BALATA TAKIMI

BALATA TAKIMI

6.1 KAVRAMA DİSKİ SAÇI

6.1.1 Genel Bilgiler

Tek diskli kavramaların ilk kullanıldıkları sıralarda (1920’lerde) ani kavrama, tutma ve ses çıkarma gibi bir seri şikayete yol açtıkları bilinmektedir [4]. Bu kavrama diskleri Şekil 6.1’ de görüldüğü gibi gayet basit olarak yüksek kaliteli çelik levhadan, onun dış çevresine sırt sırta perçinlenmiş balatalardan ve ortasında bağlı olduğu bir kamalı göbekten meydana gelmekteydi. Böyle sabit, elastik olmayan diskler üzerine perçinlenen balatalar saç levhalardaki mani olunamayan kalınlık farkları sebebiyle, başlangıçta eşit bir şekilde yük taşıyamıyorlardı. Ayrıca, kavrama sırasında yüzeyler, temasa gelir gelmez maksimum baskı kuvveti ile karşı karşıya geliyorlardı.

Şekil 6.1 Sabit Disk

Yukarıda sayılan eksikliklerin giderilmesi için kavrama diskinin tam kavramış duruma bir miktar hareket ederek, daha doğrusu kayarak ulaşması gerekir. Bu nedenle, bilhassa otomotiv sektöründe balataların sırt sırta perçinlenmesinden vazgeçilerek aralarında 0.6 – 1.2 mm bir eksenel elastiklik verilmesi yoluna gidilmiştir. Elastiklik ile kavramanın kalkış özellikleri düzeltildiği gibi bütün fonksiyonu da daha iyi ve yumuşak bir şekle dönüştürülmüştür. Hareket yüzeylerindeki ısıl çatlamalar da düzgün ısı dağılım sebebiyle önlenebilmiş veya oldukça azaltılabilmiştir. İstenen elastiklikte bir disk elde etmek için çeşitli konstrüktif imkanlar mevcuttur.

En basit olarak, balataların her iki tarafına perçinlendiği saç levhayı gayet basit olarak Şekil 6.2’ de gösterildiği şekilde bükmektir. Balataların perçinlendiği saç birçok sayıda parçalara ayrılmış ve meydana gelen kanatçıklar düz yüzeyden kaldırılarak kıvrılmıştır. Bu elastik olan parçalar kavramanın bağlanması esnasında kavrama baskı kuvveti altında bir yay tesiri yaratmaktadırlar. Bu şekilde oluşturulan yaylanmada, atalet momenti oldukça küçük değerlerde olmasına rağmen yay yolu sınırlıdır.

Şekil 6.2 Elastik Disk Tip 1

Şekil 6.3’te verilen disk tipinde balatalar direk olarak taşıyıcı diske bağlanmamış olup yüksek kaliteli yay saçından yapılmış dalgalı şekildeki yay parçalarına perçinlenmiştir. Bu yay parçaları ise perçinler yardımıyla taşıyıcı diske tespit edilmişlerdir. Bu konstrüksiyon daha büyük yay yolları ve uygun yay karakteristiği ile küçük atalet momentine sahiptir. Bu faydalı yönleri nedeniyle bu tip kavrama diskleri günümüz otomobil ve kamyonetlerinin neredeyse standart yapım şekli olmuştur.

Şekil 6.3 Elastik Disk Tip 2

Şekil 6.4 ile verilen elastik disk tipinde ise iki yay sacı parçalar halinde birbirleriyle ön gerilmeli olarak perçinlenmiştir. Bu şekilde uygun bir yay karakteristiği ile büyük bir yay yolu elde edilerek, özellikle yumuşak ve sarsıntısız bir kalkış sağlanır. Çift yay parçaları yüksek zorlamalarda kırılmalara karşı büyük bir emniyet ve kavrama diskinin ömrü boyunca optimal kalkış özellikleri garantisini sağlamaktadır. Bu tip diskler en üst düzeyde kalkış özelliklerinin şart koşulduğu otomobil ve orta zorlamaların söz konusu olduğu kamyonetlerde kullanılmaktadır. Ancak yukarıda sıralanan tipler arasında en pahalı olanıdır [3].

