Model Of Involute Gears, Elsevier B. V., Finite Elements in Analysis and Design 40, 1857 1872, (2004). [8] BEKÇİ, U., VAROL, R., TAYLAN, F., Farklı Malzemelerden İmal Edilmiş Modüler Dişli Çarkların ANSYS ile Gerilme Analizi, Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, (2) 19-26, (2006). [9] WEI, Z., Stresses And Deformations In Involute Spur Gears By Finite Element Method, A Thesis Submitted to the College of Graduate Studies and Research in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Science in the Department of Mechanical Engineering University of Saskatchewan, October, (2004). 549

[10] Fermetal Demir Ticaret ve Sanayi Limited Şirketi, Sementasyon Çelikleri Kimyasal Özellikleri [11] ASM Aerospace Specification Metals Inc., 550