makine tasarımı (ders notları)

Transkript

MAKİNE TASARIMI
(DERS NOTLARI)
Prof. Dr. Ahmet Çetin CAN
İÇİNDEKİLER
BÖLÜM 1
MAKİNE TASARIMI
BÖLÜM 2
KAYNAKLI KONSTRÜKSİYONLAR
Tasarım Kuralları
Kaynaklı Parçaların Sağlamlığını Artırma Yöntemleri
BÖLÜM 3
DÖKÜMLE ÜRETİLEN PARÇALARIN TASARIMI
Et Kalınlığı ve Döküm Dayanımı
Döküm parçalarının kalıplanması
Döküm parçalarının Tasarım Kuralları
BÖLÜM 4
TALAŞLI İŞLEMLE ÜRETİLEN PARÇALARINTASARIMI
BÖLÜM 5
MAKİNE TASARIMINDA HAFİFLİK
Uygun Kesit Seçilmesi
Şekil Değişimi Yaparak Hafiflik Sağlanması
Zorlamaların Azaltılması İle Hafiflik Sağlanması
Malzeme Seçimi ile Hafiflik Sağlanması
BÖLÜM 6
YORULMAYA GÖRE TASARIM
Gerilme Yığılması Meydana Getiren Şekiller ve Gerilme Yığılmalarını Azaltmak
İçin Yapılan Tasarım Değişiklikleri
Cıvata ve Somunların Tasarımı
BÖLÜM 7
RULMANLI ve KAYMALI YATAKLARININ TASARIMI
Rulmanların Millere Montajı
Rulmanların Gövdelere Montajı
Millerin Yataklama Örnekleri
Kaymalı yatak tasarımı
BÖLÜM 8
SIZDIRMAZLIK ELEMANLARININ TASARIMI
Hidrolik Keçelerin Montajı
Yağ Keçelerinin Montajı
Labirentler
BÖLÜM 9
MAKİNE TASARIMINDA KENDİ KENDİNE YARDIM PRENSİBİ
BÖLÜM 10
MAKİNE TASARIMINDA BASİTLİK
BÖLÜM 11
MAKİNE TASARIMINDA BELİRLİLİK
BÖLÜM 12
MAKİNE TASARIMINDA EMNİYET
BÖLÜM 13
KOROZYONA GÖRE TASARIM
BÖLÜM 14
ZORLANMANIN AZALTILMASI
Makine Tasarımı Ders Notları
BÖLÜM 1
MAKİNE TASARIMI
Bir makinenin meydana gelmesi, kabaca, makineyi hayal etme, taslak şeklini
çizme, elemanlarını yerleştirme, mekanizmanın çalışmasını sağlama, elemanları
boyutlandırma, montaj resimlerini çizme, yapım resimlerini çizme, prototip makinenin
üretimini yapıp deneme yapma ve yapımına karar verilen makinenin üretimini yapma
safhalarından geçer. Üretim safhasına kadar olan tüm işlemler tasarım olarak
adlandırılır.
Tasarım kelimesinin karşılığı olarak, dizayn ve konstrüksiyon kelimeleri
kullanılmaktadır. Bu kelimeler, yabancı kelimeler olup, Türkçe okunuşları ile
kullanılmaktadır. Konstrüksiyon kelimesi, elemanları yerleştirme anlamında
kullanılmakla birlikte, tasarım anlamı vermektedir. Burada, bütün bu kavramlar için
tasarım kelimesi kullanılacaktır.
Bir makinenin tasarım şu safhalardan geçer:
1- Fonksiyonun Belirlenmesi
Fonksiyon, yapılacak makinenin çalışması esnasında yapması gereken iştir.
Tasarım esnasında çözülmesi gereken ilk iş budur. Yapılacak makinenin yapacağı iş
tam ve kesin belirlenmelidir.
2- Tasarım Sentezleri
Makinenin yapacağı işi yerine getirebilmesi için temel fikirleri bir araya
getirmektir. Tasarımın bu safhası, buluş kabiliyeti gerektirdiğinden zordur. İstenen
fonksiyonu yerine getirebilecek sonsuz sayıda sistem geliştirilebileceği için bu
safhada karar vermek ve son noktayı koymak, önemli bilgi birikimi ve tecrübe.ister.
3- Taslak Tasarım Yapma, Malzeme Seçimi ve Analiz Yapma.
Tasarımcı, malzeme seçimini, üretim metodunu, boyutları, toleransları vs. bu
safhada belirler. Bu safha, sentezleme safhasından daha az buluş kabiliyeti
istediğinden, daha kolaydır; fakat daha fazla teknik tecrübe gerektirir. Tasarımcının
kullanabileceği, gerilme formülleri, malzeme özellikleri, üretim metotları gibi bilgi
birikimi gerektirir. Bu safhada, işlemlerin verimliliği, faydalılığı sıraya konmalıdır.
Seçilen malzeme ve işlemler, çok iyi, iyi, zayıf gibi tercihler konulmalıdır.
Tatmin edici bir tasarıma ulaşıldığında, analiz yapmak uygun olur. Eğer
tasarım iyi ise imalata geçilebilir. Çoğu zaman yapılan tasarım, prototip üretimden
sonra, tatmin edici olmaması, yeterli malzeme bulunamaması, gibi nedenlerden
yetersiz kalır ve taslak tasarım safhasına geri dönülür.
Bir makine tasarımı, yukarıda bahsedilen ve aşağıdaki şemada verilen
işlemleri bir çok defa tekrar ederek başarılır.
1
Fonksiyonun belirlenmesi
Bilgi
Tecrübe
Kabiliyet
Üretim yöntemleri
Pazar araştırması
Para kaynakları
Tasarım sentezleri
Taslak tasarım
Tekrar tasarım yap
Gerekli malzeme özelliklerinin belirlenmesi
Hayır
Malzeme
üreticilerinin
cevabı
Uygun malzeme var mı?
Evet
Yeni malzeme geliştirilebilir mi?
Prototip üretim yap ve dene
Evet
Hayır
Malzeme yetersiz
İşletmede dene
Tatmin edici değil
Tasarım
yetersiz
Standartlara ve tüketiciyi
koruma kanunlarına
uygunluğunu kontrol et
Tatmin edici
Detay
özellikler
Üretim planı
Üretim
Satış
Kötü
İyi
Maliyeti düşür
2
BÖLÜM 2
KAYNAKLI KONSTRÜKSİYONLAR
Kaynak işlemi, düz haddelenmiş levhalardan ve profillerden birleştirilerek imal
edilen, presler, çeşitli makine gövdeleri, boru hatları, değişik depolama işlerinde
kullanılan kaplar, çelik konstrüksiyon binalar gibi yerlerde önemli bir şekilde
kullanılmaktadır.
Kaynak,
parçaların yapım kolaylığından, çoğu kez döküm ve dövme
işlemlerine tercih edilmektedir. Bilhassa az sayıda imal edilecek parçaların döküm ve
dövme ile imal edilmesi pahalıya mal olmaktadır.
Kaynak işlemi, karbon oranı %0,25 den küçük olan alaşımsız çeliklerde
kolaylıkla uygulanabilmektedir. Karbon oranı yüksek olan veya alaşım elementi
içeren çeliklerin kaynak dikişleri sertleşebilmekte ve kırılganlığa sebep olmaktadır.
Bakır ve alüminyum gibi demir olmayan metallerin, ısı iletim katsayılarının çok
yüksek olması ve kolayca oksit oluşturmalarından dolayı kaynakla birleştirilmeleri zor
olmaktadır.
Kaynak dikiş metali esas metale göre daha zayıf olmaktadır. Kaynak dikişi
mikroyapısı daha kaba taneli olmakta, kaynak dikişinde boşluklar oluşabilmekte, iç
gerilmeler oluşmakta, ve kaynak dikişinde gerilme yığılmaları meydana getiren
düzensizlikler meydana gelmektedir. Dış çentiklerin talaşlı işlemle düzeltilmesi ve ısıl
işlemler ile mikroyapının düzeltilmesi durumunda kaynak dikişi, esas metalin
dayanımını gösterebilmektedir. Kaynaktan dolayı parçanın çarpılması söz konusudur.
Bu bölümde kaynaklı parçaların temel tasarım kuralları ve kaynaklı parçaların
dayanımlarını artırma kuralları incelenecektir.
TASARIM KURALLARI
1)-Hazır standart üretimi yapılan yarı mamüller tercih edilmeli
1.1
1-Levhalardan kesilerek üretilmiş. 2-iki adet U-profil kullanılmış. 3-I-profili ve Uprofili kullanılmış
3
2) Kaynak işlemi uygulanabilmelidir.
Uygun olmayan tasarım
Uygun tasarım
2.1
Kaynak dikişleri iç kısma konulmuş,
kaynağın yapılması zor, belki mümkün
değil
İki flanş arası açılarak kaynak
yapmak mümkün hale gelmiş. Diğer
çözüm ise kaynak dikşinin biri dışarı
alınarak kaynak yapılması mümkün
hale gelmiş.
2.2
İç kısımdaki kaynak dikişlerinin
yapılması mümkün değil
Üst kısımdaki kaynak dikişleri dışarı
alınarak kaynak yapımı mümkün hale
gelmiş.
3) Daha basit kaynak şekilleri bulunmalı
3.1
1ve 2 nolu parçalar dışarıdan
kaynatılmış.
2 nolu parçada delik açarak dolgu (perçin)
kaynağı ile birleştirme basitleştirilmiş.
3.2
İki boru elektrik ark kaynağı ile
birleştirilmiş.
Elektrik ark kaynağı yerine direnç kaynağı
kullanılmış.
4
3.3
Boru ile flanşın birleştirilmesinde Tornalama flanşta yapılmış. Flanş boruya
boru tornalanarak merkezleme göre daha küçük bir parça olduğu için
tornalanması daha kolaydır.
yapılmış.
3.4
Kaynaklanacak
parça
2m
çapında ve 3m yüksekliğinde
olsun. Parça ister dikilerek
isterse yatırılarak kaynatılmaya
çalışılsın kaynatılması zor olur.
Parça dikilerek kaynak dikişleri kolayca
yapılabilir.
3.5
Eğik yüzeyi matkapla delmek
zordur
İşlemi kolaylaştırmak ve düzgün delme
yüzeyi elde etmek için parça ilave edilmiş
3.6
Bir borunun ucuna iki adet
parça kaynatılarak çatal
oluşturulmuş.
Silindirik parçaların düz
parçalara kaynatılması zordur
ve dayanımı azdır
Borunun ucu ezilerek yassılaştırılmış ve
kaynak kolaylaştırılmış. Çatal aralığı aynı
kalmış ve kaynak işçiliği azaltılmış.
5
4) Kaynak dişlerinin üst üste gelmesinden kaçınılmalıdır.
4.1
Levhalar şaşırtmalı kaynatılarak kaynak
Kaynak dikişi
dikişleri biri birinden ayrılmış
malzemenin mikroyapısını
bozar ve iç gerilmeler oluşturur.
Kaynak dikişlerinin üst üste
gelmesi malzemeyi iyice
zayıflatır.Dört adet kaynak dikişi
tek noktada toplanmış.
4.2
İki levha tek noktada
birleştirilmiş.
Levhalar biri birinden ayrılmış.
Altta I profili üstte iki adt L profili
4.3
Kaynak dikişleri köşede
birleşmiş
Kaynak dikişlerinin birleşmesi önlenmiş
6
5) Kalın parçalar ile ince parçalar ön işlemsiz kaynatılmamalıdır.
5.1
1-Kalın parça kalınlığının ince parça kalınlığına oranı üçten küçük ise ön
işlemsiz birleştirme yapılabilir ancak yine birleşme yerinde gerilme yığılması
meydana gelir.
2, 3 Kalın parça ön işlemle işlenerek ince parça kalınığına getirilerek kaynak
yapılmıştır.
5.2
küresel bir
parçanın kapak
kaynağı köşeden
uzaklaştırılmış.
5.3
5.4
Kalın bir mil ile ince levha
birleştirilmiş.
Mile ön işlem yapılarak kaynak yapılmış;
aynı zamanda kaynak dikişi gerilme
yığılması olan köşeden uzaklaştırılmış.
7
5.5
Kalın mil ince levhanın üzerine
açılan deliğe geçirilerek
kaynatılmış.
Milin üzerine ilave delik açılarak kaynak
bölgesinin esnemesi sağlanmış. Bu şekilde
gerilme yığılması azaltılmış.
5.6
Kalın dişli çark çemberi ince
flanşlara kaynatılmış
Dişli çark çemberinde ön işlem yapılarak
flanşlara kaynatma yapılmış.
6) Merkezleme yapılacak parçalara ön işlem yapılarak işlem
basitleştirilmelidir.
6.1
Küre başlık ile milin
merkezlenmesi zordur
Küreye delik açılarak merkezlenme
basitleştirilmiş.
8
6.2
6.3
Burç levhaya delik açılarak
merkezlenmiş. Burç ekseninin
levhaya dik olarak kaynatılması
zordur.
Burca fatura açılarak merkezleme
basitleştirilmiş.
7) Ön işlem yapmak yerine basit çözümler bulunmalı
7.1
İki levhaya ayrı ayrı kaynak ağzı
açılmış.
Levhalardan biri kaydırılarak ön işlemden
yapmaya gerek kalmamış
7.2
Silindir ve taban parçasına kaynak
ağzı açılmış.
Alt parça kaydırılarak ön işlem yapmaya
gerek kalmamış
9
7.3
Köşebent ile levha
birleştirmelerinde levhaya ön işlem
yapılmış.
Levhalar kaydırılarak ön işlemden
yapmaya gerek kalmamış
7.4
7.5
Levha ile köşebentler aynı hizada
kaynatılmış.
Köşebentler aşağı yukarı çekilerek kaynak
ağzı oluşturulmuş.
7.6
İki boru bir ara parça yardımıyla
birleştirilmiş. Borulara kaynak ağzı Ara parçanın dış çapı biraz küçük
yapılarak kaynak ağzı oluşturulmuş.
açılmış.
10
7.7
Silindirik parça kapakla
Sadece kapağa ön işlem yapılmış.
birleştirilmiş. Her iki parçaya da ön
işlem yapılmış.
8) Parçaların üretimi basitleştirmeli
8.1
Silindirik parça ile düz levhanın
birleştiği köşenin aynı yarıçapta
işlenmesi zordur.
Levhanın köşesi kesilerek bu işleme gerek
kalmamıştır.
Destek levhası eğrisel işenmiş.
Destek levhasının düz kesilmesi daha
kolaydır.
8.2
8.3
Şekildeki kasnağın
yapılabilmesi için iki adet ayrı
İki ayrı parça aynı şekil verilerek neticeye
ulaşılmıştır.
11
parça şekillendirmek gerekir.
8.4
Silindirik parça için farklı şekilde İki aynı parça ile neticeye varılmış.
iki parça gerekir.
8.5
8.6
dört adet parça kaynaklanarak
kutu şeklinde parça
oluşturulmuş
Üç adet parça yerine bir adet U şeklinde
parça kullanılmış
12
8.7
Destek için iki levha kullanılmış.
Tek parça kıvrılarak hem işlem
basitleştirilmiş hem de esneme zorlaştırılmış
8.8
Torna ile şekillendirilmiş parça
kullanılmış.
Torna ile işlenecek parça yerine presle daha
kolay şekillendirebilecek tasarım
8.9
Dokuz adet parça kesilerek
kaynatılmış.
Üç adet parça kıvrılarak kaynatılmış.
9) Kaynak esnasında yanacak ince kenarlar konulmamalıdır.
9.1
g ve f ile gösterilen uç kısımlar
kaynak esnasında bozulur.
Uç kısımlar kesilmiş.
13
9.2
K ile gösterilen kısım kaynak
esnasında bozulur.
Burç biraz aşağıya çekilerek köşenin
bozulması engellenmiş.
9.3
Silindirik
parçaya
açılan delik
flanşa çok
yakın olduğu
için kaynak
esnasında
delik kenarı
bozulur.
Kaynak dikişi delikten
Diğer bir yöntem,
deliği kaynak
açıldıktan sonra
açmaktır.
9.4
Rekor üstüne açılmış vida
dişleri kaynak esnasında
bozulur.
Vidalar kaynaktan etkilenmeyecek kadar
uzak olmalıdır.
9.5
Kaynak dikişi taşlanmış yüzeyi
bozar.
Kaynak dikişi taşlanmış yüzeyden
14
9.6
Burcun iç çapı kaynaktan dolayı
çarpılır.
Delik kaynak yapıldıktan sonra işlenmiş
10 ) Kaynak esnasında parçaların kaynaktan dolayı hasara uğramasına
karşı tedbir alınmalıdır.
10.1
Kapalı bölgede kalan gazın
hacim genişlemesinden dolayı
çarpılma meydana gelir.
Gazın dışarı çıkmasını sağlamak için delik
açılmış.
10.2
Sertleştirilen kısım kaynak
esnasında sertliğini kaybeder.
kaynak sertleştirilmiş yüzeyden
Sertleştirilmiş parça sıkı geçme olarak
takılmış.
Sertleştirilmiş parça sıcak geçirilmiş.
15
10.3
İşlem yapılmış yüzeylere
kaynak dikişi konulmamalıdır.
Ayrıca bileşik gerilmelerin
olduğu yerlere kaynak
yapmaktan kaçınılmalıdır.
İşlenmiş yüzeye konan kaynak dikişi
içeriye alınıp, köşedeki kaynak yukarıya
alınarak doğru işlem yapılmıştır.
.
11- Kaynaklı Parçaların Sağlamlığını Artırma Yöntemleri Dikkate Alınmalıdır.
11.1
Eğmeye zorlanan kaynak dilişinin atalet momenti küçük. 2-3 kaynak dikişi
atalet momenti artırılarak sağlamlaştırılmış
11.2
1-Burulmaya zorlanan parçada kaynak dikiş çapı küçük ve momenti taşıyan
alan küçük olduğu için zayıftır. 2-Kaynak dikiş çapı büyütülmüş 3-Kaynak
dikiş sayısı ikiye çıkarılmış.4-Kaynağa ilave olarak mile vidalanmış.5Kaynağa ilave olarak sıkı geçme yapılmış.
Not: Hem kaynak dikişi hem de vidalı veya sıkı geçmeli bağlantı tasarımda
belirlilik kuralına terstir.
16
11.3
1-3:
Kuvvet
kaynak
dikişine
doğrudan
etkilemekte.
2-4:- Kuvvet fatura
tarafından
karşılanmakta..
11.4
1- Basınçlı kabın kaynak bağlantısında
kuvvetler doğrudan kaynak dikişine
etkilemektedir.
2- Yapılan konstrüksiyon değişikliği ile kaynak
dikişine kuvvet doğrudan gelmemektedir.
11.5
1-Eğilme gerilmesi doğrudan
kaynak dikişini zorlamakta.
2-Pim plakaya geçirilerek
sağlamlaştırılmış.
3-Kaynak arkaya alınarak
gerilmenin
tümü
pim
tarafından karşılanmaktadır
11.6
1-Dayamadaki kaynak dikişi eğme
gerilmesinin çeki olduğu bölgeye
gelmektedir. Kırılma ve kopma çeki
gerilmesi ile meydana gelir.
2-Kaynak dikişine gelen gerilme
basıya dönüşmüştür. Kaynak
dikişinin bası gerilmesi ile kapması
söz konusu değildir.
17
11.7
11.8
11.9
1- İki köşebent T şeklinde birleştirilmiş.