Balataların perçinlendiği disk sacının dilimleri yukarıda da anlatıldığı gibi yumuşak bir kavrama etkisi sağlamak üzere dalgalı biçimde yapılmaktadır. Baskı düzeninden gelen baskı kuvvetlerinin altına girince bu dalgalı yapı, yaylı bir yastık etkisi gösterecek şekilde çalışma yapar. Bu yüzden iç bükey-dış bükey olacak şekilde kıvrılmış olan disk sacı dilimlerine yastık yay da denilmektedir [4].

Şekil 6.4 Elastik Disk Tip 3

6.1.2 Malzeme Seçimi

Kavrama baskı kuvveti altında bir yay tesiri oluşturan ve dolayısıyla kalkış özelliklerini iyileştiren kavrama diskinin konstrüktif yapısının yanı sıra malzemesi de büyük önem taşımaktadır. Genel olarak, kavrama diski sacı kalınlıkları 1.25-1.5 mm arasında değişir. Daha sonra istenilen derecedeki bir elastikliğin kazanılması için taşlanmak suretiyle saç kalınlıkları 0.5-1 mm’ ye düşürülür. Taşlandıktan sonra da fırında tavlanarak yağda sulanırlar [4].

Tasarımı yapılan kavramada, yeterli elastikliği sağlayacağı düşünülerek kavrama diski malzemesi olarak % 0.70 karbonlu sıcak haddelenmiş çelik uygun görülmüştür.

6.1.3 Kavrama Diski Seçimi

Konstrüksiyonun yapısına ve disk sacının malzemesine bağlı olarak çeşitli yastık yay karakteristikleri elde edilebilir. Yastık yayın seçiminde dikkat edilecek en önemli husus, tam baskı kuvveti altında yastık yayın hemen hemen düz konuma gelecek şekilde ayarlanmasıdır. Yürütülen tasarım çalışmasında Fiat Doblo 1.9 Diesel için tam kavraşmış haldeki baskı kuvveti 3934.932 N olarak saptanmıştı. Buna göre seçilecek yastık yay, debriyaj kavrama haline geçerken; baskı kuvvetinin 0 değerinden itibaren yay yolu kadar mesafe kat ederek düz hale geldiği konumda yaklaşık 3935 N’ luk bir kuvvet verecek şekilde tasarlanmalıdır. Yay yolunun 1.2 mm civarında değeriyle 3935 N’ luk baskı kuvveti sağlayacak bir yastık yayın, kavrama için yeterli yumuşaklığı sağlayacağı uygun görülmüştür. Bu amaca uygun olarak; gerek ön görülen yay karakteristiğini sağlayacağı, gerekse ekonomik olacağı düşünülerek disk sacın tasarımının Şekil 6.3’ tekine benzer bir şekilde yapılmasına karar verilmiştir.

Bu noktada yastık yayın verdiği kuvvetin deformasyona göre nasıl değiştiğinin, diğer bir deyişle yastık yayın karakteristik eğrisinin tespiti önemlidir. Benzer konstrüksiyonların deneyler sonucu saptanmış eğrileriyle yapılan karşılaştırmalar sonucunda seçilen elastik diskin yay karakteristiğinin Tablo 6.1’ deki değerlere uygun olarak şekilleneceği saptanmıştır.

Tablo 6.1 Yastık yayın verdiği kuvvetin deformasyona göre değişimi
Yastık Yayın Şekil Değişimi (mm) Baskı Kuvveti (N)
0 0
0.2 100
0.25 160
0.35 480
0.5 850
0.75 1600
0.9 2300
1 2600
1.23 3435

Tablodaki değerler ışığında; baskı kuvveti (F) ile yastık yayın deformasyonu (x) arasında aşağıdaki ampirik bağıntı elde edilmiştir:

F = -1609.6×3 + 4337.3x 2- 95.886x

Buna göre; tasarlanan yastık yayın karakteristik eğrisi Şekil 6.5’ te gösterilmiştir.

