DİŞLİ SEÇİMİ Bu sayfalarda dişli çeşitleri, uygulama alanları ve dizaynı konusunda bilgiler verilecektir. Önce dişli çeşitleri konusunda bilgi verelim. Dişliler her zaman çift olarak veya daha fazla sayıda birbirlerine tahrik aktaracak şekilde çalışırlar. Birlikte çalışan dişlilerin dönme (şaft) eksenlerinin birbirlerine göre konumu dişlinin sınıfını belirler. Buna göre dişliler dört ana gruba ayrılırlar. Bunlar; 1. EKSENLERİ PARALEL DİŞLİLER 2.EKSENLERİ ÇAKIŞAN DİŞLİLER 1. EKSENLERİ PARALEL DİŞLİLER 3. EKSENLERİ PARALEL OLMAYAN VE ÇAKIŞMAYAN (SKEW) DİŞLİLER 4.PLANET DİŞLİLER Paralel eksenli dişliler de kendi arasında aşağıdaki tiplerde imal edilirler. Bunlar 1A. Düz dişliler 1B. Helisel dişliler 1C. Çavuş dişliler 1D. Bitişik çavuş dişliler
1A. DÜZ DİŞLİLER (SPUR GEARS) En sık rastlanan dişli tipi silindirik, düz dişlilerdir. Bunlarda dişler şaft eksenine paralel ve düzdür. Bu dişlilerin avantajları İmalat maliyetlerinin düşük olması, eksenel kuvvet aktarmamaları ve bakımlarının kolay olmasıdır. Dezavantajları ise gürültülü çalışmaları ve dişli gruplarında yüksek indirgeme oranı sağlanamamasıdır. Yüksek indirgeme oranı sağlanması için bu dişli gruplarının bir kaç kademeli olarak tahrik aktarımnda bulunmaları gerekir. Bu dişlilerin dizaynı için Bkz. Düzdişli dizaynı 1B. HELİS DİŞLİLER Bunlarda düz dişliler gibi silindirik geometriye sahip dişlilerdir. Düz dişliden farkları dişlerin helisel olmasıdır. Bu dişlilerin en önemli avantajı aynı büyüklükteki düz dişliye nazaran daha yüksek değerlerde yük taşıyabilmeleri, daha sessiz ve daha yüksek hızlarda çalışabilmeleridir. Helisel dişli çiftlerinde bir diş diğerinden ayrılmadan önce komşu diş diğer dişli ile temasa geçtiği için daha hassas ve daha sessiz çalışırlar. Bir helisel diş çiftinde dişlilerin biri sağ helis ise diğeri sol helis dişlidir. (Bkz Şekil 1) Bu dişlilerin en büyük dezavantajı iseşaft ve yataklara eksenel yönde kuvvet iletmeleridir (Bkz. Şekil 2) Bu dişlilerin dizaynı için Bkz. Helis dişli dizaynı
Şekil 1 Şekil 2 1C. ÇAVUŞ DİŞLİLER. Çavuş dişiler aynı eksendeki iki helis dişlinin bütün olarak imal edilmiş halidir. Bu dişlilerden birisi sağ helis ise diğeri sol helis olarak açılırlar. Böylece helis dişlilerin en büyük dezavantajı olan eksenel kuvvetler birbirini dengeleyerek şaft ve yataklara eksenel yönde kuvvet aktarımı ortadan kalkmış olur. Bu helis dişler ortada çakışık olmayıp, aralarında küçük bir kanal bulunmaktadır. 1D. BİTİŞİK ÇAVUŞ DİŞLİLER (HERRINGBONE GEARS) Bunlar arada kanalı olmayan, çakışık çavuş dişlilerdir. Daha hassas çalışmalarına rağmen dişlilerin imalatında özel çakılara ihtiyaç olduğundan imalat maliyetleri yüksek olup bakımları sırasında özel ihtimam gösterilmesi gereken dişlilerdir. 2. EKSENLERİ ÇAKIŞAN DİŞLİLER Eksenleri birbiri ile çakışacak şekilde çalışan dişli gruplarıdır. Bunlarda kendi aralarında aşağıda belirtilen tiplerde imal edilirler. 2A. Düz konik dişliler. 2B. Sprial konik dişliler 2C. Sprial açısı sıfır konik dişliler 2D. Coniflex dişliler 2E. Formate dişliler 2F. Revacycle dişliler
