Makina Tasarımı I

Sunudaki bilgiler farklı kaynaklardan derlemedir

Bir fonksiyonu yerine getiren, İnsan gücünü arttıran ve yararlı bir

iş yapan teknik sistemler makina, tesisat ve cihaz olmak üzere

üç grupta incelenir.

Bu yapıtlar fonksiyon bakımından birbirlerinden farklı olmakla

birlikte şekil tarzı bakımından birtakım elemanlardan oluşmuştur.

Makina ve tesisat elemanlarının konstrüksiyon işlemleri aynı

cihaz elemanlarının ki ise farklı esaslara dayanmaktadır.

Genel Bilgiler

Makine enerji üreten, döndüren veya transfer eden,

faydalı bir iş yapan teknik sistemlerdir.

Cihaz bilgi ve sinyal alan, değiştiren veya ileten

sistemlerdir.

Tesisat malzeme ileten, değiştiren, ayıran sistemlerdir.

Makinalar;Kuvvet ve iş makinaları olarak iki gruba ayrılır.

K.M.

ElektrikHidrolikIsıKimyasal Enj.Nükleer Enj.Rüzgar

Mekanik Enj.

İ.M.Mekanik Enj. İş Yapabilecek başka bir Enj.

Makina elemanları bilimi, makinaları oluşturan elemanların

konstrüksiyon yani hesaplama ve şekillendirme prensiplerini

inceleyen bilim dalıdır. Herhangi bir sistemin makine elemanı

olabilmesi için;

• Belli bir fonksiyonu yerine getirmesi,

• Başka bir sisteme bağlı olmadan kendine özgü,

hesaplama ve şekillendirme prensiplerine sahip olması

gereklidir.

MAKİNA ELEMANLARI

Bağlama Elemanları

ÇözülemeyenB.El

ÇözülebilenB.El

Kaynak

Lehim

Yapıştırma

Perçin

Cıvata

Mil - Göbek

Paralel Kama

Pim

Kama

Konik Geçme

Sıkı Geçme

Sıkma Heçme

Kamalı Mil

Profilli Mil

Biriktirme Elemanları

Yaylar

Hareket iletenElemanlar

Dişli Çarklar

Kayış Kasnak Mek.

Zincir Mek.

Sürtünmeli ÇarkMek.

İrtibatElemanları

Kaplinler

Kavramalar

Destekleme ve TaşımaElemanları

Miller ve Akslar

Yataklar

Kaymalı Yatak

Rulmanlı Yatak

Başka bir yaklaşımla;

• Kuvvet ve kuvvet çifti iletimine yarayan bağımsız makina

parçaları “Makina Elemanları” olarak tanımlanabilir.

Kuvvet ve kuvvet çifti birbirine nazaran hareketli elemanlar

ve birbirine nazaran hareketsiz elemanlar arasında

iletilebilir.

• Kuvvet ve kuvvet çifti iletiminde iki ana prensip:

Kapalı şekil ile (şekil bağlı) iletim

• Kama, feder, pim gibi çözülebilen

• Kaynak, perçin gibi çözülemeyen bağlantılarla

Sürtünme kuvveti ile (kuvvet bağlı) iletim

• Sıkı geçme, konik geçme gibi mekanik sürtünme

• Hidrokinetik kavrama ve tork konvertörlerinde

olduğu gibi kısmen akışkan içi sürtünmelerde

• Herhangi bir teknik sistemin ödevinin kesin olarak

belirtilmesi,

• Uygulanacak fiziksel prensiplerin saptanması

• bu prensipleri sağlayan elemanların seçimi

• bunların montaj ve parça resimlerinin hazırlanması

sürecindeki faaliyetlerin tümünü kapsar.

Konstrüksiyon

Kontrüksiyon işlemi; bir mühendisin (temel bilimlere,

bilgi ve bilgi ve deneyimlerine dayanarak) kendisine

sorulan teknik bir probleme genel olarak teknik bir

yapıt biçiminde çözüm bulabilmek için ortaya

koyduğu yaratıcı ve zihinsel faaliyetlerin tümüdür.

Çözüm olarak önerilen teknik yapıt istenilen fonksiyonu

yerine getirmenin yanında ekonomik, üretilebilir,

çevre dostu ve yeniden değerlendirilebilir olmalıdır.