Şekil 6.5 Yastık Yayın Karakteristik Eğrisi

Kavramanın karakteristik eğrilerini gösteren Şekil 4.1 ve Şekil 4.2 diyagramları, kavrama diski içerisine yastık yay konmadan önceki durumu göstermektedir. Diğer bir deyişle, yeni ölçü eğrilerinde kavrama diski katı bir blok olarak kabul edilmiştir. Oysa balatalar arasına yastık yayın monte edilmesinden sonra, kavrama diskinin katı bir blok olarak kabul edilmesi söz konusu değildir. O halde tasarımın bu aşamasında baskı kuvvetinin baskı plakasının hareketine göre değişimini gösteren karakteristik eğrilere yastık yayın etkisi de ilave edilmelidir.

Kavrama çözülmüş durumdayken, kavrama diski üzerine herhangi bir kuvvet gelmemektedir. Bu durumda yastık yay dilimleri serbest haldedir. Kavramanın tutmaya başladığı nokta, baskı plakası ile balatanın temasından dolayı baskı kuvveti etkisiyle yastık yay dilimlerinin sıkışmaya başladığı noktadır. Baskı kuvveti arttıkça, yastık yay dilimlerinin dalgalı yapısı giderek yassılaşma eğilimi gösterir. Bu durum yastık yay karakteristik eğrisinde sıfır konumundan başlayarak artan kuvvet doğrultusunda yastık yayın deformasyonun artmasıyla açıklanır. Kavramanın tam tuttuğu durumda, yani tam baskı kuvveti (3934.932 N) altında, yastık yay dilimleri 1.23 mm sıkışarak yassılaşmış konuma gelir.

Debriyaj tam kavramış haldeyken baskı kuvveti Şekil 4.2’ de görüldüğü gibi 3434.932 N’ dur. Kavrama diski dilimleri (yastık yay dilimleri) ise tam sıkışmış durumdadır. Bu durum Şekil 6.5’ daki eğrinin sağ en üstündeki noktayı temsil etmektedir. Kavrama ayrılmaya başladığı anda baskı kuvveti de giderek azalmaya başlayacaktır. Kavramanın ayrılma sürecinde, baskı plakasının konumu giderek kavrama diskinden uzaklaşacağı için Şekil 4.2’ deki eğride x ekseni üzerinde sağa doğru gidilirken, Şekil 6.5’ daki eğride yastık yay giderek açılacağından x ekseni üzerinde sola doğru gidilecektir. Sonuç olarak, kavramanın karakteristik eğrisi üzerinde yastık yayın etkisi gösterilecek olursa, Şekil 6.5’daki eğri Şekil 4.2’ deki eğri üzerine ters çevrilerek uygun şekilde oturtulmalıdır. Bu şekilde elde baskı kuvveti diyagramı Şekil 6.6’ da görülmektedir.

Şekil 6.6 Yastık Yayın Etkisiyle Birlikte Baskı Yükü Eğrisi

Şekil 6.6’ de görülen yastık yay eğrisi, kavramanın çözülmesi süresince baskı kuvvetinin bir kısmının yenilmesine yardımcı olur. Böylelikle kavramanın tutması esnasında baskı kuvvetinin dereceli bir şekilde artmasını sağlayarak kavrama olayını yumuşatır.

6.2 BALATA

Balatalar, kavrama diski takımının volana ve baskı plakasına sürtünen yüzeyleri olup bunlar bilezik şeklinde hazırlanarak kavrama disklerine perçinlenir, preslenir veya yapıştırılırlar [3]. Preslenme ya da yapıştırılma durumları daha çok yarış arabalarında tercih edilmekte olup Fiat Doblo 1.9 Diesel için tasarlanan kavramada balatalar kavrama diskine perçinlenmiş durumdadır.

