Standart bir somun dişi ile üzerine yiv açılmış bir somun dişinin yük altındaki dayanımlarının teorik ve deneysel yöntemlerle karşılaştırılması
A strength comparison of thread and threaded spline geometry under loading condition by experimental and  theoretical studies
Yazar: ŞAKİR AYDIN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHARREM ERDEM BOĞOÇLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Havacılıkta kullanılan gaz türbinli motorlar 1939 yılından bu yana göklerde varlığını sürdürmektedir. Kullanım tarihi boyunca ağırlık hep bir tasarım kısıtı olarak kalmışken maliyet ilk zamanlarda çok önemli değilken motorların kullanımın yaygınlaşması ile daha zorlayıcı bir kısıt haline gelmiştir. Bu yüzden günümüzde halen en hafif motorlar tasarlanmaya çalışılırken bu hedef artık en ucuz şekilde yakalanmaya çalışılmaktadır. 
Bu tez çalışmasında bir turboşaft motorunun gergi şaftı tasarımı esnasında karşılaşılan maliyet probleminin, hafiflik gereksinimi de göz önünde bulundurularak, tasarım değişikliği ile çözümü esnasında karşılaşılan geometrisinin yük altındaki dayanımının deneysel ve teorik olarak bulunması hedeflenmiştir. Tasarım çözümü esnasında karşılaşılan geometri, şaft üstüne açılmış standart bir somun dişinin üstüne eksenel olarak yiv açılmasıdır.
Literatürde standart bir somun dişinin yük altındaki dayanımı üzerine birçok yayın bulunurken üzerine yiv açılmış somun dişinin yük altındaki dayanımı hakkında maalesef bir kaynak bulunamamıştır. Bunun sebebinin daha önce denenmemiş bir tasarım olduğu düşünülmektedir.
Uygulanacak tasarımın doğrulanması açısından tasarımı yansıtan testler yapılmış ve test sonuçları teorik yöntemler ile kıyaslanmıştır. Ayrıca şaft üzerindeki somun dişinin üstüne açılan yiv geometrisinin farklı şaft çaplarında farklı etkiye sahip olacağı düşünülerek 5 adet ayrı çapta oluşan etkinin incelenmesi için 5 çift yiv geometrisine sahip olan ve olmayan numune, dayanımlarının belirlenmesi amacıyla eksenel yük altında test edilmiştir. Numunelerin malzemesi havacılıkta ve şaftlarda sıklıkla kullanılan INCO 718 malzemesidir. Teorik yöntemlerde kullanılmak üzere malzemenin fiziksel özellikleri "MIL-HDBK-5H, MILITARY HANDBOOK: METALLIC MATERIALS AND ELEMENTS FOR AEROSPACE VEHICLE STRUCTURES" adlı yayından elde edilmiştir[17].
Bu çalışma esnasında iki adet sonuç elde edilmiştir. Bunlardan ilki; şaftın üzerindeki somun dişlerinin üzerine eksenel yönde yiv açıldığında şaftın üzerindeki somun dişlerinin yük altındaki dayanımının ne mertebe olduğunu görmektir. Yapılan teorik hesaplama ile testlerden elde sonuçlar karşılaştırılmış ve yapılan teorik hesaplamanın gerçeğe ne kadar yakınsadığı görülmüştür. İkincisi ise; farklı şaft çapı ölçülerinde şaftın üzerindeki somun dişlerinin üzerine yiv açılmış ve açılmamış olarak test edilerek açılan yiv kanallarının farklı şaft çaplarında ne kadarlık bir zayıflamaya sebep olduğu belirlenmiştir. Bu sayede çap değişkenine göre açılan yiv kanalı geometrisinden dolayı oluşan zayıflama oranının tablosu elde edilmiştir.

Abstract:
The gas turbine engines used in aviation have existed in the sky from 1939. While weight has always been a design constraint throughout its history of use, it has become a more compelling constraint with the widespread use of engines, while the cost is not very important in the early days. That's why, while trying to design the lightest engines, this target is now tried to be caught in the cheapest way today. 
In this thesis, it is aimed to find experimental and theoretical strength of the geometry, which is encountered during the design solution of the tie shaft due to cost concern. The solution was made by a change in design of tie shaft by taking into consideration the need of light weight of the turboshaft engine. The geometry encountered during the design solution is a threaded spline. It is a combination of spline and thread geometry by opening spline grooves on threads, axially. 
In literature there are many publications about strength of the threads of standard nut under loading, while unfortunately no source has been found on the threaded spline design. It is thought that this was due to an untried design.
In order to verify the design to be applied, tests which reflect the design were made and the test results were compared with the theoretical methods. In addition, in order to examine the effect of 5 different diameters on the threaded spline, it has been tested under axial load with these threaded spline and standart thread couples until the parts get broken in order to determine their strength. The material of the samples is INCO 718, which is frequently used in aviation and shafts. The materials physical properties are taken from "MIL-HDBK-5H, MILITARY HANDBOOK: METALLIC MATERIALS AND ELEMENTS FOR AEROSPACE VEHICLE STRUCTURES" to use theoretical studies.[17].
Two results were obtained during this study. The first of these; When the groove of spline in the axial direction is opened on the threads of the shaft, it is to see how much strength reduction of the threads on the shaft which is under load. The results obtained from the tests are compared with the theoretical calculation and it is seen that how much convergence obtained from the theoretical calculation and experiments. The second is; It was determined the threaded spline effect on standart thread on different shaft diameters by testing the same size shaft couples which have spline grooves and not. 5 different diameter shaft couples were tested until breaking the theads of the shafts. In this way, the table of the weakining rate due to the groove channels of spline geometry on threads according to the diameter variable is obtained.