2- Kaynak dikiş alanı büyütülerek
sağlamlaştırılmış.
1-Kaynak dikişi çekmeye ve
eğilmeye zorlanmaktadır.
2-Kaynak dikiş alanı
genişletilmiş.
3-Ters tarafa da kaynak
yapılmış.
4-Kaynak V şeklinde
yapılmış.
Kaynak dikişlerindeki sağlamlaşma:
Şekil No
Çekme
Eğme
1
1
1
2
2
4
3
3
5
4
2,5
5
1-Kaynak dikişine ilave kayma gerilmesi
gelmektedir.
2-V şeklinde kaynak yapılarak dengeleme
yapılmış ve kayma gerilmesinin tamamen
kaynak dikişinde oluşması engellenmiş.
11.10
1-m ile gösterilen kısımda daha fazla çeki gerilmesi oluşmaktadır.
2-Profil ters çevrilerek çeki gerilmesi azaltılmıştır.
3- Eğilmeye zorlanan U profili bindirme yapılarak sağlamlaştırılmış.
4- İlave kapak kaynatılarak sağlamlaştırılmış.
18
11.11
1-3:-Basınçlı kaptaki
kaynak dikişine,
çekme gerilmesine
ilave olarak eğme
gerilmesi,
gelmektedir.
2-4- Yapılan tasarım
değişikliği ile eğme
gerilmesinin oluşması
engellenmiş
11.12
1-Kaynak dikişi eğme gerilmesinin fazla olduğu
yere konmuş.
2-Kaynak dikişi eğme gerilmesinin olmadığı asal
eksene konulmuş.
11.13
11.14
1-Kaynak dikişi gerilme yığılması
bölgesinde
olan bölgeden uzaklaştırılmış.
olan bölgeye konacaksa şekildeki
gibi içbükey yapılabilir. İç bükey
kaynak dikişinin yorulma dayanımı
daha iyidir fakat yapılması zordur.
19
11.55
1- Kaynak dikişi yapıldıktan
sonra talaşlı işlemle düz
köşe kaynağı iç bükey
kaynak haline getirlmiş.
2- Küt kaynak yapıldıktan
sonra talaşlı işlemle gerilme
yığılması
oluşturacak
kaynak
çıkıntıları
temizlenmiş.
11.16
Kaynak dikişinde en zayıf nokta, dikiş köküdür. Kaynak dikişinin
zorlanmasında bu bölgelerin dikkate alınması gerekir. Çeki gerilmesi dikiş
köküne gelmeyecek şekilde kaynak yapılmalıdır.
11.17
11.18
11.17. ve 11.18 de
kaynak dikişleri
gerilme yığılmaların
olduğu bölgeden
uzakla
Ştırılmış
20
11.19
Bolamasına kaynak dikişi şaşırmalı yapılmış.
11.20
Kaynak dikişi köşeden uzaklaştırılmış.
11.21
Köşe kaynağı küt kaynak haline dönüştürülmüş.
Kaynak dikişlerinin değişken gerilme ile zorlanması durumunda, yorulma
dayanımındaki düşüşü hesaba katmak için, yorulma dayanımı düşüş faktörü, K f
değerleri hesaba katılır. Kf değeri en düşük olan kaynak dikişini tercih etmek gerekir.
Aşağıdaki çizelgede Kf değerleri verilmiştir.
21
Kaynak Dikişleri İçin Yorulma Dayanımı düşüş faktörü Kf değerleri
ALIN KAYNAĞI
Çeki-bası
Eğme
Kesme,
burma
2
1,7
2,4
1,5
1,2
1,8
1,1
1
1,4
1,5
1,2
1,8
1,2
1,1
1,6
T KÖŞE KAYNAĞI
Çeki-bası
Eğme
Kesme,
burma
3,1
1,5
3,1
2,9
1,5
2,9
2,5
1,2
2,5
4,5
9
4,5
1,6
1,3
2
1,8
1,3
2,2
1,5
1,2
1,8
* Bu katsayılar şekilde görülen mil için de kullanılabilir
.
DİK KÖŞE KAYNAĞI
Çeki-bası
Eğme
Kesme,
burma
4,5
9
4,5
3,3
1,7
3,3
2,2
1,8
2,7
1,7
1,4
2
2,9
1,5
2,9
BİNDİRME KÖŞE KAYNAĞI
Çekibası
4,5
4
4
2,1
22
23
24
25
26
27
28
BÖLÜM 3
DÖKÜM YÖNTEMİ İLE ÜRETİLEN PARÇALARIN TASARIMI
Takım tezgahları, içten yanmalı motorlar, türbinler, kompresörler gibi pek çok
makinenin ağırlıklarının %60-80 kısmı döküm parçalardan meydana gelmektedir.
Bilhassa çok sayıda üretilecek parçalar, diğer imalat yöntemleri ile
şekillendirilmesi zor olan parçalar, çok ağır ve büyük parçalar için döküm alternatifsiz
olmaktadır. Bu yüzden makine tasarımcısı temel döküm kurallarını bilmelidir.
Döküm parçaların dayanımı, haddeleme ve dövme yöntemiyle üretilen
parçaların dayanımına göre daha zayıftır. Döküm esnasında parçada boşluk ve
çatlaklar oluşabilmekte; ayrıca mikro yapı bozuk olmaktadır.
Bütün çelikler döküm yoluyla üretilebilmekle beraber, döküm parçaların pek
çoğu dökme demirlerdendir. Çeliklerin ergime sıcaklıklarının yüksek olmasından
dolayı kalıp içinde akıcılıkları az olmakta; ayrıca çekme miktarları da yüksek
olmaktadır.
3.1 Et kalınlığı ve Dökümün Dayanımı
Döküm parçalarının dayanım değerleri kalınlıkları ile önemli bir şekilde
değişmektedir:
-Parça kalınlığına bağlı olarak soğuma hızı değişmekte; soğuma hızının
değişmesi de mikroyapıyı değiştirmektedir. Soğuma hızının fazla olması sementitin
oluşmasına neden olur. Sementit sert ve kırılgan bir mikro yapıdır. Sementit veya
grafitin dışında kalan mikro yapı da yine soğuma hızına bağlı olarak perlit, beynit,
hatta martenzit olabilir.
-Soğuma hızı tane boyutunu değiştirir. Hızlı soğuyan kısımların tane boyutu
küçük, yavaş soğuyan kısımların ise büyük olur. Tane boyutunun küçük olması
malzemenin dayanımını iyileştirir.
-Döküm parçaların kalın kısımlarında, çekmelerden dolayı boşluklar meydana
gelir. Bu boşluklar döküm parçasının dayanımını düşürür.
Şekil 3.1 de lamel grafitli dökme demirler için boyuta bağlı dayanım
değerlerinin değişimi verilmektedir. Lamel grafitli dökme demirlerin sembol ile
gösteriminde verilen dayanım değerleri 30mm çapta dökülmüş, 20mm çapa torna
edilmiş numune için geçerlidir.
Döküm parçalarının dayanımını artırmak ve esnemesini zorlaştırmak için,
döküm tekniğinin izin verdiği en küçük et kalınlığı kullanılmalı, uygun şekiller
seçilmeli, parçalara kaburga, destek kolu gibi şekillendirmeler yapılmalıdır.
Döküm parçaların şekil kalitesini belirlemek için, yüzey alanının hacme oranı
veya çevre uzunluğunun kesit alanına oranı kıyaslanır. Şekil 3.2 de uygun şekiller ve
şekil kaliteleri verilmiştir.
29
Şekil 3.1 Lamel grafitli dökme demirlerde boyuta bağlı dayanımın değişmesi.
30
Şekil 3.2 Döküm parçaların dayanımının artırılması ve esnemesinin azaltılması
için yapılan uygun şekillendirme örnekleri. a,b,c) Dolu kesitler, şekil kaliteleri   1.
Şekillerde değişiklik yapılarak şekil kaliteleri 2,2 ve 4 olmuştur. d) kalın kesitli uygun
olmayan tasarımlar, e) kesit inceltilmiş destek kolu oluşturulmuş uygun tasarımlar.
Çeşitli döküm malzemeler için verilmesi gereken en az cidar kalınlıklarını Şekil
3.3 ve Çizelge 3.1’de verilmektedir..
Şekil 3.3 Çeşitli
döküm malzemeleri
için en az cidar
kalınlıkları.
1) Dökme çelik,
2) ENGJL-150,
3) Bronz,
4) Alüminyum
alaşımları.
s:cidar kalınlığı,
N: parçanın tüm
ölçülerini hesaba
katan boyut değeri.
N
2L  b  h
3
L: Dökülecek parçanın boyu , b:genişliği, h: yüksekliğidir.
31
Çizelge 3.1 Alaşımsız lamel grafitli dökme demirler için tavsiye edilen minimum et
kalınlığı.
Lamel grafitli dökme demir Minimum et kalınlığı, mm
Hacim/yüzey alanı
kalitesi (Rm, Mpa)
(Kare kesit için)
20 (136)
3,2
1,5
25 (170)
6,4
3
30 (204)
9,5
4,3
35 (238)
9,5
4,3
40 (272)
15,9
7,1
50 (340)
19
8,4
60 (408)
25,4
10,7
3.2 DÖKÜM PARÇALARININ TASARIM KURALLARI
1 Döküm Parçaların Kalıplanması Mümkün olmalı veya Kolay Olmasına
Dikkat edilmelidir.
Döküm parçalar, genellikle kum kalıplara dökülür. İmal edilecek parçanın
şeklini elde edebilmek için, genellikle ahşaptan modeli yapılarak, kum kalıpların
içinde boşluk oluşturulur. Parçanın tasarımı yapılırken kalıplama esnasında meydana
gelebilecek sorunlar iyi düşünülmelidir.
1.1
Siyah gösterilen bölgeler modelin kalıptan çıkartılması esnasında kopacak
kısımlardır. Tasarımlarda yapılan değişiklikler ile kalıbın bozulması önlenmiş.
Oklar modelin çıkartılma yönünü göstermektedir.
1.2
a)Derece
yüzeyleri
kademeli, kalıplama
zor,
b) derece yüzeyleri
aynı
düzleme
getirilmiş.
32
a)
Eğri
boruların
kalıplanması
zordur,
b,c)
tasarım
değişikliği
yapılıp,
borular
düz
hale getirilerek
kalıplama
kolaylaştırılmış
1.3
1.4
Kalıplamada
doğrudan
elde
edilemeyen
boşlukları
oluşturmak
için
maçalar
kullanılır. Maça kullanımı hem
maliyeti artırır hem de işi
zorlaştırır.
a)
maça
kullanılmasını
gerektiren döküm parçası
b) maça kullanılmadan, dökülebilecek şekilde yapılan tasarım
1.5
a) İmalatı zor eğrilerden
oluşan döküm parçası.
Modelin yapımı zor.
b) eğriler yerine mümkün
olduğu
kadar
düz
şekillerden
meydana
gelen döküm parçası.
1.6
a) Tek parça halinde
tasarlanan
döküm
parçası.
b)Parçalara
ayrılarak basitleştirilmiş
tasarım.
1.7
a) m ile gösterilen kısmın
dökümü
için
maça
kullanılması gerekir.
b)m ile gösterilen kısımda
yapılan
değişiklik
ile
parçanın
kalıplanması
basitleştirilmiş.
33
1.8
a) Tek parça döküm
yerine,
b) ayrı ayrı dökülmüş ve
kaynakla
birleştirilmiş
çelik döküm
1.9
Maca tek gözlü yapılınsa
döküm esnasında kayma
olur ve parça düzgün
çıkmaz.
İkinci tasarımda maçalar
birleştirilerek üç gözlü
yapılmış
2- Modelin Kalıptan Çıkarılabilmesi İçin Koniklik Veya Eğim Verilmelidir.
2.1
a)İmalatı düşünülen parça,
koniklik verilmemiş,
b) üst çap esas alınarak
koniklik verilmesi durumunda
işlenmesi gereken 560mm
çapındaki kısım içeride
kalmaktadır,
c) alttaki çap büyütülerek
koniklik verilmiş,
d) üstteki çap küçülterek
koniklik verilmiş.
2.1
Parçaların büyüklüklerine
bağlı olarak verilmesi tavsiye
edilen koniklikler.
2.3
Koniklik verilmiş, esnemesi
azaltılmış, dayanımı artırılmış
döküm parçalar.
34
Çizelge 3.2.1 Döküm parçaları için, genel olarak verilen, koniklikler
Döküm parçasının eğim veya koniklik verilecek Koniklik veya eğim açısı
kısmının yüksekliği mm
o
20 mm ye kadar
3
o
20-50
1,5
o
50-100
1
100-200
45’
200-800
30’
800-2000
20’
2000mm nin üstünde
15’
3 Döküm Parçalarda Büzülme Dikkate Alınmalıdır.
Döküm parçalarında, soğuma esnasında büzülme meydana gelir. Döküm
parçasının modeli yapılırken büzülme miktarı hesaplanıp ölçüler ona göre verilmelidir.
Boylamasına büzülme oranı:
L  Lo
 (Tk  To )100%
Lo
Bağıntısı ile hesaplanabilir. Bu bağıntıda:
L: Parçanın döküm sıcaklığındaki boyu,
Lo: Parçanın oda sıcaklığındaki boyu,
 : Dökülen malzemenin ısıl genleşme katsayısı,
Tk: Malzemenin katılaşma sıcaklığı
To: Oda sıcaklığı.
Çeşitli döküm malzemeleri için büzülme miktarları Çizelge 3.2.2’de verilmiştir.
Çizelge 3.2.2 Değişik Döküm Malzemelerinin Büzülme Oranları
Dökümü yapılacak malzeme
Yüksek fosforlu dökme demir
Gri dökme demirler
Yüksek dayanımlı dökme demirler
Sade karbonlu dökme çelikler
Alaşımlı çelikler
Fosfor bronzu
Kalay bronzu
Alüminyum bronzu
Alüminyum-bakır alaşımları
Alüminyum magnezyum alaşımları
Alüminyum-silisyum alaşımları
Magnezyum alaşımları
Büzülme oranı %
0,7-0,8
1-1,2
1,5-1,8
1,8-2
1,8-2,5
0,6-0,8
1,3-1,6
2-2,2
1,4-1,5
1,2-1,3
1-1,2
1,5-1,7
Döküm parçalarındaki büzülme miktarı, farklı bölgelerde farklı miktarlarda olur
ise veya döküm parçalarının farklı bölgeleri farklı zamanlarda soğur ise, ki bundan
kaçınmak mümkün değildir, iç gerilmeler meydana gelir. Bu iç gerilmeler parçanın
çarpılmasına, hatta çatlamasına sebep olabilir.
35
3
3.1
1)Dökülmesi istenen parça,
2)Dış kısmının önce soğuması, iç kısmının geç soğuması durumunda
meydana gelen çarpılma,
3) İç kısmın önce soğuması, dış kısmın sonra soğuması durumunda
meydana gelen çarpılma.
Eşit soğumanın meydana gelmesi için iç cidarların kalınlığı, dış cidarların
kalınlığının 0,8 katı olması tavsiye edilir.
Döküm ile
imal edilen büyük
çaplı, kollu dişli
çarkta iç
gerilmeleri
azaltmak için
yapılan tasarım
değişiklikleri.
a)Yanlış tasarım.
Kollar ilk önce
soğur; daha sonra
soğuyan çemberin
büzülmesi kollar
tarafından
engellendiği için .çarpılır. b-d)Kollar esneyebilecek şekilde tasarlanmış.
3
3.2
4 Keskin Köşelerden ve Ani Kesit değişikliğinden Kaçınılmalıdır.
4.1
a) Döküm parçasının cidarlarının geçiş
kısımları
yumuşak
bir
eğimle
birleşmelidir. Keskin bir köşe birleşmesi
olur ise, iç köşede ısı birikimi meydana
gelir; ayrıca bu köşelere metalin
doldurması zor olur ve bu bölgelerde
döküm boşlukları meydana gelir.
b)
Köşelerin
yuvarlak
yapılması
durumunda ısı birikiminin azalması
36
4.2
Cidar birleştirme şekilleri ve ölçüleri.
a)Köşe birleştirme yarıçapı R=1,5-2s tavsiye edilir. iç ve dış yarıçap aynı
merkezli.
b) Kalıbın kayması durumunda köşe incelir; bunu önlemek için iç ve dış
yarıçapların değeri aynı fakat merkezleri farklıdır. Bu şekilde köşe biraz
kalınlaştırılmıştır.
c) Dış yarı çap 0,7R alınarak aynı işlem yapılmış.
d) iç kısma destek konularak daha küçük yarıçap oluşturulmuş.
4.3
e)
Döküm
parçalarına
tasarımın müsaade ettiği en
büyük yarıçap verilmelidir.
R=50-100s olabilir.
4.4
H,i) Farklı kalınlıktaki iki cidarın birleştirilmesinde radyus ölçüleri. So=(S+s)/2
j) Cidar kalınlıkları farkı fazla ise birleşme l>5(S-s) uzunluğundaki bir geçiş
mesafesinde olmalıdır.
k) Kanat dar açı ile birleşmemelidir. Böyle bir durum zorunlu ise birleşme yerinde
R=0,5-1So olmalıdır.
37
4.5
l,m) T birleşmesinde tavsiye edilen ölçüler.
n,o) Flanş birleşmesi için tavsiye edilen ölçüler.
4.6
a) Değişik kalınlıktaki cidarlarda ani geçiş yapılmamalıdır.
b,c) 1:5 ve 1:10 eğim tavsiye edilir. d) En güzeli hem eğim verip, hem de destek
kolu konulmasıdır.
4.7
e,h) Cidarlarda T birleşme yerlerinde açılacak delik bölgelerinin şekillendirilmesi
38
4.8
Yan
cidarlarda
açılacak
delik
bölgelerinin
şekillendirilmesi
4.9
m,p)
Cidarlardaki
deliklerin
kesit
görünüşlerindeki
ölçüler
5-Döküm Parçalarında Malzeme Birikimi Olmamalıdır.
Döküm parçalarında malzeme birikiminin olduğu yerlerde ısı birikimleri
meydana gelir. Çekmelerden dolayı iç boşluklar oluşur.
5.1
ac) Cıvata bağlantısı için m ile gösterilen bölge kalın yapılması gerekir. Bu
durumda malzeme yığılması olmuştur. Malzeme yığılmasını engellemek için
sadece cıvata bağlanacak yerler kalın yapılabilir. Çapraz taralı yerler işleme
paylarıdır.
5.2
39
d-f) Gerekli olan vida boyu kalınlığında döküm yapılmış. Sadece vida olacak
yerlerde kalınlığı bırakıp diğer yerler inceltilerek malzeme birikimi engellenmiş.
5.3
1) m ile gösterilen bölgede malzeme birikimi var. 2,3) Malzeme birikimini ortadan
kaldırmak için yapılan tasarım değişiklikleri
5.4
j,k) Halkaların birleşme noktalarındaki malzeme birikimlerini gidermek için yapılan
tasarım değişikliği.
6-Döküm Parçalarında Gaz Boşluklarının Oluşması Engellenmelidir.
Döküm metali sıvı iken içinde çözmüş olduğu gazlar vardır. Metalin ısısı
düşerken gazları çözme oranı azalır ve bu gazlar dışarı atılır. Uygun tasarım
yapılmaz ise bu gazlar dökümde boşluklar oluşturur; ve parçanın zayıflamasına
sebep olur.
40
6.1
1)
Yanlış
tasarım.
Kaburga
üst
tarafa
gelmiş.;
gazlar
kaburganın
üst
kısmında
birikir
ve
zayıflamasına
sebep
olur. 2) Kaburga ters
tarafa alınmış, 3) En iyisi
kalıplama, kaburga aşağıya gelecek şekilde yapmaktır.