Konstrüksiyon

Genellikle makinalar bir ihtiyaç sonucudur. Bu nedenle makinalar;•Yeni bir iş yapma kabiliyetine sahip makinalar•Veya belirli bir işi mevcut makinalardan daha ekonomik şekilde yapma kabiliyetine sahip makinalar olabilirler.Bu şekilde yeni makinaları yapmak,Yaratıcı kabiliyetTeorik bilgi (mukavemet, malzeme, imal usulleri, makina elemanları gibi konularda bilgi sahibi olmak)Birikmiş tecrübeye dayanır.

YENİ

TEORİ TECRÜBE

BULUCU KABİLİYET

MALZEME İMAL USULLERİ

Konstrüksiyonda Dikkate Alınacak KriterlerHEDEF

ÖDEVTEKNİK ÖZEL İSTEKLER VE ÖZELLİKLERİ

ÇALIŞMA PRENSİBİNİN SAPTANMASI

ÇALIŞMA PRENSİBİNİN SAPTANMASI

FİZİBİLİTE ANALİZİ EKONOMİK VE TEKNOLOJİK

ÖN ŞEKİLLENDİRME ALTERNATİFLERİ TEMEL PRENSİP, KİNEMATİK TERTİP

ŞEKİLLENDİRME GENEL TEKNİK ŞARTLARA GÖRE

PROTOTİP

İMALAT

TEKNİK VE

EKONOMİK ANALİZ

• Makine bir ihtiyaç sonucudur. Bu ihtiyaçlar bir hedef ortaya koyar.

Hedef’e göre ödev saptanır. Makinanın fonksiyonu, giriş çıkış tayini, boyut, ağırlık ve benzer sınırlayıcı şartları kapsayan kademedir.Mevcut makinalara dayanarak, fiziksel kanunlardan hareket ederek makinanın çalışma prensibi saptanır.

İşletme, imalat, bakım maliyetlerini kapsayan analizdir. Uygun sonuç alınırsa teknolojik fizibiliteye geçilir. Teknolojik fizibilite imalat yöntemleri ile olanaklarını kapsayan analizdir.

Çalışma prensibine göre makinanın kinematik prensibi saptanır. Kinematik ve dinamik analiz yapılır.Genel teknik isteklere göre boyutlandırma yapılır. Montaj resmi tamamlanır.Resimlere göre prototip imal edilir.

Makine Konstrüksiyonunun Genel İstekleri

Verilmiş bir çalışma prensibine dayanarak makina elemanlarının seçimi ve şekillendirilmesi Fonksiyon ve Teknik İsteklere göre yapılır.

Fonksiyonlar; bağlama, destekleme, taşıma, biriktirme, hareket iletme olabilir.Teknik istekler; işe yaramama, maliyet, imalat, estetik olarak sayılabilir.

Şekillendirme Kriterleri

İşe Yarama

Ani Zamana Bağlı

Statik(Mukavemet)Deformasyon

Titreşim

Stabilite

Sıcaklık

Dinamik (Mukavemet)

Aşınma

Sıcaklık(Sürtünme)

Maliyet

İmalat

Çalışma

Onarım ve Bakım

İmalat

Tolerans yüzeypürüzlülüğü

İmalat prensipleri

Talaş kaldırma usulüile işleme kabiliyeti

Estetik

Günün estetik görünüşüne uygun

• İşe yaramama, Elemanın kopmasından,Elastik plastik deformasyondan,Titreşimin rezonansa gelmesinden,Aşınmadan,Ve Sıcaklıktan dolayı olabilir.

İşe yaramama, aniden (statik yük altında kopma) veya zamana bağlı olabilir.Zamana bağlı işe yaramamada ömür kavramı ortaya çıkar. İşe yaramaz hale gelinceye kadarki çalışma süresidir. Sonlu veya sonsuz iki şekilde göz önüne alınır.Sonlu ömürde, elemanların çalışma süreleri belirli ve nispeten kısadır.Sonsuz Ömürde ise çalışma zamanı teorik olarak sonsuz, pratik olarak nispeten uzun bir zamandır.Sonlu ve sonsuz ömrün tarifi makinaların doğal kullanılabilme sürelerine bağlıdır. Bu süre teknolojinin gelişmesi ile değişmektedir. Eskiden bir makinanın değiştirilmesi için 15-20 yıl zamana ihtiyaç varken günümüzde 7-8 yıl hatta gelişmiş ülkelerde 4-5 yıla kadar inmiştir. Bu süreye Teknolojik süre adı verilir.

