Torsiyonel rijit fan kaplinlerinin tasarlanması ve optimizasyonu
Desing and optimization of torsional rigid fan couplings
Yazar: YASİN AYGÜL
Danışman: PROF. DR. ABDULKADİR YAŞAR
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Kapasite bakımından yüksek debi ihtiyacı gerektiren fanlarda yüksek motor gücünü fan mekanizmasına iletmek için emniyetli aktarma organları gerekmektedir. Torsiyonel Rijit Fan Kaplinler çevre koşulları, sınır şartları ve servis ihtiyaçları açısından gerekli özellikleri sağlayan aktarma organlarıdır. Bu fanların bakım çalışmaları sırasında montaj ve demontaj prosedürü servis şartları açısından önem arz etmektedir. Sistemdeki motor mili ve kaplin bağlantısı arasında kamalı birleşim olmaksızın konik çektirme ve alıştırmalar bulunmaktadır. Kamalı sistemler uygulamak için gerekli pres gücü veya ısıtma operasyonları çevre şartları açısından uygun değildir. Montaj ve Demontaj için cıvatalar ile konik düzemde çektirme işlemi yapılarak hassas toleranslı sıkı alıştırma işlemi uygulanmaktadır. 
Torsiyonel Rijit Fan Kaplin elemanları montaj ve demontaj sırasında kritik gerilmelere maruz kalmaktadır. Sıkma somunu ve flans olmak üzere iki elemandan oluşmaktadır. Sıkma somunu AISI 4140 kalite ve Flanş S355 kalite çelik hammaddeden imal edilmektedir. Kalite seçimi, sıkan somun malzemesinin sert, sıkılan flanş malzemesinin daha az sertlikte olmasıdır. Konik düzlemde hassas alıştırma sonucu oluşan gerilmeler, S355 kalite flanş açısından akma dayanımına göre uygun emniyet katsayısında olmalıdır.
Bu tez çalışmasında, tersine mühendislik yaklaşımı ile üretilen ve hizmet vermekte olan bir kaplin üzerinde analiz ve optimizasyon çalışmaları yapılmıştır. Taguchi parametre tasarım yöntemine göre; İki farklı konik ölçüsü, hammadde kalitesi, keskin köşe radyüsü ve iç çap ölçüleri parametre olarak belirlenmiştir. Montaj sırasında yağlama işlemi iyi ve kötü duruma etki eden sürtünme katsayısını etkilemektedir. Sekiz farklı geçme toleransında flans elemanı için  sonlu elemanlar analizi yapılarak en büyük, en iyi yaklaşımına göre optimum emniyet katsayısı belirlenmiştir. Aktarma organının nominal tork değerini iletmesi için mekanik hesaplanan hassas alıştırma ölçüleri ile optimum daralma sonucu doğrulanmıştır. Optimize edilen flanş tasarımı, maksimum motor torkunda sonlu elemanlar analizi ile uygun emniyet katsayısında olduğu hesaplanmıştır.

Abstract:
In applications requiring high flow rate in terms of capacity, safe powertrains are required to transmit high engine power to the fan mechanism. Torsional Rigid Fan Couplings must provide the necessary features in terms of environmental conditions, boundary conditions and service needs. In addition, the assembly and disassembly procedure of these fans during maintenance work is important in terms of service conditions. There are conical pulling exercises between the motor shaft and the coupling connection in the system without a wedge connection. The press power or heating operations required to apply wedge systems are not suitable for environmental conditions. For assembly and disassembly, precise tolerance lapping is applied by pulling the bolts on a conical plane.
Torsional Rigid Fan Coupling elements are exposed to critical stresses during assembly and disassembly. It consists of two elements: clamping nut and flange. The clamping nut is made of AISI 4140 quality and the flange is made of S355 quality steel raw material. The choice of quality is that the tightening nut material is hard and the tightened flange material is less hard. The stresses resulting from precision lapping on the conical plane must be at the appropriate safety factor according to the yield strength for the S355 quality flange.
In this thesis study, analysis and optimization studies were carried out on a coupling that was produced and in service with a reverse engineering approach. According to Taguchi parameter design method; Two different taper sizes, raw material quality, sharp corner radius and inner diameter dimensions were determined as parameters. Lubrication during assembly affects the coefficient of friction, which affects both good and bad conditions. Finite element analysis was performed for the flange element with eight different fitting tolerances and the optimum safety coefficient was determined according to the biggest, best approach. The optimum contraction result has been verified with precise running-in measurements calculated mechanically to ensure that the drivetrain transmits the nominal torque value.