Not: Döküm parçalarının hatasız olması istenilen yüzeylerin aşağıya gelecek
şekilde kalıplanması gerekir. Örnek olarak, tornanın kızak kısmı önemlidir.
Kızakta herhangi bir boşluk ve hata olması istenmez. Ayak kısımlarında ise hata
olmasının önemi yoktur. Bu nedenden dolayı kızaklar aşağıya, ayaklar yukarıya
gelecek şekilde kalıplama yapılır.
6.2
Silindirik parçalarda gaz çıkışını kolaylaştırmak için en iyi çözüm, üst kısma düz
veya eğrisel meyil vermelidir.
6.3
Gaz çıkışını kolaylaştırmak için kasnak kollarına meyil verilmiş,
6.4
j) Gazlar ortadaki kısımda birikir, dışarı çıkamaz, k,) Ortadaki parçaya gazların
çıkması için meyil verilmiş ve delik açılmış, l)Gaz çıkışı için kum kalıba delikler
açılmış
41
7-Döküm Kenarlarının Tasarımı
7.1 Döküm parçalarının dış kenarları, rijitlik sağlamak, homojen soğuma sağlamak,
dökme demirlerde sert mikro yapı oluşmasını engellemek için genellikle kalınlaştırılır.
8.Flanşların Şekillendirilmesi
8.1
a)
alın
kısmı
işlenmiş,
b) her iki yüzey
işlenmiş,
c)
rijitlik
ve
sağlamlığı artırmak
için
destek
konulmuş.
8.2
Flanşlarda
malzeme birikimini
azaltnak için yapılan
tasarım değişikliği
42
9.Delikler
9.1
Döküm parçalarda, küçük çaplı ve uzun
deliklerden kaçınılmalıdır. En küçük çap;
d=do+0,1L .alınması tavsiye edilmektedir.
Alüminyum alaşımları ve bronz için
do=5mm, Dökme demirler için do=7mm,
Çelik dökümler için do=10mm alınması
tavsiye edilir
10 Kaburgalar ve Destek Kollarının Tasarımı
Kaburgalar ve destek kolları, döküm parçalarının rijitliğini ve sağlamlığını
artırmak için kullanılır. Verilmesi gereken eğimler için daha önce döküm parçalar için
Çizelge 3.1 de verilen değerler kullanılabilir.
10.1
Kaburganın kalınlığı olarak uç kısmının ölçüsü s1=(0,6-0,7)S dir.
1) Kaburganın uç yuvarlatma yarıçapı en az 1mm, kaburganın cidara
birleştiği yerdeki dip yarıçapı R=0,5S olması tavsiye edilir,
2) kaburga kalınlığı 6-8mm den az ise R=0,5s1 alınır,
3)kaburganın uç kısmının kalınlaştırılması dayanım ve rijitliği iyice artırır;
ancak kalıplama zorlaşır.
10.2
Malzeme birikimini azaltmak
kaburgalar şaşırtmalı konulmalıdır
için
43
10.3
Malzeme birikimini azaltmak için omurgaların birleşme yerleri biri birinden
ayrılmalıdır.
10.4
Parçanın
işlenmesinde
kısalacağı
hesaba
katılarak
destek kolları, işleme payından
biraz kısa yapılmalıdır
10.5
Kaburgalar ile işlenecek yüzeyler arası uzaklık yeteri kadar olmalıdır. 10 ve
13 şekillerinde yüzeyler çok yakın olduğu için işleme esnasında kaburgalar
kesilmiştir(11-14). 12-16 tavsiye edilen k=3-6mm
10.6
Destek kollarının çeki tarafına gelmesi uygun değildir.
Çekme gerilmesi daha fazla oluşur. Malzemelerin çeki
gerilmesi ile hasara uğraması daha kolaydır.
44
10.7
3-5) Destek kollarının şekli basit geometrik
çizgilerden meydana gelmelidir. Modelin ve
parçanın işlenmesi kolaylaşır.
10.8
Eğme gerilmesi ile zorlanan
destek,
eğme
momentinin
dağılımına uygun olmalıdır
10.9
Kaburga flanşa kadar ulaşmamalıdır. m ile gösterilen
bölgenin kalıplanması zordur.
10.10
Kolların silindirik yüzeylere birleşme yerinde
yarıçap en az
R=3-6 mm olmalıdır
10.11
(21 destek kollarının birleşme
yerleri köşeli
22) destek kolların birleşme
yerlerinde eğimli bir geçiş
sağlanmış.
45
10.12
Destek, rijitlik sağlanılması istenen bölgenin sonuna kadar devam etmelidir
23,25 uygun olmayan tasarım, 24-26 uygun tasarım.
10.13
(27-28) İç basınç altında çalışan kaplarda destek kolları içe konulması
zorlanmanın azalmasına sebep olur. Basınçlı kabın dış kısmında çeki
gerilmesi daha fazla oluşur.
Kaburgaların cidarla
aynı zamanda soğumaması
durumunda
çarpılmalar
meydana gelir. Yan yana
kaburgaların
bulunması
durumunda, kaburgaların en
kenarda kalanı daha hızlı
soğur; bu yüzden içte kalan
kaburgaların
kalınlığı
s1=(0,5-0,6)S alınır. Yan
yana kaburga konulması
söz konusu ise Şekil 3.5 de
verilen
diyagram
kullanılabilir.
Şekil
3.5.Döküm
parçalarındaki yan yana
konan
kaburgaların
aralıkları.
46
11-Büyük döküm parçalarında rijitlik düşünülmelidir.
11.1
Çemberin ve kolların farklı zamanlarda soğuması neticesi iç gerilmeler meydana
gelir. Isıl gerilmeleri azaltmak için, b) destek kollarının teğetsel, c)spiral olarak
tasarlanmış.
Parçanın rijitliğini artırmak için (d), ve (e) tasarımları yapılmış.
11.2
.
Döküm parçalarının rijitliğini artırmak için yapılan tasarımlar.
47
48
49
50
BÖLÜM 4
TALAŞLI İŞLEME İLE ÜRETİLEN PARÇALARIN TASARIMI
Makine parçalarının talaşlı işlem safhası, üretimin en önemli kısmıdır. Üretim
maliyetinin %70 lik kısmı talaşlı işlemeye gider. Talaşlı işleme verimliliğinin artırılması
yöntemleri şunlardır:
1-İşleme zamanını azaltmak: Bu işlem , hızlı kesme işlemi yapılması, derin
talaş verilmesi, çoklu kesme takımlarının bir arada kullanılması, içten ve dıştan
tornalama delme vs işlemlerinin bir arada yapılabilmesi vs. ile mümkün olur.
2- Parçanın tezgaha söküp takma zamanını azaltma: Bu işlem, işlenecek
parçanın tezgaha otomatik beslenmesi, otomatik bağlama , otomatik ölçü kontrolü,
otomatik boşaltma vs. ile mümkün olur.
3- Tezgahın ve parçanın bekletilmemesi, iyi üretim planlamasının
yapılması.
4-CNC tezgahlarında olduğu gibi işlemleri ardışık yapabilme.
5- Parçaların kolay ve az işleme ile üretilebilmesi.
Bu bölümde tasarımcıyı ilgilendiren bu son bölüm ile ilgili bilgiler verilecektir.
1-) Makine Parçalarının İşleme Yüzeyleri Azaltılmalı
1.1
a,b) Küçük parçanın yerleşmesi için kanal açılmış. Bu kanalın derin olmasına
gerek yoktur. Kanal derinliği azaltılarak işleme zamanı azaltılabilir. c,d) Somunun
takılacağı yer kople işlenmiş. Silindirik yüzeyin işlenmemesinin zararı yoktur.
Sadece somun altının işlenmesi yeterli.
1.2
e,f) Kapağın üst yüzeyi kople işlenmiş. Halbuki işlenmesi gerekli yerler sadece
cıvata altlarıdır. Orta kısımlar dökümde boşluk oluşturarak işlenmesine gerek
kalmamıştır.
1.3
g,h) Döküm parçasının üst kısmı kople işlenmiş.
İşlenmesi gerekli yerler şişirilerek işleme yüzeyi
azaltılmış.
1.4
i,j) Sol taraftaki rulmanın takılabilmesi için
rulman baştan sona sıkı çakılması gerekir.
Halbuki iki yatak arası çap küçültülmüş
olsa rulmanın takılması kolaylaşır. Delik
için de aynısı geçerlidir.
51
1.5
k,l) Burcun takılması için derin bir yüzeyin işlenmesi gerekir. Daha kısa bir yüzey
yeterli olabilir.
m,n) Cıvatanın sap kısmı merkezleme yapmaktadır. Merkezleme yapılan kısım
azaltılarak işlem kolaylaştırılmıştır.
2) İşlenecek malzeme hacminin azaltılmalı
2.1
a) İstenilen parçayı elde edebilmek için büyük bir hacim işlenerek atılması
gerekir.
b) ince kalınlıktaki faturadan vazgeçilerek işlenecek hacim azaltılmış.
c) Soğuk çekilmiş malzeme kullanılması ile işlenecek hacim iyice azaltılmış.
Not: Bir parçanın boyut ölçüsü verilirken piyasada satılan ölçü dikkate
alınmalıdır. Mesela, Piyasada satılan mil malzemesi ölçüsü 60mm ve 65mm
ise 61mm lik ölçü vermek doğru değildir. Verilecek ölçü 59mm ve ya 64mm
verilmesi uygundur.
2.2
d,e,f) Altı köşe malzemeden işlenerek elde edilen
cıvatanın işleme miktarını azaltmak için altı köşe
ölçüsünü cıvata sap ölçüsüne en yakın seçmek
gerekir. Silindirik parçanın uç kısmına dört köşe
açılması en az işlem gerekir.
3) Silindirik parçaların işlenmesi
3.1
1)Uygun
olmayan
tasarım,Parça dolu
milden yapılmış,
2)Parça
borudan
yapılarak delik açma
işlemine
gerek
kalmamış,
3)Faturanın dış çap
ölçüsü
azaltılarak
işçilik azaltılmış,
52
3.2
d) Yapılması düşünülen rulman yuvası,
e) Dolu malzemeden yapılırsa atılacak
malzeme çok fazla,
f) Basit parçalardan kaynaklı olarak veya
g)dövme ile istenilen parçaya yakın bir malzeme
hazırlanır
3.3
Silindirik parçalar kesilir iken kesme payları hesaba katılmalı. Kesilen silindirin
kesiti birleştirilince dairesel olmaz
4) Talaşlı işlemeyi azaltmak için başka üretim yöntemlerinden faydalanılabilir..
4.1
a)Dolu malzemeden talaşı imalat ile elde edilecek parça. Resimden işlenecek
malzeme miktarının fazlalığı görülmektedir,. b-h) çeşitli dövme kalıpları ile
işlenecek kısmın azalması açıkça görülmektedir. g,h de. delik zımba ile açılmıştır
4.2
a) Her tarafı talaşlı imalat ile işlenerek elde edilecek parça, b) Düz levhadan
kesilerek imal edilmiş, c) Ekstrüzyon ile imal edilen parça kesilerek yapılmış, d)
Kalıpta dövme ile elde edilebilecek parça, e) m ile gösterilen kısımda vazgeçilir
ise düz plakadan yapılabilir.
53
5) Tek parça yerine parçalı tasarım yapılarak işlemler kolaylaştırılabilir.
5.1
1,2) Tek parça olarak yapılmak istendiğinde işlenecek
miktar fazladır, iki parçalı olarak tasarlandığında
işleme miktarı azalmaktadır
5.2
3,4) Piston başı iki parçalı olarak tasarlanmış
5.3
1,2,3) Sütun bağlantısında
tasarım
değişikliği
yapılarak
işlem
kolaylaştırılmış.
5.4
8,9) Labirentin tek parça
halinde işlenmesi mümkün
değildir.
5.5
10,11)Ara
bölgenin
işlenmesi parçalı yapılarak
54
5.6
12,13,14)
Burcun dış
çapının taşlanması için
özel taş gerekir. Parçalı
yapılarak
burcun
taşlanması kolaylaştırılmış.
5.7
Rekorun konik kısmının
işlenmesi parçalı yapılarak
işlem kolaylaştırılmış.
5.8
İç
kısımdaki
küresel
yüzeyin işlenmesi parçalı
yapılarak kolaylaştırılmış.
5.9
19,20) Her iki taraftaki
deliğin
işlenmesi
için
parçanın sökülüp tekrar
takılması
gerekir.
Bu
şekildeki
bir
işleme
deliklerde
eksen
kaçıklıklarına neden olur.
Ara
parça
sonradan
takılarak, parçanın tek
bağlamada
işlenmesi
sağlanmış olur.
5.10
21,22,23) Çatalın silindirik
yüzeylerinin
işlenmesi
epeyce zordur. Parçalı
yapılarak
işlem
55
5.11
24,25)
Krank
yapılarak
parçalı
işlem
5.12
26-27)
Kardan
mafsal
parçasının
parçalı
yapılarak
işlemimin
kolaylaştırılması.
5.13
28,29,30) Küresel yüzeyin
işlenmesi tek parça halinde
zordur. Parçalı yapılırsa
işlem kolaylaşır. Başka bir
çözüm, yuvanın büyük
parçaya açılmasıdır.
5.14
31,32) Dış parçanın imalatı
zordur. parçalı yapılarak
işlem kolaylaştırılmıştır.
5.15
33,34) Merkezleme yüzeyi
büyük parçada olması
işlemi zorlaştırı.
56
6) Gereksiz toleranslardan kaçınılmalı
6.1
Toleranslı
işlem
gerektiren işçilikten kaçınılmalıdır.
2mm kalınlığındaki segmanı,
2mm
kalınlığındaki
segman
kanalına yerleştirmek hassas
işçilik gerektirir. Segman kanalı
biraz büyük yapılarak fonksiyon
yerine getirilebilir.
7) Kademeli işleme yüzeylerinden kaçınılmalı
7.1
a,c)Kademeli
yüzeyin
işlenmesi için takımın iki
ayarlanması gerekir.
b,d)
Takımın bir kere
ayarlanması
ile
,işlenebilecek yüzey
8) Delikler basit işenebilecek şekilde tasarlanmalıdır.
8.1
1)
Deliğin
içine
rulmanın
oturacağı
kanalın
açılması
zordur.
2)
İşlemin
kolaylaştırılması için
bir
tarafı
açık
tasarlanmış.
3) İki tarafı açık
yapılarak işlem daha
da kolaylaştırılmış
4) Segman yerine
burç
kullanılarak
segman kanalı açma
işleminden
de
kurtulunmuş.
57
8.2
5,6) İç yüzeydeki
rulmanın
oturacağı
kanal açmak yerine ,
kapaklar
ayrı
yapılarak
işlem
8.3
İki rulman arasına
fatura
konulmuş.
Fatura
görevini
görecek
segman
konularak
işlem
8.4
9,10)
Sürgünün
çalıştığı
deliğin
hassas
işlenmesi
gerekir. Deliğin dibine
kadar
hassas
işlenmesi
zordur.
Parçalı
yapılarak
deliğin
hassas
işlenmesi
8.5
Kapakta
cıvatanın
oturacağı
yüzeyler
işlenecektir.
İşlenmesi
gerekmeyen yüzeyler
iç kısma alınarak
işlem kolaylaştırılmış.
58
8.6
8.7
Cıvata başlarının altı
freze ile işlenmiş. Bu
deliklerin
işlenmesi
için, her cıvata için
ayrı ayrı ayarlama
yapılması
gerekir.
Sağ taraftaki gibi
işlenmesi durumunda
ayrı ayrı ayarlama
yapmaya
gerek
kalmaz.
15,16) Pimin çalıştığı
kanalın kapalı olması
işlemeyi zorlaştırır.
8.8
Burcun
takılacağı
deliğin alt kısmının
geniş
yapılması
işlemeyi kolaylaştırır.
8.9
İki
parçayı
merkezlemek
için
yüzük
konulmuş.
Yüzüğün
oturacağı
yuvaların
ayrı
işlenmesi
ve
merkezlemenin
sağlanması
zordur.
Tasarım
değişikliği
yapılarak iki delik
beraber işlenmiş.
59
8.10
8.11
21,22) Kör deliğin
konik
olarak
işlenmesi
zordur.
Böyle bir tasarımda
konik pimin görevini
yerine getirmesi de
çok zordur. Tasarım
değişikliği yapılarak
deliğin karşı tarafa
çıkması sağlanmış.
23,24)
işlenecek
deliklerin karşı tarafı
kapalı
olması
işlemeyi zorlaştırır.
9) yüzeylerin birleşme yerlerinin işlenmesi kolaylaştırılmalı.
9.1
1) Taşlanacak faturanın dik
olarak yapılması mümkün
değildir.
2) Taşın yan yüzeyinin
faturaya temas etmemesi için
fatura dibine yiv açılır. Böyle
bir yiv açılması gerilme
yığılmasını da artırır.
3) Fatura dibine taşlama
taşının
radyus
ölçüsü
verilebilir.
9.2
4,5,6) Delik içindeki omuz
kısmının işlemesi zordur.
İşlemeyi kolaylaştırmak için
önce bir yiv açılabilir; veya
arkada kalan delik ölçüsü
büyütülebilir.
60
9.3
9.4
10,11,12)
Vidanın
kolay
açılabilmesi için vida bitimine
yiv açılmalı veya vida bitimi
diş
dibi
çapında
tornalanmalıdır.
9.5
Düz delik içindeki vidanın
açılmasını kolaylaştırmak için
vida bitimine yiv açılmalı veya
vida arkasındaki delik çapı
büyütülmelidir.
61
9.6
9.7
9.8
10.1
10.2
19) Delik içine kama
kanalının
açılabilmesi
için m ile gösterildiği gibi
kama kanalının sonuna
bir delik açılmalı veya yiv
açılmalı
(20)
veya
arkada
kalan
delik
genişletilmelidir.
1-Kör deliğe açılacak
kama kanalı için yeterli
boşluk yok.
2-yeterli
boşluk
oluşturulmuş.
3- arkada kalan delik
çapı büyütülmelidir.
25,28,31,34) Konik ve
küre işlenecek yüzeyler
için
uygun
olmayan
tasarımlar.
26,27,28,30,32,33,35,36)
Uygun tasarın şekilleri.
10) Şekillendirme yapılırken takımın kesme şekli dikkate alınmalıdır.
1,2,3) Kamalı milin dip kısmının
radyuslu işlenmesi zordur. Dip
kısmı kalemin işleme şekline
uygun olmalı veya dip kısma yiv
açılmalıdır.
V-kanalının dip kısmının kolayca
işlenebilmesi için kanal dibine
boşluk açılmalıdır.
62
10.3
10.4
10.5
Bilyenin oturacağı yüzeyin işlenmesini kolaylaştırmak için tasarım değişiklikleri.
12,13) Testerenin kesme ağzının
kolayca taşlanabilmesi için dip
kısma yiv açılmış.
63
10.6
14,15) Parçanın üç kanallı yapılması durumunda, kanalın biri açılırken karşı tarafın
kesilmesi söz konusudur. Parçanın dört kanallı yapılması durumunda bu şekilde bir
problem meydana gelmez.
10.7
16-18)
Kanalın
açılmasını
kolaylaştırmak
için