2A. DÜZ KONİK DİŞLİLER (BEVEL GEARS) Bunlar eksenleri birbiri ile herhangi bir açıda çakışan düz konik dişlilerdir. En sık karşılaşılan eksenler arası açısı 90 derece olan konik dişilerdir. Bu dişli çiftlerinin konik açıları uzantısı aynı noktada buluşacak şekilde dizayn edilirler. Dişlilerden biri değişeceği zaman mutlaka diğeri de değiştirilmelidir. Düz konik dişliler 1000 rpm den düşük hızlarda, orta şiddette yüklerin olduğu, gürültünün fazla önemi olmadığı yerlerde kullanılırlar. 2B. SPRİAL KONİK DİŞLİLER Düz konik dişlilerden farkı dişlerin sprial formda olmasıdır. Sprial açısı dönme eksenine göre herhangi bir açıda olabildiği için aynı anda 2 veya daha fazla diş aynı zamanda birbirine dokunarak kuvveti iki veya daha fazla noktadan aktarabilir. Bunlar düz koniklere göre çok daha büyük kuvvetleri çok daha yüksek hızlarda aktarabilmektedirler. Eğer sprial konik ana dişlisi sağ helis diş ise piyonu sol helis diş olmalıdır (Bkz Şekil 3). Sprial konik dişli ekseni, ana dişli ekseninden geçecek şekilde konumlandırılır. (Bkz şekil 5) Sprial konik dişliler devri 1000 rpm in üzerinde olan, yüksek şiddette yüklerin aktarılacağı ve sessiz çalışması gereken yerlerde kullanılır. Eğer bu dişlilerde çevresel hız 40 m/sn den büyük olacaksa dişlerin mutlaka taşlanmış olmaları gerekmektedir Otomobillerin difransiyelinde bulunan ve Ayna-Mahruti olarak bilinen dişliler sprial konik dişlilerdir.
2C. SPRİAL AÇISI SIFIR KONİK DİŞLİLER Sprial konik dişlilere benzerler. Ancak buların sprial açısı sıfır derecedir. (Bkz şekil 4) Şekil 3. Şekil 4. 2D,E,F. CONİFLEX, FORMATE ve REVACYCLE DİŞLİLER Düz konik dişlilere benzerler. Ancak bunların diş profilleri çift bıçaklı frezeler ile açılarak diş formunun bölüm dairesinde yükü daha homojen dağılmasını sağlayacak şekilde işleyerek dişli çalışma hassasiyeti ve ömrünün arttırılmış olması sağlanmaktadır. 3.EKSENLERİ PARALEL OLMAYAN VE EKSENLERİ ÇAKIŞMAYAN (SKEW) DİŞLİLER Eksenleri farklı düzlemlerde olan dişlilerdir. Bunlar ana dişli ile çalışan pinyon dişli eksenlerinin ana dişli üzerindeki konumlarına göre adlandırılırlar. (Bkz Şekil 5) Bunlardan en yaygın kullanılanlar ŞEKİL 5
aşağıdakilerdir. 3A. Sonsuz vida dişliler 3B. Hypoid dişliler 3C. Spiroid dişliler 3A. SONSUZ VİDA DİŞLİLER Eksenleri çakışmayan dişlilerden en fazla kullanılanı Sonsuz vida dişlilerdir. Bu dişliler titreşimsiz, sessiz, çok büyük indirgeme oranlarında ve çok yüksek hızlarda çalışabildiğinden özellikle redüktörlerde kullanılan başlıca dişli çeşididir. Sonsuz vida-dişli çiftinde sonsuz vida ekseni dişliye teğet konumda bulunur(bkz.