Odevsitesi Com 31972

HİDROLİK KUMANLI LAMELLİ KAVRAMA PROJESİ (Hesaplama , Teknik Resim , Model İmalatı)

1. GİRİŞ

Şekil 1.1 : Hidrolik kumandalı lamelli kavrama Bu kavramalar devreye girmesi için gerekli olan kuvvet basınçlı yağ ile elde edilmektedir. edilmektedir. Mil içinde açılan kanallardan basınç altında ince yağ silindire iletilerek    pisto pistonu nu harekete harekete geçirir. geçirir. Böylece Böylece lameller lameller birbirine birbirine bastırıla bastırılarak rak kavrama kavrama devreye devreye girmiş girmiş olur. olur. Bir vana vana veya veya venti ventill yardı yardımı mı ile yağ yağ tekra tekrarr yağ deposun deposunaa akma akması sı sağlanarak, yağın pistonu geri itmesi ile kavrama devreden çıkar. Bu kavrama kavramaların ların ayarlan ayarlanması masına na gerek gerek kalmada kalmadann lamellerd lamellerdee meydana meydana gelen gelen aşınma pistonun ilerlemesi ile sağlanır. İletilecek moment yağ basıncına bağlı olarak  ayarlanabilir. ayarlanabilir. Sıvı devresinde devresinde reçineleşmeyen ve viskozitesi sıcaklıkla çok az değişen ince bir yağ kullanılır.

1

Bu tip kavramalar; ağır takım tezgahlarının, ekskavatör gibi ağır iş makinalarının ve gemi tornistan mekanizmalarının kumanda kavramaları olarak geniş ölçüde uygulanmaktadır. Ayrıca otomatik devrelerde de kullanılabilir. Hidrolik kumandalı kavrama için hidrolik devre şeması şekil 1.2`de görülmektedir. Bir yağ pompası (c) yağı yağ deposundan (a) çekerek bir filtre (b) üzerinde sistemin içine basar. Gerekli olan işletme basıncı, bir yağ basıncı ayar  ventili (e) nin şemada gösterildiği şekilde kavrama (k) devre dışıdır.

Şekil 1.2 : Hidrolik kumandalı lamelli kavrama için hidrolik devre şeması a – Yağ deposu  b – Filtre c – Pompa d – Basınç kontrol (emniyet) valfi e – 3/2 yön kontrol valf  f – Döner bağlantı k – Kavrama

2

VERİLENLER  P = 25 BG ,

n = 1500 d/d

2. GENEL BOYUTLANDIRMA  P 

M b

= 71620

M k 

≥ k .M b

r m

=

3 2 (r d  2 d 

3 (r 

n

=

3

)

2 d 

r  )

r i

=

≤ τ em

W b

M k 

k  ≥ 1

− r i −

τ b

M b W b

d i 2

r d 

=

π  d 3 16

 P  =

 F e ≤ P  em π ( r d 2 − r i 2 )

= F e µ  r m  z 

=

d d  2

 z  = 2 × Dış lamel   sayısı

M b  _  Burulma momenti (daNcm )  P   _  Motor   gücü ( BG .) n  _  Devir  sayısı ( d  d ) τ b

 _  Kayma  gerilmesi ( daN  cm 2 )

W b  _  Burulma mukavemet  momenti (cm 3 ) τ em

 _  Maksimum kayma emniyet   gerilmesi ( daN  cm 2 )

 P   _ Yüzey basıncı ( daN  cm 2 )  F e  _  Eksenel  itme kuvveti (daN  )  P em  _  Maksimum  yüzey emniyet  basıncı ( daN  cm 2 ) M k   _  Kavrama momenti (daNcm ) k   _ Güç ileti min de emniyet  katsayısı  µ   _  Lameller  arası  sürtünme katsayısı  z  _  Sürtünme  yüzeyi  sayısı r m  _ Ortalama  sürtünme  yüzeyi  yarıçapı (cm )  D d   _  İç lamelin dış çapı (cm ) r d   _  İç lamelin dış  yarıçapı (cm )  Di  _  Dış lamelin iç çapı (cm ) r i  _  Dış lamelin iç  yarıçapı (cm )

2. 1. Yay hesabı :