yapılan
tasarım değişikliği.
10.8
1) Kanalın işlenmesi mümkün değil.
2) Kanalın işlenmesini mümkün kılmak için dip kısma yiv açılmış.
64
3) Parçalı tasarım yapılarak işlem iyice kolaylaştırılmış.
10.9
22-24) Taşlanacak yüzeye taşın
yanaşması
mümkün
değil.
Taşlamak için ya özel taş
kullanılmalı
veya
tasarım
değişikliği yapılmalıdır.
10.10
Taşlama yapılabilmesi
için yapılan tasarım
değişikliği.
10.11
1- Küçük dişli açılırken büyük dişli kesilir. 2) iki dişli arası açılmış 3) parçalı yapılmış.
10.12
1- ) Kama kanallarının açılması mümkün değil. 2-) kama kanalı açılmış, fatura
görevini görmek için mil segmanı takılmış. 3-) Fatura ile kama kanalı arası
açılarak işlenmesi mümkün olmuş
65
Takım işlenecek bölgeye kolayca yaklaşabilmelidir.
10.13
1-) göbeğin iç kısmına deliğin açılması mümkün değil. 2-)göbekteki deliği
açabilmek için kasnakta delik açılmış. 3-)Delik açılacak kısım dışarı alınmış.
10.14
6-8) Dibe kadar tırtıl ile
işlemek mümkün değildir.
Tırtılın yanaşabileceği kadar s
boşluğu verilmeli veya parçalı
yapılmalıdır.
66
11.1
11) Daha kolay talaşlı işlem yapabilmek için tasarım değişiklikleri
yapılmalıdır.
1,2) m ile gösterilen
boşluğun işlenmesi
zordur. Vida çapı
büyütülerek
işlem
11.1
3-5) n ile gösterilen
kısmın
işlenmesi
tasarım değişikliği
yapılarak
11.3
6,7) Borunun içine
açılan vida uzakta
olduğu
zaman
işlenmesi zorlaşır.
11.4
8,9)
Labirent
kanallarının
işlenmesi
tasarım
değişikliği yapılarak
11.5
10,11)
Vidanın
açılması
zor.
Tasarım değişikliği
yapılarak
vidanın
açılması
67
11.6
13-16) İç kısma monte edilecek v ile gösterilen parçanın takılacağı yerin
işlenmesi mümkün değildir. İşlenebilir şekilde yapılan tasarım değişiklikleri.
12) Değişik yöntemler ile işlenecek yüzeyler bir birinden ayrılmalıdır.
12.1
12.2
12.3
1,2) Parça işlenirken ilk önce tornalanır daha sonra
freze ile kanal açılır. Tornalama ile oluşacak fatura ile
freze ile açılacak kanalın dibi aynı seviyede olacak
şek,ilde tasarım yapılmış. Bu iki yüzeyin aynı
düzlemde elde edilmesi zordur. Kanal bitiş düzlemini
s kadar geride bırakmak gerekir.
3) Freze ile açılan düz
yüzey ile torna ile açılan
fatura aynı düzlemde.
4,5) Yapılan tasarım
değişiklikleri.
6,7)
Freze
ile
oluşturulacak diş dibi
düzlemi ile tornalama ile
oluşturulacak
g
ile
gösterilen dış çap aynı
seviyede
işlenmesi
zordur. s kadar bir fark
verilmelidir.
12.4
8) Biyel kolunun perno takılacak kısmının bu şekilde işlenmesi pratik olarak
mümkün değildir.
9) h ve i ile gösterilen yüzeyler freze ile işlenir; torna ile işlenecek yüzeyler freze
ile işlenecek yüzeylerden s,s1,s2, kadar farklı ölçülerde işlenir.
68
12.5
10) Taşlanacak yüzey
ile tornalanacak yüzey
aynı seviyede.
11) Farklı işlemler ile
işlenecek iki yüzey biri
birinden ayrılmış.
12.6
12) m,n,q,r ile gösterilen
yüzeyler tornalanır, t ile
gösterilen
yüzey
frezelenir.
Farklı
tezgahlarda işlenecek
yüzeyler aynı seviyede
gösterilmiş.
13) Farklı tezgahlarda
işlenecek yüzeyler bir
birinden
s
kadar
ayrılmış.
14,15) u ile gösterilen
yüzey freze ile diğer
yüzeyler torna ile işlenir.
Farklı
tezgahlarda
işlenecek yüzeyler s
kadar
birbirinden
ayrılmış.
12.7
12.8
12.9
16,18) Silindirik pimlerin
torna
ile
işlenmesi
zordur.
İşlemi
kolaylaştırmak için v ile
gösterilen yüzeyin s
kadar daha aşağıda
olmalıdır. Bu işlem ya
dökümle veya planya ile
elde edilir.
19,20) Altı köşe yüzey
ile silindirik yüzeyin aynı
seviyede
işlenmesi
zordur.
69
13) Değişik kalitede işlenecek yüzeyler bir birinden ayrılmalı.
13.1) N5 yüzey kalitesi elde etmek için
taşlama yapmak gerekir. Vida çapı ile
taşlanacak
çapın
aynı
yapılması
durumunda gereksiz olarak vida üstü de
taşlanır.
14) Bir defa ayarlama ile işlemler bitirilmeli.
14.1
a,b)
Redüktör
kutusunun
yataklarının işlenmesi için, deliğin
biri ,işlendikten sonra diğerinin
işlenebilmesi
için
parçanın
döndürülmesi
ve
tekrar
ayarlanması gerekir. Bu işlem
yapılırken
eksenlerin
aynı
düzlemde
olacak
şekilde
ayarlanması mümkün değildir.
Oluşabilecek eksen
kaçıklıkları
dişli
yüzeylerinin
düzgün
basmamasına
ve
dişlilerin
kırılmasına neden olur. Parçanın
döndürülmeden işlenebilmesi için
m ile gösterilen delik fazladan
açılmış.
14.2
c,d) Redüktör kutusu
yatak
deliklerinin çapları farklı yapılmış.
Bir defa ayarlama yapmakla parça
işlenemez; bir defada işlenebilmesi
için delik çapları aynı ölçüde
tasarlanmış.
Delik
çapını
küçültmek için burç konulmuş.
14.3
e,f,g) Ortadaki delik çapı küçük yapılmış. Kenarlardaki deliklerin işlenebilmesi
için parçanın döndürülmesi gerekir. Döndürülmeden işlenebilmesi, için delik
çapları aynı yapılabilir veya bir tarafa doğru büyütülebilir.
70
14.4
h,i,j)Yatakların takılacağı deliklerin işlenebilmesi için parçanın döndürülmesi
gerekir. d çapı, tek taraftan işlenmeye müsaade edecek büyüklüğe getirilerek
veya işlenecek yatak çapından daha büyük yapılarak tek taraftan,
döndürülmeden işlenmesi sağlanmış olur.
15) Aynı merkezli yüzeylerin işlenmesi.
a) İç delik işlenecek, parça n ile gösterilen yerden aynaya bağlanacak ve m ile
gösterilen yüzey işlenecek. İşlenecek m yüzeyi ayna ile fatura arasına geldiği için
işlemesi zor olur.
b) İçteki omuz ters tarafa konularak,
c) içteki omuz kaldırılarak işlem kolaylaştırılmış; fakat söküp takma işleminde eksen
kaçıklığı meydana gelir. En uygun çözüm bir defa bağlamakla her iki yüzeyin
işlenmesidir.
d) p ile gösterilen yüzey ilk önce işlenir, daha sonra m ve n yüzeyleri işlenir; ancak o ile
gösterilen omuz işlemi zorlaştırır,
e) işlemin kolaylaşması için omuz ters tarafa konulmuş, veya f) omuz kaldırılmış.
16) İşlenmesi zor bölgeler kolay işlenebilecek parçaya konulmalıdır.
a,b) Labirent kanallarının dıştaki parçanın
içine açılması zordur; içteki parçanın
dışına açılması ise daha kolaydır.
71
c,d) Silindirik makaralı yatakta, makaranın
oturacağı kanalın iç bileziğe açılması
daha kolaydır.
e,f) İki parçanın merkezleme yüzeyi A ile
gösterilen somun içine açılmış kanal
olarak seçilmiş. B ile gösterilen kısmın
hassas olarak işlenmesi daha kolaydır.
g,h) cır cır dişlide kanalların dış bileziğin
içine açılması zordur.
Somun içine uzun vida açmak yerine, mil
üzerine uzun vida açmak daha kolaydır.
17) Takımın kesme ağzının bir kısmı boşta kalmamalıdır.
17.1
a) Takım m ile gösterilen yüzeyi keserken delikte ters tarafa doğru kayma
meydana gelir. b,c,d) Takımın homojen kesmesini sağlayacak tasarım
değişiklikleri.
72
17.2
e) n ile gösterilen konik yüzeyin
kaymadan işlenebilmesi için,
takımı desteklemek gayesi ile
pim konulmuş.
f) Çapı ve yüksekliği büyük bir
takımla
yandan
girilerek
işlenebilir.
g) Tornalama ile işlenebilir.
17.3
h-i) Matkap ucunun yarım
kestiği yüzeyi delmek zordur.
j) n ile gösterilen yüzey delik
delik açıldıktan sonra işlenebilir.
Bu durumda n yüzeyinin
tornalanması zor olur.
k,l) Delik yüzeyinin düzgün
olması en iyi tasarımdır.
17.4
m-o) Eksenden kaçık iki deliğin
delinmesi zordur. s nin mümkün
olduğu kadar büyük, e nin
mümkün olduğu kadar küçük
olması iyidir.
17.5
p-s) Deliğin cidara yakın veya
cidarla aynı hizada olması
işlemi zorlaştırır. Delik yüzeyden
k kadar uzakta olmalıdır veya
kör delik yapıulmalıdır.
18) Kesme esnasında deformasyon oluşmasını engellemelidir.
18.1
a-c) m ile gösterilen yüzey kesme esnasında eğilir. Kesme işlemi bitince
işlenmiş yüzey eğri kalır. d-f)Eğilmeyi önlemek için yapılan tasarım
değişiklikleri.
73
18.2
18.3
g,h
)
n
ile
gösterilen
kısım
kalın,
m
ile
gösterilen kısım ise
incedir.
Kesme
esnasında m kısmı
esner ve delik oval
oluşur.
Kesitin
homojen kalınlıkta
yapılması
ile
problem
ortadan
kalkar.
i-k)
Kesme
esnasında deliğin
bir kısmının kesilip
diğer
kısmının
kesilmemesi
deliğin
eğri
olmasına
sebep
olur. İlk önce delik
delinip daha sonra
kesme
işlemleri
yapılmalıdır.
18.4
lp) İç kısım işlenirken içte eğrilik, dış kısım işlenir iken dışta eğrilik meydana gelir.
q,r) Esnemeyi engelliyecek, rijitliği artıracak tasarım değişikliği.
19) Takım değişik sertlikteki parçaları aynı anda kesmemelidir.
Değişik sertliklerdeki parçalar beraber
işlenecek
olursa,
takım
yumuşak
malzeme tarafına kaçar. a,d yanlış, b,c,e
doğru tasarım.
74
20) Takım darbeli kesmemelidir.
20.1
a,b) Parçanın dış yüzeyi
tornalanır
iken
destek
kollarının
kesilmesi
esnasında takıma darbe
gelecektir. Destek kollarının
çaplarının küçük yapılması
durumunda bu şekilde bir
problem oluşmaz.
20.2
c,d)
Flanşın
yan
yüzeylerinin
işlenmesi
durumunda takıma darbe
gelir.
Flanş
çapının
büyütülmesi ile bir tarafın
işlenmesinde
darbe
önlenmiş olur.
20.3
e,f)
Çokken
yapılması
durumunda darbe gelir.
Dairesel yapmakla darbeli
işleme ortadan kalkar.
21) Matkabın yüzeye mümkün olduğu kadar dik gelmesini sağlamak
gerekir.
70o den daha küçük
21.1
eğim açılı deliklerin
açılması zordur. Böyle
bir durum söz konusu
ise
matkabın
ağızlayacağı
kısım
düzeltilmelidir.
Deliğin
ağzı
eğik
21.2
kısımdan düz kısma
getirilmelidir.
75
21.3
Matkabın ağızlayacağı
kısımlar düzeltilmelidir.
21.4
Döküm
parçasında
eğik
delik
yerine
yapılan
tasarım
değişiklikleri.
21.5
Krank milinde açılacak
deliğin eğimi artırılmış
veya eğik delik açmak
yerine
düz
delik
açılmış
22) Uzun ince deliklerden kaçınılmalıdır.
a,c)İnce derin deliklerin işlenmesi zordur.b,d,e) İşlemi kolaylaştırmak için yapılan
tasarım değişilklikleri
23) Takım sayısı azaltılmalı
23.1
Tornalama yapan kalem üçgen
şeklindedir.
Faturanın
dik
yapılması
için
takımın
döndürülmesi gerekir. Gerek
yok ise takımın kestiği şekliyle
bırakmak daha kolay işlemeyi
sağlar.
76
23.1
e,f) Ortadaki delik hassas
olarak rayba ile işlenecek. Bu
deliğin ilk önce 10mm den
küçük bir matkapla delinip daha
sonra raybalanarak 10mm’ye
getirilmesi gerekir. Halbuki
deliklerin tümü 9,8mm ile
delinse
ikinci bir matkap
değiştirmeye gerek kalmaz.
23.3
M14 vidanın açılabilmesi için
çapı 11,7mm olan matkapla
deliğin
delinmesi
gerekir.
Parçanın işlenmesi için iki farklı
matkap kullanılması gerekir.
Halbuki bütün çaplar 11,7mm
yapılsa tek bir matkapla işler
bitirilir.
23.4
i-k) Çatalın altındaki radyusun işlenmesi için ayrı bir takım yapılması gerekir.
Ayrı bir takım yapılmaması için mevcut takıma gödre ölçü verilmelidir.
23.5
l,m) Özel bir şekil verilmesi
durumunda özel bir takım
yapılması gerekir. Standart
takımlara göre tasarım
yapılması iyidir.
77
BÖLÜM 5
MAKİNE TASARIMINDA HAFİFLİK
Makine tasarımında hafiflik çok önemlidir. Bilhassa, otomobil, tren, uçak gibi
hareket eden makinelerde yakıt tüketimini etkiler. Hareket etmeyen makinelerde
ise malzemeden ve işçilikten tasarruf sağlanır; makinenin maliyeti düşer. Bilhassa
çok sayıda yapılan üretimlerde bir ülke çapında önemli tasarruf sağlanır. Bunun
yanında makinelerde hafifliği sağlamak için dayanımı, rijitliği ve emniyeti
azaltmamalıdır.
Makinelerin ağırlıklarını karşılaştırmak için, ağırlık faktörü tanımı
yapılmaktadır. Ağırlık faktörü, Makine ağırlığının, makinenin güce oranı olarak
verilmektedir. İçten yanmalı motorla tahrik edilen makinelerde, ağırlık faktörü
şöyledir:
Hareket etmeyen makineler, 8...15; gemi, 3...8; otomobil; 2...5; uçak
0,5...0,8kgf/BG.
Taşımacılıkta ağırlık faktörü olarak, makine ağırlığının, yolcu ağırlığına oranı
olarak da verilmektedir. Buna göre ağırlık faktörü, vapurlarda 20...30; raylı
taşıtlarda 10...20; otomobilde 3...5; uçakta 1,2...2,5 olarak verilmektedir.
Makinelerin ağırlıklarını azaltmanın değişik yöntemleri vardır.
5.1 Uygun Kesit Seçilmesi
Makinelerde en önemli ağırlık azaltılması, eşit zorlanan parça tasarımı
yapmakla sağlanır. Çekme zorlamasında kesitin her tarafı aynı gerilme ile
zorlanmaktadır. Burma ve eğme zorlamasında, asal eksende gerilme sıfır,
merkezden en uzak noktada ise en fazladır. Eğilme zorlamasında, gerilmenin
miktarı eleman boyunca da değişmektedir. Makine elemanlarının
boyutlandırılmasında yapılan hesaplamalar, en fazla gerilmenin geldiği yere göre
yapılmakta ve boyutlar bu kesite göre belirlenmektedir. Gerilmenin daha az olduğu
kesitlerde veya kesitin daha az zorlanan kısımlarında kullanılan malzemeler
fazlalık olmaktadır. Örnek olarak burma zorlaması ile zorlanan silindirik bir kesiti
alarak inceleme yapalım.
Dolu mil yerine boru kullanılması ile elemanı zorlayan gerilme azalır
(Şekil5.1). Kesit alan sabit tutulup, kesit boru şekline getirilince atalet momenti
artmaktadır. Eğilme zorlaması altında da benzer gerilme düşüşü meydana
gelecektir. En ideal durum kesitteki gerilme dağılımı farkının en az olduğu
durumdur; bu da delik çapının artmasıyla iyileşmektedir. Delik çapının fazla
artması rijitliğin bozulmasına sebep olur.
Eğilmeye zorlanan silindirik, kare ve dikdörtgen kesitlerde mukavemet
momenti ve atalet momentinin değişimi Şekil 5.2 de verilmektedir. Aynı kesit
alana; yani bir metresinin ağırlığı aynı olan değişik kesitler incelendiğinde en
uygun kesitin I profili olduğu görülmektedir.
78
Şekil 5.1 Burma zorlaması
altındaki silindirik kesitin, içinin
boşaltılması ile meydana gelen
gerilme azalması. Kesit alan sabit
tutulmuş.
Şekil 5.2 Eğilmeye zorlanan kesitlerde W ve I değişimi.
Eğme zorlaması altında profilin ağırlık düşüşünü kıyaslamak için, ( w 
ve ( i 
W
)
S 3o / 2
I
) boyutsuz sayılar kullanılır. Değişik kesitlerin w ve i değerlerinin
S o2
karşılaştırması Çizelge 5.1 de verilmiştir.
Çizelge 5.1 Değişik kesitlerin, Kesit Alanları, Mukavemet Momentleri, Atalet
Momentleri, ( w 
Kesit
W
I
) ve ( i  2 ) Değerleri
3/2
So
So
Kesit alan
So
Ataalet
momenti
I
0,05D4
(w 
0,785D2
Mukavemet
momenti
W
0,1D3
0,14
0,08
B2
B3/6
B4/12
0,166
0,083
W
)
S 3o / 2
(i 
I
)
S o2
79
B2c
B3c2/6
B4c3/12
0,1D3(1-a4)
0,05D4(1-a4)
B3/6(1-e4)
B4/12(1-e4)
0,166 c
0,083c
(c=H/B)
0,785D2(1a2)
0,14
1 a2
1 a4
0
,
08
(1  a 2 )3 / 2
(1  a 2 ) 2
(a=d/D)
B2(1-e)
(e=b/B)
1 e4
6(1  e 2 )3 / 2
1 e4
12(1  e 2 ) 2
BH3
1  e3 0,166 1  e
(1  e3 ) 0,166
3
(1  e) 2
12
2
(1  e)
3
BH(1  e)
2
BH /6(1e  3)
(e=b/B;
 =h/H)
5.1.1 Dolu Mil Yerine Delikli (Boru) Mil Kullanılması
a) Delikli milin dış çapı D sabit olsun iç çap d değişsin
D 4 d 4

