Farklı parametrelere sahip evolvent düz dişli çarkların sonlu elemanlar yöntemi ve grafik metot ile gerilme analizi
Farklı parametrelere sahip evolvent düz dişli çarkların sonlu elemanlar yöntemi ve grafik metot ile gerilme analizi
Yazar: Doğan, Oğuz; Yılmaz, Tufan Gürkan; Karpat, Fatih
Dergi: Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Vol. 33 No. 4, 2017
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Dişli çark,eğilme gerilmesi,Grafik metot,Dişli tasarımı,Sonlu Elemanlar Analizi

Dişli çarklar yüzyıllardır kullanılan en önemli makine elemanıdır. Diğer güç aktarma organlarına göre yük taşıma kapasitesinin fazlalığı, uzun ömür, sabit çevrim oranı, güvenilirlik vb. birçok avantajlardan dolayı günümüzde de endüstride hemen her alanda yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bu nedenle dişli çarkların çok iyi tasarlanması ve hesaplarının doğru yapılması önem arz eder. Dişli tasarımında en fazla dikkat edilmesi gereken nokta diş dibinde oluşan çeki gerilmesidir. Diş dibindeki çeki gerilmesinin yüksek olması dişin doğrudan hasar görmesine, zamanla yorularak görevini yapamaz hale gelmesine neden olur. Bu sebepten, diş dibinde oluşan çeki gerilmesinin en aza indirilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, diş dibinde oluşan çeki gerilmesinin hesaplanabilmesi için DIN 3990 standardını temel alan ancak kritik noktayı trokoid bölgesinin her noktasında arayan grafik metot yöntemi kullanılmıştır. Öncelikle standart bir dişli çark için DIN 3990 standardı ve grafik metot kullanılarak gerilme hesabı yapılmıştır. Ayrıca sonlu elemanlar yöntemi ile de hesaplanan gerilme değerleri doğrulanmıştır. Standartların doğrulanmasından sonra, farklı dişli çark tasarım parametrelerinin diş dibi gerilmesine olan etkisi hem grafik metot hem de sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Sonuç olarak kesici takım uç yarıçapı değişiminin, incelenen diğer parametrelere göre diş dibi gerilmelerine etkiye en önemli parametre olduğu tespit edilmiştir. Uç yarıçapının arttırılması ile diş dibinde oluşan gerilmelerde %30'a yakın iyileşme sağlanmıştır. Grafik metottan elde edilen sonuçlar ile sonlu elemanlar analizinden elde edilen sonuçlar büyük bir uyum göstermiştir. Grafik metodun özellikle standart dışı geometriye sahip dişli çarkların gerilme analizinde kullanılabileceği görülmüştür.

Dişli çarklar yüzyıllardır kullanılan en önemli makine elemanıdır. Diğer güç aktarma organlarına göre yük taşıma kapasitesinin fazlalığı, uzun ömür, sabit çevrim oranı, güvenilirlik vb. birçok avantajlardan dolayı günümüzde de endüstride hemen her alanda yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bu nedenle dişli çarkların çok iyi tasarlanması ve hesaplarının doğru yapılması önem arz eder. Dişli tasarımında en fazla dikkat edilmesi gereken nokta diş dibinde oluşan çeki gerilmesidir. Diş dibindeki çeki gerilmesinin yüksek olması dişin doğrudan hasar görmesine, zamanla yorularak görevini yapamaz hale gelmesine neden olur. Bu sebepten, diş dibinde oluşan çeki gerilmesinin en aza indirilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, diş dibinde oluşan çeki gerilmesinin hesaplanabilmesi için DIN 3990 standardını temel alan ancak kritik noktayı trokoid bölgesinin her noktasında arayan grafik metot yöntemi kullanılmıştır. Öncelikle standart bir dişli çark için DIN 3990 standardı ve grafik metot kullanılarak gerilme hesabı yapılmıştır. Ayrıca sonlu elemanlar yöntemi ile de hesaplanan gerilme değerleri doğrulanmıştır. Standartların doğrulanmasından sonra, farklı dişli çark tasarım parametrelerinin diş dibi gerilmesine olan etkisi hem grafik metot hem de sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Sonuç olarak kesici takım uç yarıçapı değişiminin, incelenen diğer parametrelere göre diş dibi gerilmelerine etkiye en önemli parametre olduğu tespit edilmiştir. Uç yarıçapının arttırılması ile diş dibinde oluşan gerilmelerde %30'a yakın iyileşme sağlanmıştır. Grafik metottan elde edilen sonuçlar ile sonlu elemanlar analizinden elde edilen sonuçlar büyük bir uyum göstermiştir. Grafik metodun özellikle standart dışı geometriye sahip dişli çarkların gerilme analizinde kullanılabileceği görülmüştür.