www.teknolojikrstirmlr.com ISSN:- Mkine Teknolojileri Elektronik Dergisi 5 () - TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR Kıs Mkle Sehim Ornın Bğlı Olrk Bir Mil Üzerinde Oluşn Sıcklık Dğılımının Arştırılmsı Vedt SAVAŞ, Cebeli ÖZEK ırt Üniversitesi Teknik Eğitim kültesi, ELAZIĞ ÖZET Tkım tezghlrı ve genel mkine imltınd kullnıln miller yük ltınd bir tkım kuvvetler etkisindedirler. Bu kuvvetlerin meydn getirdiği eğilme gerilmesi ile miller sehim yprk çlışmy zorlnmktdırlr. Zorlm neticesinde milde ısı meydn gelmekte ve bu ısı mil ortsındn bşlyrk ytklm noktlrın kdr bir değişim göstermektedir. Oluşn ısı kymlı ytklrd kullnıln yğlrın viskozitelerini düşürerek sürtünmeyi rttırmktdır. Bu çlışmd rklı sehim ornlrınd, mil üzerinde meydn gelen sıcklık dğılımı deneysel olrk rştırılmıştır. Anhtr kelimeler: Mil, Sehim, Isı. GİRİŞ Miller dönerek hreket ileten ve kuvvet nkleden elemnlrdır. Çlışm esnsınd mil üzerindeki elemnlrdn dolyı, milde sehimler meydn gelmektedir. Elstik sınırlr içerisinde kln bu çlışmlrın çoğund, sehimlerden dolyı mil ve bun bğlı olrk ytklr zorlnmktdır. Bu zorlnmlr sonucund mil ve ytklrd ısı meydn gelmektedir. Mkine elemnlrınd sürtünme ve ısı istenmez. Anck yük sebebiyle milin zorlnmsı sonucund sehimler meydn gelmektedir. Bu d mkine elemnlrının ısınmsın ve bunun sonucund istenmeyen htlr ve rızlr sebebiyet vermektedir. Torn ve reze tezghlrının çok hsss dönen ener milinde şırı yükleme sonucu meydn gelecek sehim, iş prçlrının bozuk işlenmesine sebep olbileceği gibi, ytklrd meydn gelecek ısı rtışı, ytklrın yğlnmsınd kullnıln yğlrın vizkozitelerinin de düşmesine böylece sürtünme şeklinin değişmesine sebep olur. Yüksek hızlı işleme esnsınd ener milindeki ısı rtışı, sürtünme ve şınmy sebep olmkt ve bu ısının d sistem içinde diğer mkin elmnlrın ktrılmktdır. Bu nedenle uygun bir soğutm sğlyck mil tsrımlrı geliştirilmiştir[]. Isınm çısındn en önemli problemlerden bir tnesi de çok yüksek devirlerde çlışn tşlm tezghlrıdır. Burd tş gelen bsınç kuvveti, tş milini sehim ypmy zorlyrk milin ısınmsın ve ytklrdki yğlmnın kötüleşmesine sebep olmktdır. Bu çlışmd, iki trı ytklnrk Ç5 mlzemesinden iml edilen bir mil üzerine, kbul edilmiş elstik sınırlr içerisinde kuvvet uygulnrk meydn getirilen sehim neticesinde ve rklı çlışm devirlerinde mil üzerindeki ısı dğılımı belirlenmiştir.