64
64
4
D
d 4

Ib
 64 4 64
I
D
64
d
a=
denilir ise
D
Ib
 1 a4
I
Ib 
80
Gb
 1 a2
G
Dolu milin mukavemet momenti ve ağırlığı (W, G) bir kabul edilir ise. Şekil .5.3.,
W
G
d
oranına bağlı olarak b ve b değişimini vermektedir.
D
W
G
a
Şekil .5.3 Dolu milin içinin
boşaltılması ile ağırlık değişimi ve
mukavemet momenti değişimi. a=0,6 için
ağırlık oranı % 40 azalırken mukavemet
momenti düşüşü % 10 civarındadır. Ağırlık
düşüşü daima fazladır.
b) Mukavemet momenti sabit olsun.( Wd=Wb): Bu durumda dış çap değişir
Db  d4 2
D


32
64
Db
1
4
D3  (Db  d 4 )
Db
4
3
D 3  Db 
3
a
D3
3
d4
Db
d
denilir ise
Db
 1 a4
Db
D 3
 1 a4
Db
Db
1

D 3 1 a4
D
d2
2
( b 
)
2
2
Gb
4
4  Db  d  1  a

G
D 2
D2
(1  a 4 ) 2 / 3
4
2
Db
d 4

4
Ib
D  d4 1  a 4
1 a4
1 a4
1
 64 4 64  b 4




4
4
3
3
4
4
4
I
D
D
D
( 1 a )
1 a4
(1  a ) 3
4
64
Db
4
Şekil 5.6 çap değişimi ve ağırlık değişimini diyagram olarak göstermektedir.
a
d
ve Db artarken ağırlık ve rijitlik iyileşmektedir. . Şekil 5.7 de ağırlık düşüşü
Db
81
resim olarak verilmektedir.
Şekil 5.6 Mukavemet momentinin
sabit tutulması durumunda çap değişim
oranı ve ağırlık değişim oranı.
d
 0,7
Db
durumunda profilin dış çapı % 10 artmakta,
fakat ağırlık % 40 düşmektedir
Şekil 5.7 Mukavemet momentinin sabit tutulması durumunda ağırlık
düşüşünün resimle görünüşü.
c) Milin Ağırlığı Sabit Olsun
.(Db  d2 )
D 2
g.L 
g.L
4
4
2
Db  d2  D 2
2
D2
2
 1 a2
Db
D
 1 a2
Db
Db
1

D
1 a2
4
Db
d 4
(

)
4
Wb
D - d4 1  a 4
1 a4
 64 3 64  b 3


W
D Db
D .Db
D3
( 1 - a 2 )3
3
32 2
Db
82
Db
d 4
Ib
1- a 4
1 - a4
1- a 4
 64 4 64 


2 2
I
D
D4
( 1  a 2 ) 4 (1 - a )
4
64
Db
4
Şekil 5.8’ de bu bağıntılar grafik olarak verilmektedir. a 
D
 0,9
Db
olduğunda mukavemet momenti 4,5 kat, atalet momenti 10 kat artmaktadır.
a=0,95 olduğunda bu oranlar 6-20 kat artmaktadır. a 
d
çap oranları arttıkça
Db
delik çapı büyümekte ve et kalınlığı, milin rijitliğini bozacak kadar ince olmaktadır.
Şekil 5.8 Mil ağırlığının sabit tutulması
durumunda, atalet momenti, mukavemet
momenti ve çap oranlarının değişimi.
Geliştirilmiş makinelerde dolu mil yerine içi boşaltılmış miller
kullanılmaktadır. Şekil 5.9’ da iki hafif mil örneği verilmiştir.
Şekil 5.9 İçi boşaltılarak hafifletilmiş mil tasarımı.
Yukarıda da bahsedildiği gibi, borunun D/d oranı artarken hafiflik
artmaktadır. Bu oranın daha da artması durumunda rijitlik problemleri meydana
gelir. Bir metre çapında ve 1 milimetre et kalınlığında boru yapılmış olsa, boru
kendi ağırlığı ile bile şekil değiştirir. Bu şekilde tasarlanan elamanın kullanılması
mümkün olmaz. Bu gibi durumlarda rijitliği artırıcı tasarımlar yapılır. Petrol
varillerinde yapıldığı gibi kordon çekme rijitliği artıran bir tasarım şeklidir.
83
5.1.2 Eşit Zorlanmalı Mil
Eğilme durumunda meydana gelen gerilme:
M .y
e  e
I
Şekil 5.10 da görüldüğü gibi eğilme momenti ortada en fazla ve yataklara
yakın yerde en azdır. Mil üzerinde meydana gelecek gerilme, eğilme momentine
bağlı olduğu için milin sabit kesitli olması durumunda eşit zorlanma meydana
gelmez. Boyutlandırmalar en büyük gerilmeye göre yapıldığı için milin az zorlanan
kısımlarında fazla malzeme kullanılmış olur. Şekil 5.10’ de değişik eşit zorlanmalı
mil şekilleri ve bir dişli çark için uygulaması verilmektedir.
Şekil 5.10 Eşit zorlanmalı mil tasarımları
a) Dış çap değiştirilerek eşit zorlamalı mil tasarımı
Milin ortasındaki en büyük gerilme  e 
Me
yataktan  kadar uzakta
0,1 D3
meydana gelen moment ve gerilme:
Me  Me .
 el 
2
L
2Me .
L.0,1.D3
İki gerilmenin bir birine eşit olması istenmektedir.
Me
2Me .

3
3
0,1.D
L.0,1.D 
L.D   2.D 3
3
D   D.3
2.
elde edilir.
L
84
b) İç çap değiştirilerek eşit zorlamalı mil tasarımı
Boru milin mukavemet momenti:
(D 4 - d ) 2
 3 d
)  0,1.D3 .(1  a 4 )
. 
(D 
64
D 32
D
Yataktan  mesafedeki kesitte meydana gelen gerilme
2.Me .

L.0,1.D(1  a 4 )
4
4
Wb 
 e
Me
2..Me

3
0,1.D
L.0,1.D3 (1  a 4 )
L.(1 a 4 ) = 2
2.
1 a4 =
L
2

a4 =1
L
d
2
(  )4  1
D
L
2
d  D  .4 1 
L
c) Boru milin dış çapı değiştirilerek eşit zorlanmalı mil tasarımı
Eşit kesitli boruda meydana gelen gerilme:
e 
Me
Me

3
Wb 0,1.D (1  a 4 )
Kesitin değiştiği bölgedeki mukavemet momenti:
D   d 4 2
3
4
 0,1.D  (1  a  )
64
D
d
d
a 
,
a
D
D
4
W 
Yataktan  kadar uzakta meydana gelen gerilme:
2Me  
LW
 e   e
Me
2Me .