3

τ  b

=

φ  =

M b W b

≤

τ  em

k 

iπ   D 2  F  2 G  I b

M b

 I b

=

=  F 

π  d 

 D

W b

2

=

π  d 3

  f   = φ 

16

 D 2

 D d 

=  D + d 

4

itop

64

= i +1,5

 L

= itop

.d  +0,17 .d .i

+

f  

M b  _  Burulma momenti ( Nmm ) τ b  _  Kayma  gerilmesi ( N  mm 2 )

W b  _  Burulma mukavemet  momenti (mm 3 ) 2

τ em  _  Maksimum kayma emniyet   gerilmesi ( N  mm )

 F   _  Eksenel   yay itme kuvveti ( N ) k   _  Emniyet  katsayısı  f   _  Şekil  değişimi (mm ) φ   _  Burulma açısı  D  _ Ortalama  sarım çapı ( mm) G  _  Kayma mod ülü ( N  mm 2 )  I b  _  Düzlemsel  eylemsizli k momenti (mm 4 ) i  _  Sarım  sayısı  Dd   _ Yayın dış çapı ( mm )

2. 2. Kama hesabı : M b

=  F t 

 D 2

 P ez 

 F t 

=

(h − t 1 ).l 

≤ P  em

τ k  =

G

 F t  ≤ τ  b.l  em

M b  _  Burulma momenti (daNcm) τ  k 

 _  Kayma  gerilmesi (daN  cm 2 )

τ  em

 _ Maksimum kayma emniyet  gerilmesi ( daN  cm 2 )

 P   _ Yüzey basıncı ( daN  cm 2 )  F t   _ Teğetsel kuvvet  (daN )  P emG  _ Göbek malzeme sin i maksimum  yüzey emniyet  basıncı ( daN  cm 2 )  D  _ Mil  çapı (cm ) l   _  Kama boyu ( mm ) h  _  Kama  yüksekliği (mm ) b  _  Kama genişliği ( mm ) t 1  _  Kamanı mil içinde kalan yüksekliği ( mm )

2. 3. Isınma Kontrolü : W h

=

1 2

M k ω   t  R  z 

ω   =

π  

n

30

Qh

=10 W k 

Qk 

t  = Ak  α   k  ∆

∆t  = t k  − t ç

4

M k   _  Kavrama momenti (daNm ) W h  _  Sürtünme işi (daNm / h ) ω  

 _  Açısal  hız  (1  s )

t  R  _  Kavranın

devreye  girme  zamanı ( s )

 z   _  Kavramanın

 saatte kaç defa devreye  gireceği

n  _  Devir   sayısı (d  / d ) Qh  _  Sürtünme

işinin ısı değeri (  j / h )

Qk   _  Kavramadan  Ak   _  Kavramanın α  k 

 _  Kavramanın

dışarı atılan ısı (  j / h )  soğutma  yüzeyi (m 2 ) ısı iletkenlik  katsayısı (  j m 2 .°C .h )

t k   _  Kavrama  sıcaklığı (°C ) t ç  _ Ortam  sıcaklığı ( °C )

3. KABULLER  3. 1. Genel Kabuller : Mil malzemesi st-50 ( τ em = 150 daN  cm 2 ) Güç iletiminde emniyet katsayısı seçimi ; Elektrik motoru için k 1 = 0,25 İvmelenen kütleler küçük ve hareket düzgün için k 2 tezgahlar) k  = k 1

+ k 2

k  = 0,25

+1,2

= 1,2

( vantilatörler, pompalar,

k  =1,45

Lameler çelik malzeme ve konstrüksiyon gereği ; dış lamelin iç çapı  Di =101 mm iç lamellin dış çapı  Dd  = 125 mm Çelik lameller arası sürtünme  µ  = 0,05 Çelik lamel için emniyetli yüzey basıncı  P em = 20 daN  cm 2

3. 2. Yay hesabı : Yay malzemesinin kopma gerilmesi σ  K  = 1300  N  mm 2 Yay malzemesinin kayma modülü G = 80000  N  mm 2 Yaydaki çökme miktarı   f   = 6 mm 5

tahmini olarak  Konstrüksiyon gereği yayın ortalama çapı k  =1,25

 D

=10

mm

3. 3. Kama hesabı : Kamalı bağlantı olarak feder kullanılacaktır. Flanş (göbek) malzemesi St-50 , emniyetli yüzey basıncı