Teknolojik Arştırmlr 5 () - Sehim Ornın Bğlı Olrk Bir Mil Üzerinde Oluşn Sıcklık. TEORİK İRDELEME Dış kuvvetlerin ve momentlerin etkisi ltındki bir cismin çeşitli noktlrı birbirlerine göre izi bir değişme gösterir. Bu değişmeye şekil değiştirme vey deormsyon denir []. Prtikte kullnıln her elemn dış kuvvet ve moment etkisi ile z vey çok şekil değiştirir. Bu bkımdn teknikte rijitlik, dış kuvvetlerin etkisi ile elemnd meydn gelen şekil değiştirme değerinin (büyüklüğünün) sınırlndırılmsı nlmını tşır. Çlışm şrtlrı, şekil değiştirmenin sınırlndırılm ihtiycını doğurmuştur. Örneğin, iki mil üzerine yerleştirilen bir dişli çrk meknizmsınd her iki mil yük ltınd büyük bir deormsyon gösterdiği tkdirde, dişliler rsınd diş boşluğu bölgesinde tems olur ve bu d meknizmnın çlışmsını ve emniyetini tehlikeye sokr. Aynı şekilde bir tkım tezghının elemnlrı, çlışm esnsınd büyük deormsyonlr gösterirse, bu deormsyonlr işlenen prçlr d intikl eder ve böylece htlı işlenmiş prçlr elde edilir. Bu nedenle şekil değiştirmede konstrüksiyon bkımdn ess problem, deormsyonlrın sınırlndırılmsıdır[]. Mlzemenin meknik özellikleri genellikle od sıcklığınd tespit edilir. Oys bir çok mkine elemnı, işletmede tmmen rklı sıcklıklr mruzdur. Bu nedenle konstrüktör, mkine elemnlrının bşk sıcklıklrdki durumunu tnımk ve konstrüksyon işleminde sıcklığın etkisini göz önünde tutmk zorunddır. Sıcklık mlzemenin özelliklerini etkiler; ısı gerilmelerini doğurur ve sürünme (creep) olyını meydn verir []... Eşit Dğılmış Yükleme Şiddetleri İçin Ytk Arlığın Bğlı Sehim Kontrolü A A d teğet B L/ (L-) L L/ d e g h ( L/-) bl- L Şekil. İki noktsl kuvvet ile yüklenen milin sehim eğrisi [5]. Diygrmdn görülmektedir ki ort noktdki sehim B noktsının A dn çizilen teğet ile bulunur. Her iki sehimde kdrdır. Bu sehimi moment ln yöntemi kullnrk hesplmk mümkündür [5]. Eğilme momenti diygrmı belki de en iyi prç-prç ve kiriş boyunc sğdn sol doğru çlışrk çizilir. P kuvvetlerinden her biri için yrı-yrı moment diygrmı çizilir. İkinci moment lnı teoremi uyrınc B nin A dn çizilen teğete göre sehimi, eğilme momenti diygrmının A ile B rsındki lnının B den geçen düşey eksene göre momentinin EI ile bölümüne eşittir. Bu ln deh ve eg üçgenlerinden oluşur. İkinci moment lnı teoreminden [6]:
Svş, V., Özek, C. Teknolojik Arştırmlr 5 () - L L L L L L L EI + + vey 6 L EI L L olur () Ytk rlıklrın bğlı olrk bir milin mksimum sehiminin elde edilmesi gerekir. Bun göre; kiriş uçlrındki tepkilerin ikisi de simetrik nedeniyle ( ) ye eşittir. Klın çizgi kirişin elstik eğrisini gösterir. Yükler simetri uygulndığı için bu eğrinin de kiriş ort noktsın göre simetrik olmsı gerekir. A ile gösterilen elstik eğrinin ort noktsındki teğet ytydır. Kirişin sğ ucu B ile gösterilmiştir. Simetri nedeniyle mksimum sehim kirişin ort noktsınd olur [5].. DENEY SETİNİN HAZIRLANMASI Deney seti, Ç5 çelik mlzemeden ypılmış bir mil(), iki sbit ytk(), iki rdyl hreketli bskı ytğı(5), kyış-mil ksnğı ve elektrik motorundn oluşturulmuştur(şekil.). Mil tşlnmış olup ortlm yüzey pürüzlülüğü R, µ m dir. Mile, dh önce teorik hesplmlr sonucu belirlenen sehim, 5 nolu bskı ytğı kullnılrk uygulnmıştır. Deneyde kullnıln mil çpı dh önce ypıln hesplmlr uygun olrk, mm, milin boyu mm olrk lındı. Motordn kyış yrdımıyl hreket ln mil(), deneylerde 75 d/d d döndürülmektedir. 5. YAPILAN DENEYLER VE SONUÇLARI : Elektrik motoru, : V kyışı- ksnk, : Mil, : Sbit ytk, 5 : Ayrlnbilir bskı ytğı Şekil. Deney setinin şemtik görünüşü. Deneyler, hesplnn mksimum sehimin( değerler : mx, mm ),, ve ü uygulnrk ypıldı. Bu 5 mx mx,55 mm, 5 mx, mm,,6 mm dir. Bun göre, ypılck deneylerde uygulnck kuvvet ve sehim miktrlrı : 5