Balatanın sürtünme yüzeyine açılmış olan kanallara giren hava, kavrama serbest duruma geldiği zaman diskin volan veya baskı plakasına yapışmasını önler. Aynı zamanda, kanallar kavrama diskinin volan ve baskı plakası yüzeyine iyi bir şekilde temas etmesini, aşınmayla meydana gelen tozların uzaklaştırılmasını ve sürtünen yüzeylerin soğumasını kolaylaştırır [1]

6.2.1 Malzeme Seçimi

Bir debriyaj tasarımında önemli parçalardan birini teşkil eden balatalardan beklenen özellikler aşağıdaki gibi sıralanabilir:

1. Yüksek sürtünme katsayısı
2. Sürtünme katsayısının sıcaklık veya yüzey basıncına göre fazla azalmaması
3. Uzun ömürlülük
4. Tatmin edici kavrama kalitesi
5. Dönen kütlenin minimum olması
6. Malzemelerin işlenebilmesi
7. Yüksek performans
8. Ekonomiklik [2]

Yukarıdaki bilgilerden yola çıkarak balata malzemesinin seçiminde ya da diğer bir deyişle balata kalitesinin tespitinde birçok parametrenin dikkate alınması sonucu çıkarılabilir. Balata malzemesinin seçiminde öncelikle aşağıdaki sorulara yanıt aranması gerekir:

1. Balata malzemesi maksimum hangi sıcaklıkta kullanılacaktır?
2. Balatadan arzu edilen sürtünme katsayısı değerleri hangi mertebededir?
3. Balata hangi karşı malzemeler ile kullanılacaktır?
4. Balata hangi yüzey basınçlarında kullanılacaktır?
5. Sürtünme yüzeylerinde meydana gelecek kayma hızlarının değerleri nelerdir?
6. Balata malzemesinin ısı iletimi ne olmalıdır?

Öncelikle, balataların en azından 300 C sıcaklığa dayanabilmeleri ve kullanılan bağlayıcı maddenin yüksek sıcaklıklarda dahi yumuşayarak bağlayıcı özelliğini kaybetmemesi gerekir. Bu nedenle duroplastik reçineler, fenol veya kresol reçineler, vulkanize edilmiş elastomerler, çeşitli kauçuk tiplerinden veya kauçuk ile reçine karışımlarından bağlayıcı maddenin seçimi yapılır. Bağlayıcı maddeler sıcaklığa karşı dayanıklı olmadıklarından, balata karışımında imalat tekniği yönünden aşırıya kaçmayacak şekilde, gerekli olduğu kadar kullanılırlar. Bağlayıcı maddeler veya birleşimleri sadece 180 C sıcaklığa kadar dayanabildiklerinden katkı maddeleri ile sıcaklığa olan dayanıklılık artırılır. Katkı maddeleri sürtünme malzemesi olmayıp sadece sürtünme malzemelerinin genel olarak kuvvetlendirilmelerinde kullanılan ilave maddelerdir. Metal katkı maddelerinin kullanılmalarının sebebi, kötü ısı iletkeni olan balata malzemesinin sürtünme yüzeyinde meydana gelen ısının mümkün mertebe uygun bir şekilde balatanın içine dağılarak meydana gelecek termik gerilmelerin azalmasına yardımcı olmalarıdır. Bu şekilde balata disklerinin konik olarak çarpılmaları ve balata çatlamaları önlenmiş olmaktadır. İyi bir ısı dağılımı ile sürtünme yüzeyi ısı değerinin düşmesi ve bunun neticesi olarak aşıntının azalması mümkün olabilmektedir. Katkı maddesi olarak fazla miktarda çinko ihtiva eden bazı balata çeşitleri, ulaşmış oldukları iyi bir ısı iletimi ile çok iyi kalkış özellikleri ve sabit sürtünme katsayısı vermekle beraber, bunların kullanılmaları çinkonun erime derecesi sebebiyle bazı belirli sınırları aşmamaktadır.

Balataların içerisinde kullanılan katkı maddeleri oksitli ve oksitli olmayan katkı maddeleri olmak üzere ikiye ayrılır. Oksitli olmayan katkı maddeleri kurum, grafit, kurşun sülfid, ince taneli demir, pirinç tozu ve bronz granüldür. Oksitli katkı maddeleri ise silisyum oksit, demir oksit, magnezyum oksit ve kalsiyum oksittir. Katkı maddesi olarak asbest özel bir yer kaplamaktadır. Lifli yapısı, fevkalede elastikliği ve sıcaklık mukavemeti nedeniyle asbest vazgeçilmeyecek bir malzemedir. Asbestle aynı değerde olan başka bir malzeme yoktur. Asbest, 500 C sıcaklığın üzerinde mukavemetinin bir kısmını, liflerin yapısı değişmeden kaybetmektedir. Kimyasal yönden asbest bir magnezyum silikattir. Bugün, balata endüstrisi dünya üzerinde bulunan asbest çeşitlerinden sadece Chrysotil-Asbest’ i kullanmaktadır. Çünkü, bu asbest yapılan yol ve laboratuar denemeleri sonucunda en iyi sonucu vermiştir.