 P emG

=

600 daN  cm 2

Feder malzemesi St-60 , emniyetli kayma gerilmesi τ em = 300 daN  cm 2 d  = 35 mm mil  çapı için tablodan b = 10mm , h = 8mm , t 1 = 4,7 mm

3. 4. Isınma Kontrolü : = 0,8 s. `de

ve saatte  z

defa devreye girebileceği bir makinede kullanılacağı düşünülürse, ( α  k  =8 ×10 4   j m 2 .°C .h ) Ortam sıcaklığı 20 C ` tır. t  R

=8

°

4. ÇÖZÜM 4. 1. Genel Hesaplama : Mildeki Döndürme Momenti : M b

= 71620

 P  n

M b

= 71620

25 1500

M b

= 1193

,667 daN  .cm .

Burulma Gerilmesi : τ b d 3

=

M b W b

M b π  d 3

≤ τ em

≤ τ em

d 3

16 M b

≥

π  τ  em

16

16 ×1193 ,667

≥

π  150

d 3

≥ 40 ,529

d  ≥ 3,435 cm . d  ≥34 ,35 mm .

Mil çapı 35 mm. seçilir. ( d = 35 mm. ) İletilen Kavrama Momenti : M k  M k 

=1730

≥ k .M b

M k 

≥ 1,45 ×1193

,667

,818 daN  .cm .

Yüzey Basıncı :

6

 F e ≤ P  em π (r d 2 − r i 2 )

 P  =

Eksenel İtme Kuvveti :  F e

2

2

= P  emπ  ( r  d  − r  i

)

Burada ,

d d 

r d  = r i =

=

2

d i

=

125

2 101

2

= 62,5 mm. ⇒ r d  = 6, 25 cm.

= 50,5 mm. ⇒

2

 F e = P emπ (r d 2 − r i 2 )

=

r i = 5,05 cm.

20π ( (6, 25) 2

− (5,05)

2

) = 851,999 daN  ⇒  F e = 852 daN 

Kavrama Momenti : M k 

= F e µ  r m  z 

Ortalama Sürtünme Yüzey Yarıçapı :

r m

=

2 ( r d 3 − r i3 ) 3 (r d 2 − r d 2 )

2 ( (6,25) 3 − (5,05) 3 )

=

⇒ r m = 5,672 cm.

3 ( (6,25) 2 − (5,05) 2 )

Sürtünme Yüzey Sayısı :

 z =

M k   F e µ  r m

1730 ,818

=

852 × 0,05 × 5,672

= 7,163  z  =8 alınır  .

Lamel Sayısı :  z  = 2 × Dış lamel   sayısı

olduğundan;

Dış Lamel Sayısı = 4 adet

,

İç Lamel Sayısı = 5 adet

4. 2. Hidrolik Basınç : 1 bar  =10 5  Pa

 F e

 P  = π 

2 d 

(r 

2

− r i

,

852

=

)

1 Pa = 1 N  m 2

π 

(6,25

2

− 5,05

2

,

⇒

)

1 bar  = 10 5  N  m 2

,

1 bar  = 1 daN  cm 2

 P  = 20 daN  cm 2

7

Lamellerin kapanması için gerekli hidrolik basınç  P  L = 20 bar  `dır. Hidrolik sıvısını geri çekmek için 4 adet yay kullanılacaktır. Yaylara uygulanacak basınç  P Y  = 2 bar  `dır. Toplam hidrolik basınç;  P  =  P  L + P Y 

bar 

= 20 + 2 = 22

4. 3. Yay Hesabı: Yaylara Gelecek Eksenel İtme Kuvveti :  F e

=

852

×2

20

= 85 , 2 daN 

 Bir yaya gelecek eksenel itme kuvveti :

 F e yay

=

 F e

=

4

85, 2 = 21,3 daN  4

⇒

 F e yay

=

213  N 

Yay Malzemesinin Emniyetli Kayma Gerilmesi : τ  em = 0,5σ  K 

= 0,5 ×1300

⇒

= 650  N 

τ em

mm 2

Yayın Burulma Gerilmesi :

τ  b

=

M b W b

 F e  D  yay

≤

τ  em

2

k 

π 

3

d 

≤

τ  em

d  =

k 

8 F e  D k  3

 yay

π  τ  em

16

Yay Sarım Çapı : d  =

3

8 F e yay  D k 

=

3

8 × 213 ×10 ×1,25

π  τ em

⇒

π  × 650

Yay sarım sayıları standardına göre;

d  = 2,19 mm

d  = 2, 2 mm

alınır.