şekil 5) Bu dişli tipinin en büyük avantajlarından biri ise eğer adım açısı 5 0 den az ise bu dişlilerin kendinden kilitlemeli (self-locking) olarak çalışabilmeleridir. Yani dönme hareketi sonsuz vida üzerinden aktarılamayıp, fakat dişli üzerinden aktarılır ise sonsuz vida geri dönmez. Böylece bazı uygulamalarda fren kullanma ihtiyacı kalmaz (örnek : Motor çıkışında diş açısı 5 0 den az Sonsuz vida-dişli redüktörü bulunan ve yokuş yukarı tahrik edilmekte olan bir tekerlekli araç, motor durduktan sonra fren olmasa bile geriye doğru hareket etmez) 3B. HYPOID DİŞLİLER: Sprial konik dişlilere çok benzerler. Bunların Sprial konik dişliden farkı pinyon dişli ekseninin ana dişli ekseninden X kadar mesafede olmasıdır. (Bkz. Şekil 5, 6) X mesafesi arttikça çalışma bölgesi hypoid dişli çalışma bölgesinden spiroid dişlilerin çalışma bölgesine geçilmiş olur. Bu dişliler sprial konik dişlilerden daha sessiz olup ve dayanma süreleri daha uzundur. 3C. SPİROİD DİŞLİLER Şekil 6 Yüksek tork aktarılması ve birbirine dik açıda tahrik iletimi gereken yerlerde Spiroid dişliler kullanılır. Bu dişliler sessiz çalışan, ve
aktardıkları torka nispeten büyük hacımları olmayan kompakt dişli gruplarıdır. Bir diğer avantajları ise kolay sökülüp takılabilir olmalarıdır. Sağladıkları indirgeme oranları 1:3 den 1:400 e kadar çıkabilir. Spiroid ve Hypoid dişlilerin, Sonsuz vida ve Konik sprial dişlere göre en büyük avantajı eksenler arası mesafe(bkz. Şekil 6) nedeni ile tahrik aktarımı esnasında daha fazla dişin birbiri ile temas halinde bulunması (Bkz.Şekil 7) ve böylece daha yüksek tork iletiminin mümkün olmasıdır. HYPOID VE SPİROİD DİŞLİLERİN TEMEL ÖZELLİKLERİ Diş boşluk miktarının ayarlanabilir olması ve gerekirse sıfır boşluk sağlanması Hassas konumlandırma gereken uygulamalarda yüksek hasiyet Yüksek indirgeme oranları Yüksek tork iletebilmeleri Şok dayanımlarının yüksek olması Sessiz çalışmaları Küçük hacımda ve hafif olmaları İhtiyaca göre dizayn ölçülerinin değiştirilebilir olması Şekil 7 4. PLANET DİŞLİLER Sabit bir çevre dişlisi ve bunun etrafında dönen pinyon dişlilerden çıkış şaftına aktarılan düşük devir ve yüksek tork bu dişli grubunun temel çalışma prensibini oluşturur. Planet dişli gurubundaki ana elemanlar şunlardır (Bkz. Şekil 8) Çevre dişlisi (Bu daha çok sabit bir iç dişlidir) Planet dişliler (çevrede dönen dişliler)
İnput şaftı İnput şaftından planet dişlilere dönme hareketini aktaran kol Dönme hareketini planet dişlilerden output şaftına aktaran merkez dişli (Sun gear) PLANET DİŞLİ GRUBUNUN AVANTAJLARI Yüksek indirgeme oranları Yüksek tork aktarımı Küçük (kompakt) hacım İnput ve output eksenlerinin aynı eksende (coaxial) olması Verimlerinin yüksek olması (Tipik bir planet dişli grubunda verim 97% dir.) Dişli grubunda oluşan yüklerin homojen olarak dağılması. Elastik deformasyonun düşük olması (Stiff) ŞEKİL 8 Planet dişli grubunda planet dişli sayısının fazla olması daha yüksek tork aktarımını sağladığı gibi yük dağılımının da daha homojen olmasına imkan sağlar. Dezavantajları ise yataklamalara gelen ağır yükler, dizaynlarının daha komplex olmaları ve bakımlarının zor olmasıdır.
