temel bilgiler-flipped classroom akslar ve...
TRANSCRIPT
Temel bilgiler-Flipped Classroom
Akslar ve Miller
Makine Elemanları I
Prof. Dr. İrfan KAYMAZ
İçerik
Aks ve milin tanımı
Akslar ve millerin mukavemet hesabı
Millerde titreşim hesabı
Mil tasarımı için tavsiyeler
Örnekler
Akslar ve Miller
Dönen parça veya elemanlar taşıyan ve çeşitli elemanlar arasında enerji akışınada yardımcı olan ayrı bir eleman kullanılır. Bu elemana genel olarak mil ve bazıdurumlarda da aks adı verilir.
Miller
Akslar
Sınıflandırma
Akslar dönen ve dönmeyen akslar olarak ikiye ayrılır. Dönen akslar şekil olarak millerebenzer ve dönebilecek şekilde sabit bir gövdeye yataklanmıştır. Tekerlek vb elemanlaraksa kama veya sıkı geçme ile bağlanmışsa aks tekerlekle birlikte döner. Dönen aksa geleneğilme gerilmeleri dönmeden dolayı dinamik karakterdedir.
Sabit aks Dönen aks
Sınıflandırma
Miller görünüş ve eksenlerine göre sınıflandırılırlar. Başlıca; düz, içi boş, faturalı, dirsekli,mafsallı ve esnek miller olarak sınıflandırılırlar. Milin yatak içinde kalan kısmına muyludenir.
Malzeme
Aks ve mil hesabı
Mukavemet hesabında aşağıda belirtilen yol takip edilir:
1. Serbest Cisim diyagramı çizilir
2. Oluşan eğilme momentleri çizilir (hesaplanır)
3. Burulma diyagramı çizilir (hesaplanır)
4. Burulmanın ve eğilmenin maksimum olduğu kritik kesit seçilir
5. Uygun bir kırılma hipotezi seçilir ve gerekli boyutlar bulunur
Aks ve milin boyutlandırılmasında aşağıda belirtilen 3 husus dikkate alınmalıdır
1. Üzerlerine etki eden yükleri emniyetle taşıyabilmelidirler
2. Yeterli rijitliğe sahip olmalıdır. Yani, taşıdıkları elemanlardan dolayı meydana gelen eğilme ve çökme belirli sınırlarda kalmalıdır
3. Millerde ise açısal hız veya dönme hızı rezonans oluşturmayacak şekilde belirlenmelidir
Verilen adımlar takip edilerek akslarda oluşan gerilmeler tayin edilir
Emniyet Gerilme Değerleri
Yaklaşık Hesaplamalarda
Statik zorlamada
Dinamik zorlamada
Sabit aks için Dönen aks için
Aks ve mil hesabı
Aks ve mil hesabı
BURULMA HALİ
Üzerlerinde eleman bulunmayan ve sadece moment ileten miller sadece burulmaya zorlanır
Emniyet Gerilme Değerleri
Statik zorlanmada Dinamik zorlanmada
Mili burulmaya zorlayan moment güç kaynağından veya motordan gelen moment olup
Md ile gösterilir
İletilen güç N ise
30
n : açısal hız (1/s) n: devir (d/d)
Md: Nm N: kW
BURULMA ve EĞİLME HALİ
En fazla karşılaşılan yükleme durumudur
Eğilme gerilmesi dinamik
Burulma gerilmesi statik kabul edilir
BOYUTLANDIRMADA
22* 75.0)/( beDAKeş MMM
Eşdeğer moment
Eşdeğer gerilme
s
AKeDAKeş
22* 3)/(
SODERBERG YAKLAŞIMI
ŞEKİL DEĞİŞTİRME (DEFORMASYON) HESABI
Miller, eğilme veya burulmaya zorlandıklarında durumda millerde çökme(sehim) veya burulma şekil değişimleri meydana gelir
Emniyet değerlerini aşmamalı
Eğilme Deformasyonu
Eğilmeye zorlanan bir milde
y şekil değişimi (sehim)
f eğim açısı oluşur
EĞİLME DEFORMASYONU
Eğimden dolayı oluşan şekil değişimi
Emniyet için
Burulmaya maruz bir milde oluşan açısal dönme veya burulma açısı
Değişken kesitli millerde, burulma açısı yaklaşık olarak
BURULMA DEFORMASYONU
Millerde Titreşim Kontrolü
Millerde taşıdıkları elemanlar nedeniyle belirli bir çökme (sehim) meydana gelir,ve yüksek hızlarda dönen millerde dengeleme ve titreşim problemleri ortayaçıkar.
Mil sistemindeki küçük bir dengesizlik büyük merkezkaç kuvvetlerinin doğmasınaneden olur ve mil titreşimi kritik bir hal alır.