3
4
0,1.D (1  a ) L.0,1.D  3 (1  a  4 )
 e 
3
2..(1  a )
D

4
D3
L.(1  a  )
4
(1  a 4 ) 2
D  D.3
4
(1 a  ) L
85
d). Boru milin dış çapı sabit iç çapını değiştirerek eşit zorlanmalı mil
tasarımı
Yataktan  kadar uzaklıkta meydana gelen gerilme
 e 
Me
W
D 4
d 2
d
W 
 0,1.(D3
)
64
D
D
Me
2
Me

3
4
4
0,1.D (1  a ) L
d
3
0,1.(D 
)
D
1

D (1  a 4 )
3
4
4
2
4
d
L.(D   )
D
3
d
a
D
1

D (1  a 4 )
2
3
4
L.D 3 (1 
d
)
D4
4
d
)  2(1  a 4 )
4
D
2
 1  (1  a 4 )
L
L(1 
4
d
D4
d  D  4 1 
2
(1 a 4 )
L
Not: Bu bağıntılar, mil üzerinde bulunan, yorulma dayanımını düşüren
etkiler hesaba katılmadan yapılmıştır. Hesap edilen kesitlerdeki çaplar yorulma
mukavemeti dikkate alınarak kontrol edilmelidir.
Şekil 5.11 Eşit zorlamalı mil tasarımına örnekler.
86
5.2 Şekil Değişikliği Yaparak Hafiflik Sağlanması
Şekil 5.12 a) Eşit zorlamalı olarak tasarlanan gerdirme parçası. b) Konveyör
zinciri pimi. I. Şekilde pim zayıf, çatal yeterli, II.Eşit zorlamalı tasarım yapabilmek
için pim çapı büyütülmüş, III. Şekilde pimin çapı artırılmadan kesme kesiti
artırılarak eşit zorlamalı hale getirilmiş.
Şekil 5.13 Makine parçalarını Hafifletme örnekleri.
Şekil 5.14 Flanşın ağırlığının azaltılması.
87
Şekil 5.15 Kanallı plakada ağırlığın azaltılması
Şekil 5.15 Manivela kolunun ağırlığının azaltılması.
88
Şekil 5.16 Değişik parçalarda ağırlığın azaltılması.
Şekil 5.17 Silindirik parçalarda hafiflik sağlanırken büyük çaplardan
hafifletmek daha etkindir
89
Şekil 5.18 Flanşların trapez yapılması ile hafiflik sağlanması
Şekil 5.19 Yay merkezleyicisinde hafiflik sağlanması
Şekil 5.20 Rulmanlı yatakların, yataklanmasında kullanılan burçlardaki tasarım
değişikliği ile hafifliğin sağlanması.
90
İlk tasarım
Disk inceltilmiş
Delik kenarları destekler
ile kuvvetlendirilmiş.
Hafifletmek için ilave delik
Dış kenarlar boşaltılmış.
ve kanallar açılmış.
Dış kenarlardan kesilmiş ,
delik kenarlarına destek
konulmuş.
Göbek kısmında kanal
açılmış
Delik kenarları
desteklenmiş
Dış kenarlar boşaltılmış
İlave delikler açılmış.
Delik kenarları içten
desteklenmiş
Aralara ilave delikler
açılmış
Dış
kenarlara
destek
konmuş
İlave açılan delik kenarları
Dış kenarlar içe doğru
boşaltılmış
boşaltılmış
ve ilave
delik
açılmış
91
Şekil 5.21 Planet takozunun ağırlığını azaltma şekilleri
Şekil 5.22 Döküm parçasının disk kısmındaki tasarım değişikliği ile yapılan
hafiflik.
Şekil 5.23.Yatak kapağı ve kasnakta hafiflik.
92
5.3 Malzeme Seçimi İle Hafiflik Sağlanması
5.3.1 Çeki ve Bası Zorlaması
Gerilme ile zorlama açısından
Malzemenin ağırlığı:
G  L  So  

F
F
 Re  So 
So
Re
G  L F

Re
Bu bağıntıda, L ve F sabit terimlerdir.  değeri ise değişkendir. 
Re
Re
değeri ne kadar büyük olursa kullanılacak malzemenin ağırlığı da o
kadar fazla olur; veya tersi ifade olarak
Re

ifadesi ne kadar büyük
olur ise malzemenin hafifliği de o kadar iyi olur. Malzemeye göre Re
yerine Rp0,2 veya Rm değerleri alınır.
93
Rijitlik açısından:
Çekme zorlaması durumunda meydana gelen uzama miktarı:

FL
S oE
 So 
G  L  So    L
E

4FL
E
4FL
4FL2 


E
 E
değeri ne kadar büyük olursa aynı esneme miktarına karşı,
malzeme o kadar hafif olur.
Not: Basıya zorlanan ince uzun çubuklar burkulmaya zorlanır.
Burkulma durumunda, malzemenin dayanım değerinin yanında kesit
geometrisinin de büyük önemi vardır. Burkulma zorlamasında en
uygun kesit borudur.
1/ 2
Kıyaslama E İle yapılır.

94
E  I  2
Fbr 
Le 2
Eğme Zorlaması
5.3.2
Gerilme ile zorlama açısından
Kesiti kare olan, konsol kirişi ele alalım:
e 
6FL
 Re
a3
a3
6FL
Re
a: Kare kesitli kirişin bir kenar uzunluğu.

2
 6FL 
    L 3 6FL
G  L  S o    L 3

R
e 

Bu bağıntıda

R 2e / 3


2
R e2 / 3
değeri hariç diğerleri sabit ifadelerdir.

R 2e / 3
değeri
ne kadar fazla ise malzemenin ağırlığı da o kadar artacaktır. Başka
R 2e / 3

bir ifade ile
değeri ne kadar büyük ise malzemenin hafifliği de o
kadar iyidir.
Rijitlik açısından
Yine kare kesitli konsol kirişi ele alalım: Konsol kirişin ucunda
meydana gelen çökme miktarı:

4FL3
Ea4
 a2 
G  L  So    L
E1/ 2

4FL3
E
4FL3

E
4FL5 
 E1/ 2
değeri ne kadar büyük olursa aynı esneme miktarına karşı,
malzeme o kadar hafif olur.
5.3.3 Burma Zorlaması
Gerilme ile zorlama açısından:
Malzemenin ağırlığı: G  L  So  
Burma zorlamaları altındaki parçalar genellikle silindiriktir.
So 
  d2
4
95
b 
Mb
R
 e
3
2
d
16
d  3
32Mb
  Re
2
 32Mb
 32Mb 

L   3
  3
   Re 


  

GL 
4
4
Bu bağıntıda

R 2e / 3


 

R e2 / 3
değeri hariç diğerleri sabit ifadelerdir.

R 2e / 3
değeri
ne kadar fazla ise malzemenin ağırlığı da o kadar artacaktır. Başka
bir ifade ile
R 2e / 3

değeri ne kadar büyük ise malzemenin hafifliği de o
kadar iyidir.
Not: Malzemenin burma durumunda akma sınırı olarak Re/2
alınmıştır. Kullanılan malzemenin burmada akma sınırı biliniyor ise o
değer alınmıştır.
Rijitlik açısından
Dolu bir mili inceleyelim:
Burma momenti zorlaması ile milin dönme miktarı:

Mb  L 32Mb  L

GIp
Gd 4
 d2 
32MbL
G 
G: Malzemenin kayma modülü
32MbL 

4
   G1/ 2
Malzemenin ağırlığı= SoL  L
1/ 2
Verilen bir dönme açısı için G değeri ne kadar büyük ise malzeme

o kadar hafifi olur.
96
Malzeme tasarrufu, tabiattaki canlılarda mükemmel bir şekilde
uygulanmaktadır. Ekin sapındaki tasarım çok güzel bir örnektir. Ekin
sapının tasarımı Şekil 5.24’de görüldüğü gibi boru şeklindedir.
Borunun et kalınlığı arı peteğine benzer hücreler ile örülmüştür. En az
malzeme ile en geniş alan arı peteği şeklindeki tasarım ile mümkün
olur. Bu tasarım şekli uzay araçlarının tasarımında örnek alınmıştır.
Şekil 5.24 Ekin sapı ve örnek alınarak yapılan sandviç paneller.
97
BÖLÜM 6
YORULMAYA GÖRE TASARIM
Mekanik hasarların %90 sebebi yorulma hasarlarıdır. Yorulma hasarlarının
da %90 sebebi tasarımcılardır; %10 metalurjistlerin payı vardır. Yorulma olayı,
çatlağın oluşması, ilerlemesi ve kırılmanın meydana gelmesi safhalarından oluşur.
Yorulma çatlakları genellikle, gerilme yığılması meydana gelen bölgelerde başlar.
Makine tasarımcısının, bilhassa gerilme yığılması meydana getiren
şekillendirmelerden kaçınması gerekir. Bu bölümde, yorulma kırılmasına neden
olan gerilme yığılmaları ve yapılabilecek tasarım değişiklikleri üzerinde
durulacaktır.
6.1 Gerilme Yığılması Meydana Getiren Şekiller
Yığılmalarını Azaltmak İçin Yapılan Tasarım Değişiklikleri
ve
Gerilme
Şekil 6.1 Millerin faturalarında oluşan gerilme yığılmalarını azaltmak için
yapılan değişiklikler:
a) Gerilme yığılması olan fatura,
b) Fatura yarıçapı büyütülerek gerilme yığılması azaltılmış. Böyle bir işlem
faturaya takılacak parçadan dolayı çoğu kez mümkün olmaz . Yani faturadaki
yarıçap istenildiği kadar büyütülemez. Bu durumda c-d-e ' deki gibi şekillendirmeler
yapılabilir.
c) Faturanın hemen arkası yuvarlak olarak işlenmiş,
d) Faturanın hemen arkası konik olarak işlenmiş,
e) Faturanın hemen arkası konik olarak işlenmekle beraber faturanın içine
doğru yiv açılmış,
f) Dik köşe istendiği durumlarda fatura yarıçapı büyütülmüş ve ilave halka
konulmuştur.
98
Bilhassa millerin rulman takılan faturalarının, hem rulmanın faturaya iyi
oturması, hem de gerilme yığılmalarının azaltılması için Çizelge 6.1 de verilen
şekillendirme ölçülerine dikkat edilmelidir.
Millerin faturalarının yorulma dayanımını artırmak için yüzey pürüzlülüğü
azaltılmalıdır. Faturaların dipleri ezilerek soğuk deformasyon ile sertleştirilmesi
yorulma dayanımını artırır.
Şekil 6.2 DIN 509’ a göre mil fatura formları
d
R1
t1
f1
g
t2
Çizelge 6.1
Statik
zorlama
<1.6 >1.6 >3
3
 10
0.1
0.2
0.4
0.1
0.1
0.2
0.5
1
2
0.8
0.9
1.1
0.1
0.1
0.1
>10
 18
0.6
0.2
2
1.4
0.1
>18
 80
0.6
0.3
2.5
2.1
0.2
>8
0
1
0.4
4
3.2
0.3
Dinamik zorlama
>18 >50
>80
 50  80
 125
1
1.6
2.5
0.2 0.3
0.4
2.5 4
5
1.8 3.1
4.8
0.1 0.2
0.3
>125
4
0.5
7
6.4
0.3
Şekil 6.3 Milin üzerindeki iki taraflı fatura biribirine yaklaştırılarak gerilme
yığılmaları azaltılmıştır.
99
Şekil 6.4 Milde gerilme yığılmasını oluşturan deliğin iki tarafına yiv
açılmıştır. Ayrıca yağ deliğinin ağız kısımların yuvarlatılması ve plastik
şekillendirilmesi yorulma dayanımını artırır
d
e
Şekil 6.5 a) Milin üzerinde gerilme yığılmasına sebebiyet veren kama
kanalı.
b) Gerilme yığılmalarını azaltmak için kama kanalı köşeleri radyuslu yapılır.
(Parmak freze yerine disk freze çakısı kullanılır).
c) Kama kanalının bulunduğu kısımda fatura oluşturularak çap düşürülür.
d) Mil 1 ile gösterilen kısımdan kırılır. Bu bölgedeki gerilme yığılmasını
azaltmak için, e) kama kanalının etrafına havşa açılmış.
Kama kanalının dip yarı çapı yuvarlatılması yorulma dayanımını artırır.
Yuvarlatma neticesinde Karbonlu çelikte Kf değeri 1,57 den 1,32’ye, nikel-kromlu
çelikte 2,07’den 1,6’ya düşmüştür (Metal Fatigue sf434).
Önemli not: Kama kanalı bitimi faturaya yaklaştırılmamalıdır. İki gerilme
yığılması oluşturan şekil bir arada olursa; Kt  Kt1Kt 2 olur.
Şekil 6.6 a) Sıkı
geçme yapılmış bir mil
eğilme gerilmesi etkisinde
gerilme yığılması meydana
gelen bölgeler. Kaygan
geçme durumda Kt=2, sıkı
geçme durumunda Kt=4
olmaktadır.
b)
Gerilme
yığılmasını azaltmak için
radyuslu pah kırılmıştır. Bu
durumda Kt=3 olmuştur. c)
Gövdeye yiv açılmış, Kt
=2,3 olmuş
.d) Mil
kademeli yapılmış. Çap
oranı
1,2
olması
durumunda Kt =1,1 olmuştur.
100
Şekil 6.7 a) Sıkı geçme yapılmış bir
mil burulma etkisinde kalınca, mil göbek
bağlantısı kenarında gerilme yığılması
oluşur.
b) Gerilme yığılmasını azaltmak
için eğimli geçiş yapılmıştır.
Şekil 6.9 Segman kanalındaki gerilme yığılmasının
azaltmak için kanalın iki kenarına ilave yiv açılmış.
6.2. Cıvata ve Somunların Tasarımı
Cıvata
üstündeki
nokta
Kt
1
2
3
4
3-5
1,1
1
3-4 2-3
10
Kf
2-4
1-1,1 1
2
1,5-2
5-8
Ortalama Kf
(3)
(1,7)
(6,5)
5
6
Şekil 6.9 Bir ön gerilmeli cıvatanın ekseni boyunca gerilme yığılma ve çentik
faktörünün değişimi.
Şekil 6.10. Gerilme yığılmasını azaltmak için somunun şekillendirilmesi; a)
Standart somunlarda kuvvet dağılımı eşit değildir. Genelde ilk iki vida dişi, fazla
zorlanmaktadır. . Kuvveti eşit bir şekilde vida dişlerine dağıtabilmek için: b)
Şeklindeki gibi somuna yiv açılarak ilk iki veya üç dişin esnekliği sağlanır. c)
Şeklindeki gibi esneklik artırılır. Bu durumda kuvvetin dişlere dağılımı hemen
hemen eşit olmaktadır Bu gibi tedbirler önemli cıvata bağlantılarında veya özel
bağlantı yerlerinde kullanılır.
101
Şekil 6 11 Cıvatalarda vida bitimine yiv açılması ile taşıyabileceği gerilme
genliği değişimi
Şekil 6.12 Cıvata başı altı yuvarlatılarak gerilme yığılması azaltılmış.
102
7 YATAKLAR
7.1 RULMANLI YATAK ÇEŞİTLERİ
Çizelge 7.1.1 Rulmanlı yatak çeşitleri (Kaynak: SKF)
1 Sabit bilyeli Tek sıralı derin
yatak
yivli
2
Tek
sıralı derin yivli
doldurma ağızlı
3
Çift sıralı derin
yivli
4
Y yataklar
5
Eğik bilyeli
yataklar
Tek sıralı
103
6
Çift sıralı
7
Dört nokta
temaslı
8
Oynak
bilyeli
9
Silindirik
makaralı
10
11
Bileziksiz
İğneli
yataklar
Dış bileziği
kıvrılmış sac
104
Dış bileziği
tornalama ile
yapılmış
12
13
14
Kombine
15
16
17
18
Konik
makaralı
X düzeni
105
19
O düzeni
20
Tandem düzeni
21
Oynak
makaralı
22
Tek sıralı
oynak
makaralı
CARP
23
Eksenel
sabit bilyeli
24
Tek yönlü
Çift yönlü
106
25
Tek yönlü
küresel alt
yataklı
26
Çift yönlü
küresel alt
yataklı
27
Eksenel
makaralı
yataklar
Tek tönlü
Tek sıra
makaralı
28
Tek yönlü çift
sıra makaralı
29
Çift sıralı mil
merkezlemeli
30
Çift sırlı delik
merkezlemeli
31
Oynak
makaralı
eksenel
yataklar
107
Çizelge 7.1.2 Rulmalı yatakların yük taşıma özellikleri (Kaynak: SKF)
1
2
3
108
4
5
6
109
7
Çizelge 7.1.3 Rulmalı yatakların mil ve gövdelere montajı (Kaynak: SKF)
1
2
110
3
4
5
6
7
111
8
9
10
11
112
12
13
Çizelge 7.1.4 Mil yataklamalarına örnekler (Kaynak: SKF)
1
2
3
113
4
5
6
7
8
9
10
114
11
12
13
14
15
16
115
17
18
19
20
21
22
23
116
Rulmanlı Yatak Bileziklerinin Faturaya Ve Omuza Montajı
Rulmanlı yatak bileziğinin oturacağı
fatura veya omuzun köşe kavisi yarıçapı,
rulmanlı yatağın köşe yarıçaplarından
büyük olmamalıdır. Şekil 7.1.1’de
rulmanlı yatağın köşe yarıçapının fatura
yarıçapından küçük olması durumunda
rulman iç bileziğin faturaya oturmadığı
açıkça görülmektedir. Rulmanlı yatak
kataloglarında mil ve omuzlarda köşe
kavisi yarıçaplarının en büyük değerleri
verilmektedir.
Faturanın
köşe
yarıçapının
küçülmesi
yorulma
dayanımını
düşürdüğü için yiv açılması iyi olur.
Çizelge 7.1.5’de fatura dibine yiv
açılmış durumda tavsiye edilen
değerler verilmektedir.
Rulmanlı yatağın takılacağı
faturada veya gövde belirli bir omuz
bırakılmalıdır.
Rulmanlı
yatak
kataloglarında her bir rulman çeşidi
için ölçüler verilmektedir.
Şekil 7.1.1 Fatura köşe yarıçapının
rulmanın faturaya oturmasına etkisi
Çizelge 7.1.5 Rulmanlı yatakların
takılacağı, yiv açılmış fatura ve omuz
ölçüleri.
rr
1
1,1
1,5
2
2,1
3
4
5
6
7,5
9,5
ba
2
2,4
3,2
4
4
4,7
5,9
7,4
8,6
10
12
ha
0,2
0,3
0,4
0,5
0,5
0,5
0,5
0,6
0,6
0,6
0,6
rm
1,3
1,5
2
2,5
2,5
3
4
5
6
7
9
117
Millerin Yataklanması
Miller dönen elemanlardır. Duran
gövdenin üzerinde milin dönmesi durumunda
sürtünme ve aşınma meydana gelir.
Aşınmanın azaltılması için rulmanlı ve
kaymalı yataklar kullanılır.
Bir mil iki noktasından yataklanır.
Yataklanmış milin hiperstatik olmaması
gerekir. Yatağın biri hem eksenel hem de
radyal kuvveti (sabit yatak), diğer yatak ise
sadece radyal kuvveti (Serbest yatak)
karşılamalıdır; yani statikteki basit kiriş
şeklinde olmalıdır (Şekil 7.1.2).
Şekil 7.1.2 Basit kiriş
Yatakların biri serbest olmaz ise, ısıl
genleşme gibi sebeplerden dolayı her iki
yatağa eksenel yükler gelir, ve rulman hesap
edilenden daha az bir ömürde hasara uğrar.
Statikten bilindiği gibi, bu gibi durumlarda
hangi yatağa ne kadarlık eksenel yük geldiği
hesap edilemez. Hiperstatik sistem denilen
olay budur.
Miller Şekil 7.1.2 de verilen basit kiriş
sistemine uyacak şekilde değişik şekillerde
yataklanabilir.
Şekil 7.1.3’de en altta verilen ve
karşılıklı kılavuzlama denilen yataklama şekli
kısa miller için kullanılabilir.
Şekil.7.1.3 Sabit yatak ve serbest
yatağa örnekler (Kaynak SKF Rulman
Katoloğu)
118
Çizelge 7.1.6 Rulmanlı Yatakların İç Bileziklerinin Takılacağı Çelikten yapılmış
Millere Verilmesi Gereken Toleranslar (Kaynak SKF Rulman Kataloğu)
Rulmanın
yüklenme şekli
İç bilezik için
nokta yükü
İç bilezik için
çevre yükü
veya
belirsiz yük
İstenilen özellik
Kullanım örneği
İç bilezik kolayca
kayabilmeli
Hareketsiz akslara Tüm ölçüler
takılan tekerlekler
(Serbest yatak)
Gergi makaraları, Tüm ölçüler
Halat makaraları
g6
Kaldırma iletme
makineleri,
kreynler.
j6
k6
j6
k6
j5
k5
m5
m6
n6
k5
m5
m6
n6
p6
k5
m5
m6
n6
p6
r6
r7
n6
p6
r6
n6
p6
r6
h5
j5
k5
j6
k6
m5
j6
js6
İç bilezik kolayca
kayabilmesi
gerekli değil
Küçük ve
değişken yükler
Normal ve büyük
yükler
Büyük yükler ve
ağır işletme
şartlarında darbeli
yükler
Küçük yüklerde
hassas dönme
hususundaki
isteklerin büyük
olduğu haller
Mil çapları
Bilyeli(18-100mm)
Bilyeli(100-140mm)
Silin. ve konik maka.(  40)
Silin. ve konik maka.( 40-100)
Elektrik motorları, Bilyeli(  18mm)
pompalar, dişli
Bilyeli(18-100mm)
çark
Bilyeli(100-140mm)
mekanizmaları,
Bilyeli(140-200mm)
Ağaç işleme
Bilyeli(200-280mm)
makineleri
Silin. ve konik maka.(40-100)
Oynak maka.(  40)
Oynak maka.(40-65)
Oynak maka.(65-100)
Oynak maka.(100-140)
Oynak maka.(>500)
Ağır raylı taşıtların Silin. ve konik maka.(50-140)
aks yatakları,
Haddehane
Silin. ve konik maka.(>200)
makineleri
Oynak maka.(50-100)
Oynak maka.(>140)
Takım tezgahları
Bilyeli(  18mm)
Bilyeli(18-100mm)
Bilyeli(100-200mm)
250 
>250
Tolerans
h6
Yalnız eksenel
Bütün
yük
yataklamalar
Açıklamalar:
Nokta yükü: Bilezik dururken yükün durduğu veya bileziğin ve yükün aynı devir sayısında dönmesi;
yani yükün aynı noktaya etkimesi durumu. Nokta yükler için sıkı geçme gerekmez.
Çevre yükü: Bilezik dönerken yükün durması veya bilezik dururken yükün dönmesi yani; yükün çevre
boyunca etkimesi durumu. Çevre yükü etkiyen rulman bileziklerinde kayma söz konusu olur ve sıkı
geçirilir.
Belirsiz yük: Hem çevre yükü hem de nokta yükü var ise belirsiz yük olur.
F  0,07C
Küçük yük:
Normal yük:
Büyük yük:
F  0,1C
F  0,15C
119
Çizelge 7.1.7 Rulmanlı Yatakların Dış Bileziklerinin Takılacağı Çelikten ve
Dökme Demirden yapılmış Gövdedeki Rulman Yuvalarına Verilmesi Gereken
Toleranslar (Kaynak SKF Rulman Kataloğu)
Rulmanın yüklenme şekli
Kullanım örneği
Tolerans
Dış bileziğin
kayabilmesi
Açıklama
D>500mm olan
yataklarda P7
yerine N7
kullanılmalıdır
D>500mm olan
yataklarda N7
yerine M7
kullanılmalıdır
Dış bilezik için çevre yükü
İnce cidarlı yuvalardaki
yataklarda büyük yükler;
büyük darbe yükleri
Makaralı yataklı
tekerlek göbekleri,
bilyeli yataklar.
P7
Kayamaz
Normal ve büyük yükler
Bilyeli yataklı tekerlek
göbekleri, kreynlerin
serbest tekerlekleri.
N7
Kayamaz
Küçük ve değişken yükler
Halat makaraları,
M7
kayış gergi makaraları
Belirsiz yük
Büyük darbe yükleri
Elektrikli taşıt
M7
Kayamaz
motorları
Elektrik motorları,
K7
Kural olarak
pompalar
kayamaz
Orta büyüklükteki
J7
Kural olarak
elektrik makineleri,
kayabilir
pompalar, krank
yatakları
Hassas veya sakin çalışma
Takım tezgahlarında
K6
Kural olarak
Büyük yüklerde M6
iş milleri için makaralı
kayamaz
veya N6
yataklar
seçilmelidir.
Taşlama milleri için
J6
Kayamaz
bilyeli yataklar, küçük
elektrik makineleri
Küçük elektrikli
H6
Kolay kayabilir
makineler
Küçük elektrikli
H6
makineler
Dış bilezik için nokta yükü
H7(H6)
Kolay kayabilir
H8
Kolay kayabilir
Kurutma silindirleri
G7
Kolay kayabilir
Büyük ve normal yükler
Normal ve küçük yükler
Kayamaz
Genel yük hali
Normal ve küçük yükler
Milin ısınarak genleşmesi
Açıklamalar:
Nokta yükü: Bilezik dururken yükün durduğu veya bileziğin ve yükün aynı devir sayısında dönmesi;
yani yükün aynı noktaya etkimesi durumu. Nokta yükler için sıkı geçme gerekmez.
Çevre yükü: Bilezik dönerken yükün durması veya bilezik dururken yükün dönmesi yani; yükün çevre
boyunca etkimesi durumu. Çevre yükü etkiyen rulman bileziklerinde kayma söz konusu olur ve sıkı
geçirilir.
Belirsiz yük: Hem çevre yükü hem de nokta yükü var ise belirsiz yük olur.
F  0,07C
Küçük yük:
Normal yük:
Büyük yük:
F  0,1C
F  0,15C
120
Çizelge 7.1.7 Yarıklı Somunlar (Ts 3573) (Metrik)
4 Ankoş
d
Vida Dişi
5H
10
M 10  0,75
12
M 12  1
15
M 15  1
17
M 17  1
20
M 20  1
22
M 22  1
25
M 25  1,5
28
M 28  1,5
30
M 30  1,5
32
M 32  1,5
35
M 35  1,5
40
M 40  1,5
45
M 45  1,5
50
M 50  1,5
55
M 55  2
60
M 60  2
65
M 65  2
70
M 70  2
75
M 75  2
80
M 80  2
85
M 85  2
90
M 90  2
95
M 95  2
100
M 100  2
105
M 105  2
110
M 110  2
115
M 115  2
120
M 120  2
125
M 125  2
130
M 130  2
135
M 135  2
140
M 140  2
145
M 145  2
150
M 150  2
155
M 155  3
160
M 160  3
165
M 165  3
170
M 170  3
180
M 180  3
190
M 190  3
200
M 200  3
220
Tr 220  4
240
Tr 240  4
260
Tr 260  4
280
Tr 280  4
1) Gerçek genişlik b
2) Yarıçap ölçüsü = (d + d1)  2
1)
d2
d1
B
b
18
22
25
28
32
34
38
42
45
48
52
58
65
70
75
80
85
92
98
105
110
120
125
130
140
145
150
155
160
165
175
180
190
195
200
210
210
220
230
240
250
280
300
330
350
13,5
17
21
24
26
28
32
36
38
40
44
50
56
61
67
73
79
85
90
95
102
108
113
120
126
133
137
138
148
149
160
160
171
171
182
182
193
193
203
214
226
250
270
300
320
4
4
5
5
6
6
7
7
7
8
8
9
10
11
11
11
12
12
13
15
16
16
17
18
19
18
19
20
21
21
22
22
24
24
25
25
26
27
27
28
29
32
34
36
38
3
3
4
4
4
4
5
5
5
5
5
6
6
6
7
7
7
8
8
8
8
10
10
10
12
12
12
12
12
12
14
14
14
14
16
16
16
16
18
18
18
20
20
24
24
h
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2,5
2,5
2,5
3
3
3
3,5
3,5
3,5
3,5
4
4
4
5
5
5
5
5
5
6
6
6
6
7
7
7
7
8
8
8
10
10
12
12
Sd
2)
0,04
0,05
0,06
0,07
121
Makine Tasarımı Ders Notlar
Çizelge 7.1.8 Kulaklı Rondelalar (Ts 3573)
3)
4)
5)
d3
d4
d5
f1
M
f
B1
C11
C11