•MaliyetKonstrüktörün görevi; istenilen kalitede mamulü en az masraf ile veya imalat maliyeti belli mamulü en yüksek kalitede elde etmektir.Toplam maliyet, İmalat, İşletme, Bakım masraflarından oluşur.İmalat maliyeti, Malzeme işçilik, takım masrafları ve makinaların amortismanlarından oluşur.İşletme maliyeti, Belirli bir iş için makinanın sarfettiği zaman veya enerji yani üretme gücü ve verime bağlıdır.Bakım maliyeti, Normal bakım için gereken malzemenin fiyatı ve sarfedilen zamanı kapsar.Maliyeti düşürmek için belirli bir çözüm yolu yoktur. Bazı prensipler vardır. Standart malzeme ve eleman kullanımıFonksiyonu etkilenmediği sürece kaba toleransların kullanımıdır.

• İmalat Prensipleri,Elemanı dış şekli, fonksiyonunu en iyi şekilde yerine

getirebilmesine ve elemana uygulanacak imal usullerine göre tayin edilir.

Bu nedenle kontrüktör fabrika olanaklarını da göz önünde tutarak ekonomik bakımdan en uygununu seçmesi gerekir.

Matematiksel Model

• Teknikte çeşitli hesap prensipleri ve organizasyon

işlemleri gerçek sistemler üzerine değil matematik

bakımından uygun olan modeller üzerine

uygulanmaktadır. Matematiksel modeller bütün bilim

dallarında kullanılan bir usuldür. Bazı kabuller üzerine

kurulur. kabullerin gerçeklere uygun şekilde yapılması

gerekir. Aksi halde hatalara yol açabilir.

Konstrüksiyonlarda Hesap Tarzı

• Konstrüksiyon işlemi hesaba ve sezgiye dayanan

faaliyetlerin toplamından oluşur. Prensip olarak hesap

tarzı genelden ayrıntılara doğrudur. Ancak gereken

hallerde geriye dönüşler yapılır ve sonuçlar incelenir.

Konstrüksiyon işleminde prensip olarak hesapların

kontrolü başka biri tarafından yapılır. Bu bakımdan

konstrüktör şu prensiplere göre çalışmalıdır.

a. Hesap şekli her zaman ve herkes tarafından kolayca

takip edilmeli

b. Hesap tarzı, bütün fiziksel ve matematiksel kabulleri

açıkça ve herkes tarafından anlaşılabilir şekilde ortaya

konmalı

c. Her kademenin hesap tarzı ile önceki hesap kademeleri

arasından ilişki kurulmalı veya sonraki hesap tarzlarıyla

bağlantı olanakları sağlanmalı

Boyutlar ve Birimler

Ana boyutlar ve ana boyut sistemleri• Geometri tek ve ana boyutu olan bir ilimdir. Geometride

tüm ölçülendirme ve hesaplar “UZUNLUK = L “ boyutu veya bu boyutun karesi, kübü ile belirlidir.

• Kinematik ilimi ise “UZUNLUK = L” ana boyutundan

başka “ZAMAN = T ” boyutu da kullanılır. Bu ilimde

kullanılan Hız (L/T ), ivme (L/T²) gibi büyüklükler, L ve T

den türetilmiştir.

• Kinetik ise L ve T den başka üçüncü bir ana boyutta gereksinim göstermiştir. Bu üçüncü boyut mühendisler tarafından “ KUVVET = K “, fizikçiler tarafından ise “ KÜTLE = M “ olarak kabul edilmiştir. Bu durum iki farklı ana boyut sistemini ortaya çıkarmıştır.

• Teknik ana boyut sistemi= LKT• Fiziki ana boyut sistemi = LMT• Teknik ana boyut sistemlerinde kütle (KT2/L), fiziki ana

boyut sisteminde kuvvet (ML/L2) türetilmiş büyüklüklerdir.