Bütün bu üstün özelliklerine rağmen asbest malzemesi sağlığa zararlıdır. Akciğerlere giren asbest tozu akciğer hastalıklarına sebep olmaktadır.

Günümüzde araç imalatında genel olarak organik balatalar kullanılmakla beraber, metalik ve keramik tabanlı organik lifler ile asbestin fevkalade özelliklerini verebilecek yeni malzemelerin geliştirilmesine çalışılmaktadır. Keramik yüksek basınçlara, aşınmaya, sıcaklığa dayanıklı ve iyi sürtünme özellikleri veren bir malzeme olmasına rağmen sert ve kırılgan bir malzeme olduğu için saç bir malzeme üzerine sinterlenmekte ve perçinlenerek balata malzemesi olarak kullanılabilmektedir. Bütün sürtünme yüzeylerinin keramik balata ile sinterlenmesi hem maliyet hem de malzemenin yüksek yüklenebilme özelliği sebebiyle hiç uygun değildir [3].

Tasarımı yapılan debriyajda balata malzemesinin seçiminde öncelikle malzemenin sıcaklığa dayanımının iyi olmasına dikkat edilmiştir. Çünkü ısıl gerilme analizi sonucunda kısa süreler için de olsa yüzey sıcaklıklarının nispeten yüksek değerlere ulaştığı görülmüştür. Böyle bir yaklaşımla, balatanın malzemesinin ısıya karşı dayanıklı olan asbest-fiber ile yapışmayı sağlayan özel maddelerin karışımından oluşturulmasına karar verilmiştir. Asbestin kullanımıyla birlikte sürtünme yüzeyinde yüksek enerji kapasitesi sağlanmıştır. Ayrıca asbest diğer malzemelerle kolayca homojen karıştırılabilir. Ek olarak; asbest malzemesi volan ve baskı plakası yüzeylerini daha az aşındırıcı bir özelliğe sahiptir. Çekme dayanımını arttırmak için pirinç tel ilave edilmesine karar verilmiştir. Bu tip bir balatanın dökme demir bir yüzeyle sürtünme katsayısı 0.28 ile 0.30 arasında değişmektedir [1].

6.3 BURULMA YAYININ SEÇİMİ

İçten yanmalı bir motorun düzgünsüzlüğü, belirli devir sayılarında ve çalışma durumlarında, ait olduğu araç parçalarında bazı gürültüler çıkaracak şekilde tesir edebilir. Meydana gelen bu gürültüler çok kere beraberce yüksüz çalışan dişli gruplarında rezonans titreşimlerine sebep olabilir.Aynı zamanda yük altında bulunan vites kutusu parçaları da kuvvetli bir şekilde titreşerek bir gürültü kaynağı haline gelebilirler. Bu sebeple motor ile vites kutusu arasına bir söndürücü sisteminin yerleştirilmesi uygundur. Kavrama diski, meydana gelen bu dairesel titreşimlerin söndürülmesi için en uygun yerdir. Kavrama diski üzerine yerleştirilen burulma yayları vasıtasıyla bu titreşimler söndürülür. Dolayısıyla burulma yayının seçimi tasarım aşamasında üzerinde özenle durulması gereken bir noktadır [3].

6.3.1Burulma Yay Katsayısının Seçimi İçin Hesaplar

Yayın seçimi için yapılması gereken hesaba geçilmeden önce bazı kabullerin yapılması gerekir. Öncelikle burulma yayı doğrusal titreşim yapan bir yay gibi düşünülebilir.Ayrıca yayın radyal yöndeki hareketi ihmal edilebilir boyutta olduğu için bu hareket doğrusal bir hareket olarak kabul edilebilir. Bu basit kabuller sayesinde burulma yaylarının eşdeğer yay sabiti ( ) basit bir şekilde formülize edilebilir. Basit formülasyon hesaplar açısından kolaylık sağlar. Yayın radyal yönde çizdiği çember yayı bir doğru olarak kabul edildiği için bu doğrunun uzunluğu (x) 6.1 denkleminde gösterilmiştir.