10
13,5
21
3
8,5
3
1
12
17
25
3
10,5
3
1
15
21
28
4
13,5
4
1
17
24
32
4
15,5
4
1
20
26
36
4
18,5
4
1
22
28
38
4
20,5
4
1
25
32
42
5
23
5
1,25
28
36
46
5
26
5
1,25
30
38
49
5
27,5
5
1,25
32
40
52
5
29,5
5
1,25
35
44
57
6
32,5
5
1,25
40
50
62
6
37,5
6
1,25
45
56
69
6
42,5
6
1,25
50
61
74
6
47,5
6
1,25
55
67
81
8
52,5
7
1,5
60
73
86
8
57,5
7
1,5
65
79
92
8
62,5
7
1,5
70
85
98
8
66,5
8
1,5
75
90
104
8
71,5
8
1,5
80
95
112
10
76,5
8
1,8
85
102
119
10
81,5
8
1,8
90
108
126
10
86,5
10
1,8
95
113
133
10
91,5
10
1,8
100
120
142
12
96,5
10
1,8
105
126
145
12
100,5
12
1,8
110
133
154
12
105,5
12
1,8
115
137
159
12
110,5
12
2
120
138
164
14
115
12
2
125
148
170
14
120
12
2
130
149
175
14
125
12
2
135
160
185
14
130
14
2
140
160
192
16
135
14
2
145
171
202
16
140
14
2
150
171
205
16
145
14
2
155
182
212
16
147,5
16
2,5
160
182
217
18
154
16
2,5
165
193
222
18
157,5
16
2,5
170
193
232
18
164
16
2,5
180
203
242
20
174
18
2,5
190
214
252
20
184
18
2,5
200
226
262
20
194
18
2,5
220
250
292
24
213
20
3
240
270
312
24
233
20
3
260
300
342
28
253
24
3
280
320
362
28
273
24
3
3) Gerçek genişlik  f 1
4) Gerçek genişlik  f
5) Kalınlık yaklaşık olup küçük farklılık göstermesine göz yumulur.
6) N = En az dil sayısıdır.
Somun yarıkları 4 tane olduğu için , rondeladaki dış dillerin sayısı tek olmak zorundadır.
N
6)
9
11
13
17
19
122
Çizelge 7.1.9 Segman kanalı ölçüleri (kaynak: Roloff/Matek)
123
KAYMALI YATAK TASARIMI
1- Basınçlı yağlamada, Yağlama yağının yataklara iletilmesi
1.1)
a,b Kural olarak yağlama yağı yatak yuvalarına veya millere açılan
delikler vasıtası ile iletilir . c,d) Yatağın içine yağ akımını
kuvvetlendirmek için yağ kanalı açılır e) Basınçlı yağ alından verilebilir.
Prensip olarak yağ, yatağın yüklenmediği bölgeden iletilir.
2- Basınçlı yağlamada yağ kanallarının şekillendirilmesi
2.1) Yatağın sürtünen kısımlarına yağ kanalı konmamalıdır. a) yarım ay çevresel yağ
kanalı, b) eksenel yağ kanalı, c) çevresel ve eksenelin birlikteliği, d) sipral yağ kanalı,
e) yüksek hızlarda çalışan yataklar için geniş yağ kanalı.
.
124
2.2 ) Yağ kanalları keskin köşeli
bırakılmamalı, yuvarlatılmalıdır. a) Delik
içinde, b) mil üstünde
3.3 Basınçlı yağlamada yağın yatak içinde dolaşımı
3.1
a) 1 ile gösterilen yerden
basınçlı yağ verilmektedir; s ile
gösterilen
bölgede
yağ
sirkülasyonu olmaz. b) Kapak
altında
sıkışan
yağın
sirkülasyonunu sağlamak için 2
ile gösterilen delik açılmış.c)
Yağın milin ortasına açılan delik
içinden akışı sağlanmış.
3.2
d) Basınçlı yağ milin anlından
verilmektedir. s ile gösterilen
bölgede yeterli yağ akışı olmaz.
e) Radyal delik kaldırılarak yağ
akışının yatak arsından geçmesi
sağlanmış.
3.3
f)
Yağ
radyal
deliklerden
geçerek sağa sola dağılır.
ortadaki s ile gösterilen bölge
yeterli yağlanmaz. g) Yağ
delikleri çapraz açılır ise yatağın
her tarafı sağlanmış olur.
3.4
h) s ile gösterilen bölge yetersiz
yağlanır. i) 3 ile gösterilen
delikten tahliye yapılır ise yağ
akışı sağlanır. j) 4 ile gösterilen
bölgede kanal açılarak yağ akışı
sağlanmış.
125
3.5
k) Eksenel yönde gelen F
kuvvetinden
dolayı
s
ile
gösterilen bölgede yağ akışı
zorlanır. l,m) Yağ akışını
kolaylaştırmak
için
yapılan
tasarım değişiklikleri.
4) Basınçlı yağlamada kalkış esnasında yağlama
Kalkış anı, yatağın aşınması
açısından en tehlikeli olduğu zamandır.
İlk hareket esnasında, yağın ilk önce
boruları doldurmasından dolayı yağ
beslemesi az olur. Bunun için yağ deliği
içine 1 ile gösterilen boru yerleştirilerek
yağın hızlı akışı sağlanmalıdır. Ayrıca 2
ile
gösterilen
yerde
yağ
birikimi
sağlanmıştır.
5-) Yataklarda Homojen Yük Dağılımın Sağlanması
a)Hatlı tasarım. Yük eksantrik etki ettiği için kenarlarda zorlama yığılmaları
meydana gelmektedir. b) yatak boyu uzatılmış, c) yük merkez alınmış, .d) Göbek
genişletilerek yüzey basıncı azaltılmış. e) yatak tek parça yapılarak dişli çark göbek
genişliği azaltılmış.
126
f) Yatak boyu çok kısa ve kenarlarda yük yığılmaları var. g) Yatak
genişletilmiş, h) Yatak iki parça yapılarak yük yığılmaları azaltılmış.
6-) Sınır Sürtünme Şartlarında Yatağın Tasarımı
Sıvı sürtünme şartlarını sağlamak her zaman mümkün olmayabilir. Büyük
yükler ve düşük hızlarda sınır sürtünme şartlarında çalışması çoğu zaman mecbur
olur. Doğru malzeme ve yağlama seçimi ile sınır sürtünme şartlarında güvenli bir
şekilde çalışılabilir. Bu durumda yatağın üstündeki yağdanlıkla yağ beslemesi yapılır.
Bazı yatak malzemeleri için sınır sürtünme katsayıları:
Yatak Malzemesi
Sürtünme katsayısı
Kalay esaslı beyaz yatak alaşımı 0,01-0,02
Kurşun esaslı beyaz yatak 0,015-0,025
alaşımı
Kurşun bronzları
0,02-0,03
Alüminyum alaşımları
0,03-0,04
Dökme demir
0,05-0,08
Sınır sürtünme şartlarında yatak hesabı yapmak zordur. Yatak kapasitesini
artırmak için bazı tedbirler alınabilir.
a) Yatak çapı artırılarak basınç düşürülebilir. Fakat boyun çapa oranı 1,2’ den
küçük olmamalıdır.
b) Yağ viskositesi artırılarak yağlama kolaylaştırılabilir
c) Adezyon aşınması dikkate alınarak malzeme seçimi yapılmalı
d) Hafif yük ve yüksek hızlarda beyaz yatak alaşımları, yükün artması
durumunda kurşun bronzları, aşırı yük ve düşük hızlarda bronz malzeme
kullanılmalıdır.
e) Mil sertliği 50 RSD-C’ den küçük olmamalı ve yüzey pürüzlülüğü mümkün
olduğu kadar az olmalıdır. Mil yüzeyinin kükürtleme ve silisyumlama işlemleri
yapılması tavsiye edilir.
127
f) Yatak boşluğu =0,0005-0,001’ den küçük tutulmalıdır. Şayet bol yağlama
Dd
yapılabilirse =0,001-0,002 seviyesine çıkabilir (  
). Yatak boşluğunun
d
ayarlanması yandaki şekilde verilmiştir.
g) Yağ kanalları, yatağı yükleme ve yüklenmeyen bölgelerin tümüne açılmalıdır.
aşağıdaki şekilde yataklara açılan yağ kanalları şekilleri verilmiştir.
128
Şekil 7.2.1 Kaymalı yatak burçları (Kaynak: ISO 3547-1:2006)
129
Çizelge 7.2.1 Kaymalı yatak burç ölçüleri (Kaynak: ISO 3547-1:2006)
130
131
Yağ deliği ölçüleri (Kaynak: ISO 3547-1:2006)
132
BÖLÜM 8
SIZDIRMAZLIK ELEMANLARININ TASARIMI
HİDROLİK KEÇELER
A) Boğaz takım keçesi
B) Piston başı keçesi
C) O halkaları
D) Lastikli rondela
E) Toz sıyırıcı keçe
Şekil 8.1 Hidrolik silindirde keçelerin kullanıldığı yerler
133
Hidrolik Keçeler ile İlgili Temel Tasarım Kuralları
1-Keçelerin çalışacağı yüzeylerin en büyük pürüzlülük değerleri R max=Rt=0,52 m küçük olmalıdır. Bu pürüzlülük değeri Ra  0,4m veya başka bir ifade ile N5
kalitesine karşılık gelmektedir. Böyle bir yüzey işlemi, taşlama honlama gibi işlemler
ile yapılabilir. Hidrolik silindir tasarımları için , piyasada taşlanmış ve sert krom
kaplanmış borular ve miller satılmaktadır; mümkün olduğu kadar bu malzemeler
kullanılmalıdır.
2- Şekil 8.2 de görüldüğü gibi, keçenin ağız kısmına yağın gelmesi
sağlanmalıdır. Keçe ağzına gelen basınçlı yağ, keçenin sızdırmazlık sağlayan
kenarına basınç uygulayacak ve yağın ters tarafa geçmesini zorlayacaktır.
Şekil 8.2. Hidrolik keçenin takıldığı yüzeylerin pürüzlülük değerleri ve keçe
ağzına yağın gelmesi için açılan delik.
3- Keçelerin takılırken geçeceği, boru ağızları ve mil uçlarına pah kırılmalıdır.
Çap
-80
80-140
140-225
225-400
Pah genişliği Z
4,5
6
8
10
Şekil 8.3 - Keçelerin takılırken geçeceği, boru ağızları ve mil uçlarına açılan
pahlar.
4- Keçeler yuvalarında serbest durmalı, herhangi bir şekilde eksenel kuvvet
uygulanmamalıdır. Şekil 8.1 B de görüldüğü gibi, keçenin oturduğu yuvanın genişliği,
134
keçe genişliğinden büyüktür. Bu ölçüler, üretici firmalar tarafından verilen keçe
kataloglarında verilmektedir.
O HALKALARI
tmin
b
d2
1,6
1,9
2
2,3
2,5
2,9
3,15
3,6
4
4,5
5
5,5
6,3
7
8
8,6
10
10,7
r1
Toleran
s
+0,1
0
+0,1
0
+0,15
0
+0,2
0
+0,2
0
+0,3
0
+0,3
0
+0,4
0
+0,5
0
0,1
0,2
r2
Sabit
Hareketli
Pnömatik
G
F
G
Z
F
G
H
Hidrolik
F
1,334
1,330
1,3
1,414
1,416
1,426
1,428
1
1,674
1,671
1,7
1,776
1,778
1,801
1,803
1,2
2,099
2,099
2,1
2,229
2,234
2,273
2,277
1,4
2,663
2,664
2,7
2,824
2,829
2,897
2,902
1,6
3,422
3,403
3,4
3,605
3,611
3,719
3,724
2
4,274
4,275
4,3
4,527
4,533
4,676
4,686
2,5
5,408
5,413
5,5
5,720
5,728
5,926
5,938
3,2
6,900
6,903
7
7,287
7,298
7,578
7,588
4
8,626
8,638
8,7
9,136
9,148
9,525
9,537
4,5
0,25
0,63
Şekil 8.4. O halkalarının takılacağı yuvaların şekillendirilmesi
YAĞ KEÇELERİ
b
7
8
10
12
t1
5,95
6,8
8,5
10,3
t2
7,3
8,3
10,3
12,3
135
15
20
12,75
17
15,3
20,3
Şekil 8.5 Yağ keçelerinin takılacağı yuvaların tasarımı.
Şekil 8.6 Sızdırmazlık elemanlarının hidrolik silindirde uygulanması
136
LABİRENTLER
137
138
BÖLÜM 9
MAKİNE TASARIMINDA KENDİ KENDİNE YARDIM PRENSİBİ
Kendi kendine yardım prensibi demek, elemanın zorlanmasını azaltacak ve
elemanın hasara uğramamasını sağlayıcı şekilde tasarım düşünmektir. Aşağıdaki
şekillerde örnekler verilmiştir.
9.1
9.2
9.3
Hidrofor tankının kapağı içten kapatılır ise (sol taraftaki şekil) kapak gövdeye
baskı yaparak sızdırmazlık işlevine yardımcı olur.
Sağ taraftaki gibi kapak dıştan kapatılmaya çalışılır ise basınç kapak ile
gövdenin açılmasına yardımcı olur ve sızdırmazlığı sağlamak zorlaşır.
iç basınç sızdırmazlığın
sağlanmasını
kolaylaştırıyor.
Otobobil lastiğinde iç basınç
sızdırmazlığın sağlanmasını
kolaylaştırıyor.
139
9.4
Yağ keçesinde yağ basıncı sızdırmazlığın
sağlanmasını kolaylaştırıyor.
9.5
Hidrolik keçenin genişliği takılacağı
kanalın genişliğinden büyük yapılırak
kanal içinde sıkışması sağlanır ve
sızdırmazlığın sağlanmasına yardımcı
olur.
9.6
cıvata altına konan
lastik
rondelanın
ezilerek
hasara
uğramaması için çelik
rondela ile kompozit
üretilmiştir.
9.7
Varyatörde V şeklindeki parça, moment aktarımı artarken sürtünmeyi artırır.
140
9.8
9.9
Türbin kanadının eğik yapılması zorlanmasını azaltır.
Konik dişli çarkta oluşan
kuvvetten dolayı cıvataya
gelmemektedir.
eksenel
zorlama
141
BÖLÜM 10
MAKİNE TASARIMINDA BASİTLİK
-Parça sayısı az olmalı. Şekil 10.1 deki resimde görüldüğü gibi, mafsal ve
eleman sayısı azaltılmıştır.
-Kolay hesaplanabilen ve üretim yapılabilen geometrik çizgiler ve şekiller
tercih edilmeli (10.1). Makine parçaları, basit geometrik şekillerden meydana
gelmelidir. Bu şekilde mukavemet hesaplarının yapılması ve bilgisayar ile hesap
yapılması için, matematik model kurulması kolay olur.
-Parçalar kolay sökülüp takılabilmeli.
-Parçaları işleyen tezgaha kolayca bağlanabilmeli.
-Mümkün olduğu kadar fazla farklı eleman kullanılmamalı. Bir makinede
kullanılacak elemanların aynı ölçülerde kullanılması basitlik sağlar. Mesela, M8, M10,
M12 üç ayrı çapta veya aynı çaplı, farklı boyda cıvata kullanılması montaj esnasında
zorluk meydana getirir. Aynı çap ve aynı boyda cıvata kullanılması ise basitlik sağlar.
Bu aynı zamanda stoklama maliyetlerini de düşürür.
-Üretimi özel olarak atölyede yapılacak parça yerine
standart parça
kullanmaktır. Mesela, özel somun yapmak yerine standart somun kullanmayı tercih
etmelidir.
-Simetrik şekiller seçilmesi üretimi kolaylaştırır.
-Kullanma ve kumanda sistemleri kolayca anlaşılabilir olmalıdır.
10.1
İşlenmesi ve üretimi zor şekil yerine işlenmesi basit şekil haline getirilmiş.
142
10.2
Çeşme musluğunu açıp kapama kolu iki parça ve üç mafsal yerine bir parça bir
mafsal haline getirilmiş.
BÖLÜM 11
MAKİNE TASARIMINDA BELİRLİLİK
Makine tasarımı yaparken, elemanların fonksiyonları belirli olmalıdır. Aşağıda
verilen şekillerde örnekler verilmiştir.
11.1
a) Milin yataklanmasında
iğneli yatak ve bilyeli
yatak beraber
kullanılmış. Radyal
yükün ne kadarını hangi
yatak taşıyacak belirli
değil. b) İğneli yatak,
radyal yükün tamamını,
bilyeli yatak, eksenel yükün tamamını taşır; Fonksiyonlar belirlenmiştir.
11.2
Silindirik makaralı yatak radyal yükü taşır,
eksenel yükü bilyeli yatak taşır. Bilyeli yatağın
radyal yükü taşımaması için dış bilezik
boşluklu takılmıştır.
143
11.3
Kasnağın mile merkezleme işini göbeğin iç çapı yapmakta,
göbeğin mile sıkıştırılması işini konik bilezikler
yapmaktadır.
11.4
Mil göbek bağlantısında, hem kama konulmuş, hem de sıkı
geçme yapılmıştır. Mildeki momenti hangisinin taşıyacağı
belirsizdir. İkisinden birini tercih etmek gerekir. Momenti bir
tanesinin taşıdığı düşünülerek hesap yapılıp diğer eleman
emniyet için kullanılabilir. Örneğin, momenti taşıyacak
şekilde sıkı geçme yapılır, kama emniyet elemanı olur.
BÖLÜM 12
MAKİNE TASARIMINDA EMNİYET
Tasarımı yapılan makinenin emniyetli olması, başta insan sağlığı ve can
emniyeti olmak üzere, pek çok yönden önemlidir. Aşağıda alınabilecek emniyet
tedbirleri hakkında bilgi verilecektir.
12.1
Buhar kazanı gibi
basınçlı kaplarda
buhar basıncının
aşırı artması
durumlarında
sistemin kendini
koruyabilmesi için
tedbir alınmalıdır.
Buhar kazanındaki
basınç aşırı
yükselmesi
durumunda şekilde
görüldüğü gibi buhar
boşaltılabilir.
144
12.2
Daire testerenin kesme bıçağı işçinin
güvenliği açısından koruma kapağı ile kapatılmış.
12.3
Cıvatanın kendi kendine sökülmesi durumunda içteki parça görevini
yapamayacaktır. Ortadaki ve sağdaki tasarımda cıvata çözülse de içteki
parça kısmen de olsa görevini yerine getirecektir.
12.4
Zincir-dişli mekanizmasında elemanların
sokmamaları için koruma yapılmıştır.
arasına
işçilerin
ellerini
145
12.5
Hizar makinasında şerit testere
kapak içine alınmış
12.6
Torna makinasında tahrik elemanları kapalı kutunun içine alınmış
146
BÖLÜM 13
KOROZYONA GÖRE TASARIM
Korozyon bir aşınma çeşididir. korozyon, malzemenin çevre etkisi ile kimyasal,
elektrokimyasal yolla madde kaybına uğramasıdır
Elektrokimyasal korozyon, sıvı ortamda etki eden bir elementle bu etkiye karşı
duran malzeme arasındaki reaksiyon ile oluşur. Elektrokimyasal korozyonun
oluşması için, anot, katot ve elektrolitin bir arada bulunması gerekir. Bu üç
elemandan birisi bulunmaz ise korozyon oluşmaz. Bilhassa elektrolitin olmamasını
sağlamak tasarım açısından en önemlidir.
.
Uygun bir tasarım ile temas korozyonu önlenebilir. İki ayrı parça birbirinden
izolasyon malzemesi ile ayrılırsa korozyon pili oluşumu önlenir.
13.1
Civata bağlantısını korozyondan korumak için civata ile
bağlantı yapılan elemanlar arasına yalıtkan malzeme
konulmuş; yani anotla katot arasındaki bağlantı kesilmiş.
13.2
Kötü
İyi
Kötü
İyi
Korozyondan korumak için tank ile zemin arasında su birikimi önlenmiş.
Sağdaki tasarımda ise tankın içinde su birikimi önlenmiş
13.3
Kaynak dikişlerinin
korozyondan korunması
için yapılan tasarım
değişiklikleri.
147
BÖLÜM 14 BÖLÜM 14 ZORLANMANIN AZALTILMASI
14.1
a) Bası gerilmesi ile beraber eğme gerilmesi
de var; b) Destek kolu konarak gerilme
azaltılmış, c) Kuvvet tam asal eksenden
zorlayacak şekilde yapılan tasarım değişikliği
ile sadece bası gerilmesi oluşmuş.
14.2
Yükü taşıyan kolların kuvvet tatbik
noktasından kaçık olması nedeniyle
eğilme gerilmesi ile beraber burulma
gerilmesi de oluşur. Tasarım değişikliği
yapılarak burulma gerilmesinin oluşması
engellenmiş.
14.3
Makine parçasında çeki gerilmesinin fazla olması hasar uğrama açısından
daha tehlikelidir. Kuvvetin yönüne göre parçanın yönü değiştirilerek çeki
gerilmesinin değeri azaltılabilir.
148
Darbeli Zorlanan Elemanlar
Makine elemanını zorlayan kuvvet darbeli olarak etki edecek olursa, meydana
gelen darbeli gerilme,
d 
M 2h FE
M  m L So
bağıntısı ile hesap edilir.
Bu bağıntıdan, darbeden meydana gelen dinamik gerilmenin, alanla değil,
hacimle (S0  L =V) ilgili olduğu açıkça görülmektedir. Çarpılan cismin hacmi ne kadar
büyük ise meydana gelen dinamik çarpan da o kadar az meydana gelir.
Dinamik çarpanın küçülmesi, yani darbeli zorlama durumunda zorlamanın
azaltılması için;
- Elastisite modülü küçük olan malzeme seçilmeli
- Çarpılan cismin hacmi büyük seçilmeli
-Büyük elastik deformasyon yapabilecek şekilde dizayn edilmeli: Eşit
zorlanmalı kirişler sabit kesitli kirişlere göre daha çok çöker. Eşit zorlanmalı kiriş aynı
malzeme hacmi için sabit kesitliye göre üç misli fazla esner.
14.4
Darbeli yüklemelerde, zorlamayı azaltmak için
yapılan en önemli tasarım, darbe enerjisini absorbe
edecek yay elemanı kullanmaktır. Otomobil
amortisörlerine yay kullanılmasının en önemli sebebi
budur. Yandaki Şekil’de darbe etkisini azaltmak için
kreyn kancasında kullanılan yay görülmektedir.
Benzer tasarım asansörlerde de kullanılmaktadır.
149
14.5
Redüktörde darbeyi azaltmak için, yay görevi görecek, ilave uzunca bir mil
kullanılmıştır.
150

makine tasarımı (ders notları)

Transkript

Benzer belgeler

Makine Durumu

paletli eklemli platform

Karadeniz Teknik Üniversitesi

Contents • Doğrusal sistemler için kontrol tasarım yaklaşımları • DC

PathFinder - bekab kablo