Yayı Şekil Değiştirmesi (Kısalma) :  f  = φ 

 D

=

2

iπ   D 2 F e yay  D 4 G  I b 2

=

iπ   D 2 F e yay 4G

64  D 4

π  d 

2

3

⇒

 f  =

8 D i F e yay

G d 4

Yay Sarım Sayısı : i

=

  f   G d 

4

3 8 D  F e yay

=

6 ×80000 8 ×10

3

× 2,2

× 213

4

=

6,6

8

Toplam Sarım Sayısı : = i +1,5 =

itop

6,6 +1,5

= 8,1

⇒

itop

=9

alınır  .

Toplam (Serbest) Yay Uzunluğu :  L

= itop .d  + 0,17 .d .i +  f   =

9 × 2, 2 + 0,17

× 2, 2 × 6,6 + 6 = 28 , 27

mm .

 L

= 28

mm .

Yayın Dış Çapı :  Dd 

=  D + d  = 10 + 2,2 = 12 , 2 mm

4. 4. Kama Hesabı : Kamaya Gelen Teğetsel Kuvvet :  F t 

=

M b

=

2 ×1193 ,667

 D 2

⇒

3,5

 F t 

= 682 ,1

daN 

Göbek Ezilme Basıncı :  P ez 

 F t 

=

(h − t 1 ).l 

≤ P  em

G

Göbek Ezilmesine Göre Feder Uzunluğu : l  ≥

 F t 

⇒

( h − t 1 ). P emG

l  ≥

682,1

⇒

(0,8 − 0,47)600

l  ≥ 3,445 cm

⇒

l  = 35 mm.

Kesme Gerilmesi : τ k  =

 F t  ≤ τ  b.l  em

Kesme Gerilmesine Göre Feder Uzunluğu : l  ≥

 F t 

l  ≥

⇒

b.τ  em

Feder uzunluğu

l 

=

682,1

⇒

1 × 300

l  ≥ 2,274 cm

⇒

l  = 23 mm

35 mm . alınır.

4. 5. Isı Kontrolü : 9

Sürtünme İşi : W h

=

1 2

ω  =

M k ω   t  R  z  =

π  n

=

π  1500

30

30

1 2

×17 ,3 ×157 ,08 × 0,8 × 8 =8695

= 157 ,08

,95 daNm h

1  s

Sürtünme İşinin Isı Değeri : Qh

= 10 W k  = 10 ×8695

,95

= 86959

,5 daNm h

Kavramanın ısı dengesinin var olabilmesi için

Qh

olmalı.

= Qk 

Kavramadan Atılan Isı : Qk  = A k  α k   Ak 

=

∆t 

b × D π   +

π  

( d d 

2

−

2

d i )

4

=

50 × 160π   +

π  

(160 2

−

40 2 )

4

= 43983 mm

 Ak 

≅

2

0,044 m 2

Isı Farkı : ∆t  =

Qk   Ak .α k 

=

86959 ,5

⇒

0,044 × 80000

∆t  =

24,7°C 

Kavrama Sıcaklığı : ∆t  = t k  − t ç

⇒

t k 

= ∆t  + t ç =

24,7 + 20

t k 

=

44,7 °C 

t k = 4 ,7 °4C  〈 6 ° C 0 o l d uk ağ vus ırn c auda myak .

10

KAYNAKÇA 













Atilla Bozacı, İlknur Koçaş, Özgen Ü. Çolak. Makina Elemanlarının Projelendirilmesi İsmail Cürgül. Çözümlü Makina Elemanları Problemleri Mustafa Akkurt. Makine Elemanları Cilt I - II İsmail Cürgül. Makine Elemanları Cilt I – II Hikmet Rende. Makine Elemanları Cilt I – II The Carlyle Johnson Machine Company, LLC www.carlylejohnson.com Ortlinghaus the technology of controlled toque www.ortlinghaus.com

11