(6.1)
: burulma yayının merkezinin kavrama diski merkezine uzaklığı
θ : yayın radyal yöndeki açısal hareket açısı

Bir tane burulma yayının enerji denklemi doğrusal yayın enerji denklemi gibi denklem 6.2 de yazılmıştır.
(6.2)

6.2 denklemi de 6.3 denkleminde gösterilen burulma yayının enerji denklemine eşitlenirse bir tane burulma yayının yay sabiti formülize edilmiş olur.

(6.3)
: bir tane burulma yayının yay sabiti

Yukarıdaki denklem çözülürse 6.4 denklemideki gibi bulunur.

(6.4).

Burulma yaylarının toplam eşdeğer sabiti ( ) 6.5 denklemindeki gibi bulunur.

(6.5)

Fiat Doblo 1.9 D için tasarlanan kavrama diskinde 4 tane burulma yayı olduğu gözönünde bulundurulursa; 6.5 denklemine gore aşağıdaki gibi bulunur.

Burulma yaylarının doğal frekansı ( ) 6.6 denklemindeki gibi ifade edilir.

(6.6)
: burulma yayıyla beraber döenn kütlelerin atalet momenti.
(boyutsuz özgül frekans) 6.7 denklemindeki gibi bulunur.
(6.7)
: motordan gelen uyarı frekansı

Yukarıdaki denklemlerde bulunan ifadeler 6.7 denkleminde yerine konulursa 6.8 denklemi elde edilir.

(6.8)

Titreşimin sönümlenebilmesi için boyutsuz özgül frekans değerinin ’ den büyük olması gerekmektedir.

Ayrıca yay sabiti ( ) 6.9 denklemindeki gibi ifade edilebilir.
(6.9)
: kayma modülü sayısı
: her iki uçtaki yarım sarımlar dışındaki efektif sarım sayısı
Yay çeliği için = ve 6 olarak alınır [9] [10].

6.3.2 Yay Katsayısının Tayini

Öncelikle şu bilinmelidir ki (kangal çapı), d(tel çapı) ve burulma yayının merkezinin kavrama diski merkezine uzaklığı tasarım için yay katsayısı tayin edilirken konstrüktör açısından değiştirilebilir boyutlardır ve keyfe göre seçilebilir. Eğer seçilip bir yay katsayısı belirlendikten sonra belirlenen yay katsayısı tasarım açısndan sönümleme ve mukavet problemi yaratıyorsa bu değerlerle tekrar değiştirilme yapılıp uygun bir yay katsayısı ve yay boyutu belirlenir. Sağduyu ve mühendislik bilgileri kullanılarak uygun sonuca gidilebilir. Fiat Doblo için tasarlanan mekanik taşıt kavramasında 19 ve 3 olarak alınmıştır.
Seçilen ve sayısı 6.9 denkleminde yerine konulursa 29.9 bulunur.

6.3.3 Titreşim Açısından Kontrol

Titreşim açısından kontrole geçmeden önce aşağıdaki önemli boyutların tayin edilmesi gerekmektedir.

6.3.3.1 Motordan gelen uyarı frekansının tayini

Fiat Doblo içten yanmalı dört zamanlı dört silindirli 1.9 Dizel motoruna sahiptir. Dört zamanlı motorun çalışma prensibine bağlı olarak her silindirde iki turda bir ateşleme olur. Dolayısıyla dört zamanlı ve dört silindirli bir motorda krank mili çıkışında her turda iki tane darbe olur ki bu da tasarım açısından kritik bir değer olan maksimum motor devrininin ( ) ikinci mertebesinde önemli bir harmonik beklenmektedir. Kısım 3.1 e bakarsak motorun maksimum devir sayısının 4750 olduğunu görürüz. Demek ki motordan gelen uyarı frekansı ( ) 9500 olmaktadır.