DİĞER DİŞLİ KULLANIM ALANLARI 1. KRAMİYER DİŞLİLER (RACK AND PINION) Dairesel hareketi çizgisel harekete çevirmek için en yaygın kullanılan mekanizmalar kramiyer dişlilerdir. Bunlarda dişli genellikle düz dişli olmakla birlikte helisel dişli olarak da imal edilmektedir. Dişli normal dişli prensiplerine göre dizayn edilir, kramiyer ise dişlinin modulune uygun olarak istenen boyda imal edilirler. 2. ZİNCİR DİŞLİLER (SPROCKET AND CHAIN) Bir çoğumuzun çocukken tanışmış olduğu ilk mekanizma bisiklet pedalından arka tekere hareketi aktaran zincir dişliler olmuştur. Eksenler arası mesafenin uzun olduğu ve aynı düzlemde dönme hareketin aktarılması gereken yerlerde zincir dişliler kullanılır. Zincir dişlilere yüksek tork uygulanabilir ancak yüksek devirlerde kullanılamazlar ve çok gürültülüdürler. Bunların bir diğer dezavantajı gevşek tarafta zincirin sarkmasıdır. Sarkmayı gidermek için genellikle gerdirme dişlileri kullanılır. Amerikan standartlarında ANSI B29.1 olarak
tanımlanan zincir dişliler için DIN normunda birçok standart vardır. Ancak en yaygın kullanılan standartlar şunlardır. DIN 8187 DIN 8188 Bu standartların varlığını vurguluyorum çünkü DIN 8188 standartına göre temin edilmiş zincirin DIN 8187 standartında temin edilmiş zincir dişli birlikte çalışması mümkün değildir. Zincir ve zincir dişli birlikte temin edilmeli ve temin sırasında DIN normu mutlaka belirtilmelidir. Zincir temininde verilmesi gereken bilgiler şunlardır. DIN normu Hatvesi Boyu Kaç sıra olduğu Zincir dişliler için ise aşağıdaki bilgiler verilmelidir Bunlar; ŞEKİL 9 DIN normu Hatvesi Diş sayısı Kaç sıra olduğu Göbek formu (Bkz şekil 9) Yukarıda belirtilen standartlar dışında diğer bazı standartlar ise şunlardır. DIN 8181 Uzun baklalı zincirler
DIN 8189 Ziraat zincirleri DIN 8164 Sabit burçlu zincirler DIN 8165 Kazıyıcı zincirler Zincir dişlisinde göbek kısmı ham olarak temin edilir ve uygulanacak yerin ölçüsüne göre şaft deliği ve kaması sonradan işlenir. Zincir dişli standarları için aşağıdaki linkten yararlanabilirsiniz. DIN 8187 ve ANSI B29.1 3. TRİGGER DİŞLİLERİ Bu dişliler tork aktarmak için değil konum haberini aktarmak için kullanılırlar. Özellikle otomasyon için gerekli senkronizasyon trigger kayış-kasnakları ile yapılır. Bu dişliler tork aktarmayacakları için diş derinlikleri son derece azdır. Bu dişliler trigger kayışları ile birlikte kullanılır. Bu kayışların ingilzcede karşılığı zamanlama kayışıdır (timing belts) ve bu ikilide en önemli husus kayış ve kasnak arasında en küçük bir kaymanın olmamasıdır. Bu sistemde trigger dişli devri 10,000 rpm e kadar çıkabilir. Bunların tork aktarması beklenmediği için kayış gergi miktarları çok düşük tutularak ömürlerinin uzun olması sağlanmaktadır. Ancak kayıştaki dişlerin kasnaktaki dişlerle sürekli temas halinde olmasını sağlamak çok önemli olduğundan gerekirse gevşek tarafta avara kasnak kullanılır. (Bkz.Şekil 10)Trigger dişlisi çelik, çelik döküm, aluminyum olabildiği gibi plastikden de imal edilmektedirler. Kayışlar ise lastik veya poliüretandan mamuldür. ŞEKİL 10