Teknolojik Arştırmlr 5 () - Sehim Ornın Bğlı Olrk Bir Mil Üzerinde Oluşn Sıcklık Mil çpı d mm, E,. 6 kg / cm²,,5 mm, b 95 mm için L + b + + b mm dir. Bun göre;. I π d 6,. 6,7 cm ve, l ; l ve l 5 için[6] () yukrıdki değerler denklem () de yerine konulup işlemler ypıldığınd tblo. elde edilir. Tblo. mksimum sehim ornlrı için için için l l l 5, mm, 6mm, mm mx mx mx Her sehim için mil, 5--5--5- dkik çlıştırıldı Sıcklık ölçümü üç rklı noktdn ypıldı(şekil.). A B B A A: Sbit ytklr, B: Sehim verme noktlrı. Şekil. Sıcklık ölçüm noktlrı. Ölçüm lınn noktlrın yüzeyleri silindirik olduğundn, Termometre ucunun hep ynı noktlrdki sıcklık değerlerini lmsı için, mil üzerinde ölçü lınn noktlr nokt şeklinde küçük hvşlr çıldı. Sıcklık değerini ölçmede kullnıln cihz, hsssiyeti C ve ölçme rlığı C ile 7 C oln Cole- Prmen mrk ve H-6-6 modelli kızılötesi prensibine göre çlışn Termometredir. Deneylere küçük oln sehimden bşlndı Milin ve diğer ısınn elemnlrın soğutulmsı için hv bsıncı kullnıldı ve tüm elemnlrın ynı sıcklığ gelene kdr ( bu sıcklık rkı değeri ile, C rsıdır ) hv ile soğutmy devm edildi. 6
Svş, V., Özek, C. Teknolojik Arştırmlr 5 () - Sbit Ytk Bskı Ytğı Mil Ortsı Sıcklık rkı ( C) 6 5 5 5 5 Zmn (dk) Şekil..55 mm lik sehim için sıcklık değişimi Sbit Ytk Bskı Ytğı Mil Ortsı Sıcklık rkı ( C) 6 5 5 5 5 Zmn (dk) Şekil 5.. mm lik sehim için sıcklık değişimi 7
Teknolojik Arştırmlr 5 () - Sehim Ornın Bğlı Olrk Bir Mil Üzerinde Oluşn Sıcklık Sbit Ytk Bskı Ytğı Mil Ortsı Sıcklık rkı( C) 6 5 5 5 5 Zmn (dk) Şekil 6..6 mm lik sehim için sıcklık değişimi 5. SONUÇLAR VE İRDELENMESİ Şekil. 5. ve 6. dki incelendiğinde; eğilmeye mruz kln bir milde, çekme ve bsm kuvvetlerinden dolyı zmnl ısı meydn geldiği, bu ısı rtışının ytk ve yüklemenin olduğu noktlrd dh zl, mil ortsınd ise dh z olduğu görülmektedir. Bun göre mile sehim yptırılrk, ypıln deneylerden şğıdki sonuçlr çıkrtılmıştır :. Milin eğilme zorlmsı ltındki çlışmsınd, sbit sehim vey bu sehime krşılık gelen yük ltınd sıcklık çlışm zmnın bğlı olrk rtmktdır. Bu sonuc göre uzun süre yük ltınd çlıştırılck miller için soğutm tsrımlrı ypılmlıdır.. Sıcklığın rtm miktrı, mil merkezinde büyük olmmkl berber, yükün uygulm noktlrınd ve mil ytklrınd dh zl olmktdır. Dolyısıyl mkine elmnlrınd ytklrın soğutulmsı ve bun uygun yğlm yğı ve ytk tsrımlrı önemlidir.. Sbit devir syısı ltınd sehim miktrı rttırıldığınd, milde ısınm rtmktdır.. Mksimum sehim mil ortsınd olmsın rğmen, en zl sıcklık rtışının, ytk ve yükleme noktlrınd meydn gelmesinin sebebi: Sehim ltınd dönmeye çlışn milin, yükleme noktsındki bskı kuvvetinden dolyı zorlnmsıdır ve bu zorlnmnın etkisiyle bşt ytklr olmk üzere, yükleme yerlerinde sıcklık rtışı dh zl olmktdır. 5. ytklrdki sıcklık rtışı dikkte lınrk yğlm sistemleri tsrlnmlı ve ytk yğlm yğı seçiminde sıcklık rtışı göz önünde bulundurulrk dh yüksek viskoziteli yğ kullnılmlıdır. 6 KAYNAKLAR. Jin Kyung choi, Di Gil Lee, 99, Mchine Tool &Mnucture (7 ). Bozcı, A.,995, Mkine Elemnlrının Projelendirilmesi, İstnbul,.. Akkurt, M. 999, Mkine Elemnlrı, İstnbul, 96,, 5,57 59.. Svcı, M., 97, Mkine Elemnlrı, İstnbul, 5-55. 5. Sümer, S., 979, Cisimlerin Mukvemeti, Ankr, 79 9. 6. Okdy, Ş., 979, Mkine Elemnlrı, İstnbul, 9-9.