Birimler ve Birim Sistemleri

• Büyüklük ölçme yolu ile değerlendirilen bir özelliktir. Ölçme esas olarak mukayese işlemi olmakla beraber bir birime göre yapılır. Genellikle birimler bir sembol ile gösterilir. Bu gösterişte birimler arasında belirli bir prensibe göre bağlantılar kurulduğu taktirde birim sistemi elde edilir.

• Günümüzde birçok birim sistemi kullanılmaktadır. Fizikte CGS, teknikte MKSA sistemleri kullanılmaktadır. MKSA sistemini esas alan ISO tarafından 1960 yılında ortaya atılmış olan SI sistemi mühendislik dallarında olduğu gibi fizikte de kullanılmaktadır. Bu sistemde kuvvet teknik sistemde olduğu gibi temel büyüklük değildir. Burada temel büyüklük olarak birimi (kg) olan kütle alınmıştır. SI sistemine göre kuvvet türetilmiş bir büyüklük olup birimi Newton (N) cinsindendir.

• Newton kanununa göre Kuvvet=Kütle * İvme• 1N= 1kg*1m/s2 olarak tarif edilmiştir.

• Teknik sistemde kuvvet temel büyüklük olup kg cinsindendir. SI sisteminde kg kütle birimi olduğundan birlikte kullanım sırasında karışıklık olmaması için TS teknik sistemde kuvvet birimini kg.f, DIN ise kp olarak ifade etmektedir.

• 1kp = 1kgf = 9,807 N 10N

TEMEL BÜYÜKLÜKLER SEMBOL TEMEL BİRİMLER SEMBOL

UZUNLUK L METRE m

KÜTLE M KİLOGRAM Kg

ZAMAN t SANİYE s

ELEKTRİK AKIMI I AMPER A

SICAKLIK T KELVİN K

IŞIK ŞİDDETİ i KANDİL cd

• Temel birimlerin yanısıra türetilmiş birimlerde kullanılmaktadır. Bazı türetilmiş SI birimlerinin özel isimleri ve sembolleri vardır.

BÜYÜKLÜK TÜRETİLMİŞ BİRİMİN ADI SEMBOL DİĞER SI BİRİMLERİ

CİNSİNDEN BELİRTME

FREKANS HERTZ Hz 1 Hz = 1 s

KUVVET NEWTON N 1 N = 1 kgm / s²

BASINÇ, GERİLME PASKAL Pa 1 Pa = 1 N/m ²

ELEKTRİK DİRENCİ OHM Ω 1 Ω = 1 V/A

MAGNETİK ENDÜKSİYON AKIŞI MAGNETİK AKI WEBER Wb 1 Wb = 1 V.s

BİRİMİN ÇARPILDIĞI

FAKTÖR

SABİT ADI

ÖN ÇARPAN

SEMBOLÜ

BİRİMİN ÇARPILDIĞI

FAKTÖR

SABİT ADI

ÖN ÇARPAN

SEMBOLÜ

10 tera T 10 santi c

10 giga G 10 mili m

10 mega M 10 mikro µ

10 kilo k 10 nano n

10 hekto h 10 piko p

10 deka da 10 femto f

10 desi d 10 atto a

Uluslararası (SI) Birimlerinin Çarpanları

1 bar = 10 PabarBARAKIŞKANIN BASINCI

POTANSİYEL FARKI 1 VOLT OLAN VAKUMDAN BİR ELEKTRONUN GEÇMESİ İLE MEYDANA GELEN KİNETİK ENERJİDİR.1 eV = 1,60219 x 10 j

eVELEKTRON VOLTEMERJİ

1 t = 10³ kgtTONKÜTLE

1 lt = 1 dm³ltLİTREHACİM

1 min = 60 s 1 h = 60 min 1 d= 24 h

Minhd

DAKİKASAATGÜN

ZAMAN

TARİFBİRİMİN SEMBOL

BİRİMİN ADIBÜYÜKLÜK

-1

5

18

• SI birimleri ve çarpanları ile birlikte kullanılabilen SI birimleri dışında kalan pratik önemi büyük olan bazı birimler vardır. Bu birimler uluslar arası Ağırlık ve Ölçüler Komitesi tarafından tanınmıştır.