Kurutma makinalarında alternatif güç aktarma sistemi tasarımı ve analizi
The Design And Analyses Of Alternative Power Transmission System In Tumble Dryers
Yazar: MUHAMMED SEZGİN ÖZER
Danışman: DR. BERNA BOLAT ; DR. BİRGÜL AŞÇIOĞLU TEMİZTAŞ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Kayış-kasnak mekanizması = Belt-pulley mechanism ; V kayış = V belt

Özet:
Büyük şehirlerde ve yüksek binalarda çamaşır asacak balkonların azalması, görüntü kirliliği ortaya çıkarması, özellikle kış aylarında çamaşır kurutma süresinin uzun olması, kısıtlı zaman, hava kirliliği nedeniyle çamaşırları asarak kurutmanın hem sağlık açısından dezavantaj oluşturması gibi başlıca nedenlerden olayı günümüzde çamaşır kurutma makinesine talep artmıştır. Kurutma makinesi, çamaşır, bulaşık veya buzdolabı gibi her evde olması gereken zorunlu bir ihtiyaç haline gelmiştir.
Çamaşır kurutma makinasının çalışmasını sağlayan en önemli parametrelerden birisi olan güç aktarımı çamaşır kurutma makinalarında yaygın olarak kayış kasnak sistemi olarak kullanılır. Kayış kasnak sistemi, kurutma makinesinin motorundan gelen dönme hareketini tambura iletir. Kayış kasnak sistemi, genellikle bir kayışın iki kasnak arasında dönmesine dayanan bir mekanizmadır. Bu sistem, kaynaktaki güç ve hareketi bir kayış aracılığıyla iletmek için kullanılır. Kayış kasnak sistemleri genellikle mekanik tahrik sistemlerinde, taşıma sistemlerinde ve motorlu araçlarda bulunur. Kayış kasnak sistemi, montaj ve bakım zorluklarını azaltır, kayışlar titreşimi abzorbe edebilir, bu da makinenin daha sessiz ve düşük titreşimli çalışmasını sağlar, doğru şekilde takıldığında kayışlar ve kasnaklar oldukça dayanıklıdır. Bu çalışmada hangi tür kayış malzemelerinin kullanıldığı, tasarımın nasıl optimize edildiği ve dayanıklılığı nasıl etkilediği konuları üzerine odaklanılmıştır. Ayrıca bu çalışma malzeme azaltılarak sürdürülebilirlik, güvenilirlik, sağlamlık, çevre sağlığı ve maliyet iyileştirilmesine hizmet etmektedir.  
İki kademeli güç aktarma sisteminden tek kademeliye geçişte farklı tasarımlar araştırılmış ve gergi kasnaklı sistem tercih edilmiştir. Yeni sistem, mevcut sisteme göre maliyet ve verim avantajı sağlayarak bir adet rulman, motor kayışı ve motor mili üzerindeki kasnağı ortadan kaldırmaktadır. Ayrıca, alüminyum kasnak yerine plastik kasnak tasarlanmış ve yeni bir kayış geliştirilmiştir. Tasarım ve çalışmalar 5 fazdan oluşmaktadır: 1. fazda sistem oluşturuldu ve ömür testleri yapıldı. 2. fazda tambur dönüş yönü tek yön olarak belirlendi ve ömür testleri tekrarlandı. 3. fazda kayış gerginliği optimizasyonu için deneyler yapıldı ve optimum gerginlik bulundu. 4. fazda kayış sarım açısı için testler yapıldı ve en uygun sarım açısı belirlendi. 5. fazda kayışın termal dayanımı iyileştirildi ve tasarım parametrelerinin 6 Sigma ve güvenirlik analizleri yapıldı. Karar verilen parametreler ile tasarım sonlandırılarak seri üretime başlandı ve seri üretim için makinaların en az 2000 çevrim çalışması istenmektedir. Yapılan hesaplamalar, analizler ve testler kayış gerginliğinin ve sarım açısının azaldıkça kayış ömrünün arttığını göstermektedir. Performans kaybı oluşmaması için gerginlik 90 Hz ve Sarım açısı 155° olarak belirlenmiştir.   Nihai tasarım kriterleri ile prototipler alınarak testler tamamlanmış ve seri üretime başlanmıştır.

Abstract:
In big cities and high-rise buildings, the demand for tumble dryers has increased today due to the main reasons such as the decrease in the number of balconies to hang laundry, visual pollution, long laundry drying time especially in winter, limited time, air pollution, and the disadvantage of drying the laundry by hanging the laundry in terms of health. The tumble dryer has become a compulsory necessity in every home such as laundry, dishwashers or refrigerators.
Power transmission, which is one of the most important parameters that ensure the operation of the tumble dryer, is commonly used as belt pulley system in tumble dryers. The belt pulley system transmits the rotational motion from the dryer motor to the drum. The belt pulley system is usually a mechanism based on the rotation of a belt between two pulleys. This system is used to transmit power and movement at the source through a belt. Belt pulley systems are often found in mechanical drive systems, transport systems and motor vehicles. Belt pulley system reduces installation and maintenance difficulties, belts can absorb vibration, which makes the machine run quieter and low vibration, belts and pulleys are highly durable when installed correctly. This study focuses on what types of belt materials are used, how the design is optimised and how it affects durability. Furthermore, this study serves to improve sustainability, reliability, robustness, environmental health and cost by material reduction.  
Different designs were investigated for the transition from a two-stage to a single-stage powertrain and a tension pulley system was preferred. The new system provides cost and efficiency advantages over the existing system, eliminating one bearing, motor belt and pulley on the motor shaft. In addition, a plastic pulley was designed instead of aluminium pulley and a new belt was developed. The design and studies consist of 5 phases: In phase 1, the system was built and life tests were performed. In phase 2, the drum rotation direction was determined as one direction and the life tests were repeated. In phase 3, experiments were carried out for belt tension optimisation and the optimum tension was found. In phase 4, tests were performed for the belt winding angle and the optimum winding angle was determined. In phase 5, the thermal resistance of the belt was improved and 6 Sigma and reliability analyses of the design parameters were performed. The design was finalised with the decided parameters and mass production was started and the machines are required to operate at least 2000 cycles for mass production. Calculations, analyses and tests show that belt life increases as the belt tension and winding angle decreases. In order to avoid performance loss, the tension was determined as 90 Hz and the winding angle as 155°.   With the final design criteria, prototypes were taken and tests were completed and mass production started.