Oluşan frekansın milin doğal frekansı ile karşılaştırılarak milin hız açısında çalışma bölgesinin belirlenmesi pratik açıdan oldukça önemlidir.
Miller
Eğilme titreşimleri
Burulma titreşimleri
çalışırlar
Eğilme Titreşimleri
İmalat ve montaj hataları nedeniyle; milin taşıdığı dişli çark kasnak gibi elemanların ağrılık merkezi ile mil merkezi çakışmaz. Aradaki farka eksantrisite (eksantriklik) denir.
Bu eksantriklikten dolayı oluşan merkezkaç kuvveti:
Bu kuvvetten dolayı oluşan y çökmesi de dikkate alındığında:
Milin rijitliğinden doğan karşı kuvvet
Eğilme Titreşimleri
Bu elastik kuvvet merkez kaç kuvvetini dengelediği durumda
Merkezkaç kuvveti nedeniyle milin çökmesi:
Bu ifadede çökme (deplasmanı) sonsuza götüren değere kritik hız denir:
Kritik Özgül Hız
Kritik devir sayısı ise:
30n
Eğilme Titreşimleri
İfadesi kritik özgül hızı içerecek şekilde yeniden düzenlenirse:
Bu ifadeye bağlı olarak bir milin özgül hıza bağlı olarak 3 çalışma bölgesi vardır:
kr Milin çökmesi (y) arttıkça artar. Bu çalışma bölgesine rezonans altı (kritik altı) veya rijit mil bölgesi denir ve çökme ile eksantriklik aynı yöndendir.
Eğilme Titreşimleri
kr Teorik olarak y= olur ve mil kırılma tehlikesi geçirir. Milin doğal frekansı ile çalışma frekansı eşitlenir yani rezonans oluşur. Ancak pratikte mil yatakları sönümleme etkisi yapacağından çökme sonsuz değil ancak maksimum bir değere sahip olur.
kr ’nin artması ile milin çökmesi azalır ve teorik olarak = olur ve y=-e olarak elde edilir yani y ve e farklı yönlerdedir. Bu olaya kendi kendine merkezleme denir ve mil kritik üstü bölge (rezonans üstü) bölgede daha kararlı bir şekilde çalışır.
Eğilme Titreşimleri
Emniyetli çalışma bölgesi için pratikte aşağıdaki değerler kullanılır:
Mil titreşimindeki kritik hız diyagramları
Mil üzerinde birden fazla taşınan kütle varsa yani dişli çark, kasnak gibi sistemin kritik özgül hızı Dunkerley yaklaşımı ile aşağıdaki gibi verilir:
221
22
1...
111
nkrmkr
Mil Titreşimleri
Konstrüksyon için tavsiyeler
Çentik etkisi
Geçiş konisi uygulaması
Yuvarlatma kavşak etkisi
Çentik etkisi
Dayanma kavşağıİç boşaltma
Çentik etkisi
Karşı çentik veya ek çentik açılması
Çentik etkisi
Göbeğin doğru montajı
Elastik göbek kullanımı
Çentik etkisi
Mil üzerine vida açılması
Dairesel freze bıçağı ile kama yuvası açılması
Çentik etkisi
ÖRNEK 1
Şekilde verilen ve üzerinde bir dişli çark bulunan mil, gücü elektrik motorundan
alıp dişli çark yardımıyla iletmektedir. Buna göre milin;
a) Çökme b)Burulma açısı c) Eğilme titreşimi
Bakımından emniyet kontrolü istenmektedir.
Dişli çarktan mile etki eden kuvvetler: Ft=300 daN, Fr=100 daN
n=960 dev/dak, mil çapı=35 mm, dişli çarkın taksimat çapı d0=60 mm
E=2.1x104 daN/mm2, kayma modülü G=8000 daN/mm2, müsaade edilen
çökme=0.0005xl, müsaade edilen dönme açısı=0.5 0/m, dişli çarkın
ağırlığı=5 daN
Örnek 2
600
250 500 200
200 daN
320 daN
864 daN
560 daN
Şekilde verilen makine sistemindeki mil, sol taraftaki kayış kasnağı tarafından
döndürülmekte ve kasnak tarafından mile verilen enerji diğer uçtaki pinyon
(ufak dişli çark) üzerinden başka bir dişli çarka iletilmektedir. Boyutlar, kayış
kuvvetleri ve pinyondan gelen kuvvetler şekil üzerinde verilmiştir. Kasnağın
çapı 600 mm, ağırlığı 120 daN ve pinyon çapı 250 mm olduğuna göre:
Moment diyagramlarını çizerek kritik kesit bölgesini belirleyiniz.
Maksimum kayma gerilmesi hipotezini kullanarak mil çapını belirleyiniz.
Mil malzemesi St 50 olup akma gerilmesi 29 daN/mm2’dir. Emniyet katsayısı 2.
Ky=0.90, Kb=0.75, Kç=1.5