Halat ömrüne etki eden parametrelerin teorik ve deneysel olarak incelenmesi
Theoretical and experimental investigation of parameters affecting to the rope lifetime
Yazar: YUSUF AYTAÇ ONUR
Danışman: PROF. DR. CEVAT ERDEM İMRAK
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Regresyon analizi = Regression analysis ; Yorulma ömrü = Fatigue life ; Çelik halat = Steel rope ; Çelik tel = Steel wire

Özet:
Bu doktora tez çalışmasında, makaralar üzerinde eğilme yorulmasına maruz çelik tel halatların ömürlerine etki eden parametreler teorik ve deneysel olarak incelenmiştir. Bunun için 10 milimetre çapa sahip 39 demetli dönme dirençli halat ve 6 x 36 Warrington-Seale halat konstrüksiyonları kullanılmıştır. Çekme yükünün halat ömrüne etkisinin tespit edilebilmesi için 4 farklı çekme yükünde her iki halat konstrüksiyonu kullanılarak eğilme yorulma testleri yapılmıştır. Halat kopma ömrü, servis dışı bırakma ömrü ve yüzde uzama değerlerinin çekme yüküyle değişimi incelenmiştir. Halatların beraberce kullanıldığı makaraların çaplarının halat ömrüne etkisinin tespit edilebilmesi için 250 milimetre ve 100 milimetre çapında iki farklı makara kullanılarak eğilme yorulma testleri yapılmıştır. Halat kopma ömrü, servis dışı bırakma ömrü ve yüzde uzama değerlerinin kullanılan makara çapıyla değişimi incelenmiştir. Halat tipinin halat ömrüne etkisinin tespit edilebilmesi için çekme yükü ve makara çapı parametreleri sabit tutularak her iki halat konstrüksiyonu için eğilme yorulma testleri yapılmıştır. Halat kopma ömrü, servis dışı bırakma ömrü ve yüzde uzama değerlerinin kullanılan halat tipi ile değişimi incelenmiştir. Dönme hızının halat ömrüne etkisinin tespit edilebilmesi için farklı dönme hızlarında (1250dev/h, 2500dev/h, 2750dev/h) her iki halat konstrüksiyonu kullanılarak eğilme yorulma testleri yapılmıştır. Halat kopma ömrünün dönme hızıyla değişimi incelenmiştir. Ayrıca, halatların çalıştırılmaları sırasında meydana gelen aşınma, iç ve dış tel kırıkları gibi parametrelerin yanı sıra halatın imalatı sırasında veya yanlış kullanımı nedeniyle oluşan yetersiz yağlanma sorunu ve halatın kangal üzerinden açılması veya işletmeye alınışındaki yanlışlıklar nedeniyle oluşan bükülmenin halat ömrüne etkilerinin tespiti için eğilme yorulma testleri yapılmıştır. Yapılan deneysel çalışmalar ile elde edilen deneysel sonuçlar literatür verileri ile karşılaştırılmış ve incelenen halat kusur ve hasarlarının halat ömrüne etki oranları karşılaştırılarak hangi tip kusur ve hasarın halat ömrüne en fazla etki ettiği açıklanmıştır. Feyrer denklemleri kullanılarak elde edilen teorik halat kopma ömür ve servis dışı bırakma ömür değerlerinin, deneysel verilerle karşılaştırılması yapılmıştır. Deneysel veriler kullanılarak her iki halat konstrüksiyonu için regresyon analizi yapılmış ve literatürde verilen teorik halat ömür kestirim denklemleri göz önünde bulundurularak her iki halat konstrüksiyonunun halat kopma ömür ve servis dışı bırakma ömür değerlerinin teorik olarak tespit edilmesini sağlayacak yeni teorik halat ömür kestirim denklemleri elde edilmiştir. Deneysel sonuçlar, Feyrer denklemleri kullanılarak hesaplanan teorik halat ömür sonuçları ve yeni teorik halat ömür denklemleri kullanılarak elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır.

Abstract:
In this doctoral thesis, parameters affecting to the lifetime of steel wire ropes which are subjected to bending over sheaves fatigue have been investigated as theoretical and experimental. For this, 6 x 36 Warrington-Seale and 39 stranded rotation resistant rope constructions that have 10 mm diameter have been used. Bending fatigue tests have been done to investigate effect of tensile load to the rope lifetime by using 4 different tensile loads for investigated ropes. Rope breaking lifetime, discarding lifetime and strain values variation related to tensile load have been investigated. Bending fatigue tests have been done to investigate effect of sheave diamater to the rope lifetime by using two sheaves with different diameter that are 250 mm and 100 mm. Rope breaking lifetime, discarding lifetime and strain values variation related to sheave diamater have been investigated. Bending fatigue tests of each two rope constructions have been done to determine effect of rope type to the rope lifetime in the conditions that tensile load and sheave diameter parameters are considered constant. Rope breaking lifetime, discarding lifetime and strain values variation related to rope type have been investigated. Bending fatigue tests have been done to investigate effect of rotation speed to the rope lifetime by using different rotation speeds that are (1250rev/h, 2500rev/h, r750dev/h) for each two rope construction used. Rope breaking lifetime variation related to rotation speed has been investigated. Also, bending fatigue tests have been done to determine effects of some parameters to the rope lifetime such as kink which forms because of wrong opening of rope from coil or wrong installations of ropes to the system, insufficient lubrication which forms because of wrong use of rope or during manufacturing, abrasive wear, internal or external wire breaks that form during operation. Experimental results obtained by this study have been compared by literature and the most reduction in rope lifetime related to type of defect and failure have been explained by comparing percentages effect of defect or failure. Experimental results obtained have been compared by theoretical rope breaking lifetime and discarding lifetime determined by Feyrer?s equations. Regression analysis of each two rope constructions has been done by using experimental data and novel theoretical rope breaking lifetime and discarding lifetime equations have been proposed by considering current literature. Experimental results, results obtained by using proposed novel theoretical rope breaking lifetime and discarding lifetime equations, results obtained by using Feyrer?s theoretical rope breaking lifetime and discarding lifetime equations have been compared.