6.3.3.2 Mesafesinin Tayini

Yay seçiminin ilk aşamasında , 50 olarak alınabilir. Gerekli hesaplar yapıldıktan sonra bu değer titreşim sönümleme açısından bir sorun teşkil ediyorsa bu değerin değiştirilmesi yoluna gidilebilir.

6.3.3.3 İndirgenmiş Eylemsizlik Momentini Tayini

Normalde mekanik taşıt kavraması modeli titreşim problemi açısından lineer olmayan bir model teşkil etmektedir. Fakat hesapların kolaylığı açısından titreşim problemi lineer bir problemmiş gibi incelenebilir. Eşdeğer eylemsizlik momenti bulunurken burulma yayının monte edildiği kavrama diskiyle beraber dönen bütün kütlelerin ayrı ayrı eylemsizlik momenti için ayrık fonksiyonlar tanımlanır. Fakat bu fonksiyonların hepsini hesaba katmak tasarımı çıkmaza sürükleyeceğinden dolayı kabaca 6.10 denklemindeki gibi ifade edilebilir.

(6.10)

Bir taşıtta burulma yayıyla beraber hareket eden parçalar krank mili, volan, kavrama kapağı, baskı plakası, kavarma diski, muylu, şaft, dişli kutusu, diferansiyel, tekerlekler ve aracın kendisidir. Fakat volanın haricindeki parçaların eylemsizlik momentleri volanın eylemsizlşik momenti yanında ihmal edilebilir boyutlarda olduğu için hesaba katılmaz. O zaman olarak alınabilir.

1900 ağırlığındaki Fiat Doblo için ’dir.

Bir burulma yayının belirli genlikteki bir titreşimi söünmleyebilmesi için boyutsuz özgül frekansın değerinden büyük olması gerekmektedir.

6.8 denkleminde tayin edilen değerler yerine konulduktan sonra boyutsuz özgül frekansın ’ den büyük olduğu bulunur. O zaman seçilen değerlerin titreşinm sönümleme problemi açısından bir sorun teşkil etmediği görülür. Fakat bu yay malzemesinin maksimum motor momentinden kaynaklanan zorlanmaya karşı mukavim olması gerekmektedir. Dolayısıyla mukavemet açısından da bu yayın kontrol edilerek uygun malzeme seçilmesi yoluna gidilmelidir[9].

6.3.3.4 Yay Malzemesinin Seçimi ve Mukavemet Kontrolü

Mukavemet açısından kontrol için yapılması gerekan hesaplara geçilmeden önce bir malzeme seçilmesi gerekir. Daha sonra meydana gelen zorlanma hesaplanarak seçilen malzemenin bu zorlanmaya karşı dayanıp dayanmadığı saptanabilir. Eğer seçilen yay malzemesi mukavemet açısından sorun teşkil ediyorsa yay malzemesini değiştirme yoluna gidilmelidir. Fiat Doblo için tasarlanan mekanik taşıt kavraması için yay malzemesi olarak 66Si7 seçilmiştir. Tablo 6.2’ ye göre 66Si7 malzemesinin kopma dayanımı
σK =1400 ’dir.

Tablo 6.2 Yay Çeliklerinin Mekanik Özellikleri

Buna göre emniyet gerilmesi σK (6.11)

’dir.

: emniyet kayma gerilmesi

Burulma yayları motordan gelen döndürme momentinin etkisiyle burulmaya zorlanmaktadır.Dolayısıyla yayın kesitinde kayma gerilmeleri oluşmaktadır. Öyleyse burulma yaylarının bu zorlanmaya karşı dayanıklı olabilmesi için denklem 6.12’ deki eşitsizlik sağlanmalıdır.

(6.12) [3]
: düzeltme faktörü
: maksimum motor momenti
: kangal çapı
: tel çapı
burulma yayının merkezinin kavrama diski merkezine uzaklığı

Burada dikkat edilmesi gereken bir husus vardır . Eğer burulma yayları doğrusal olarak dizilmiş olsalardı.Tek bir yayın kontrolü yapılırken yaylara gelen kuvvetin dörde bölünmesi gerekirdi. Fakat bu yaylar kavrama diski üzerinde sanki bir çemberin etrafında dizilmiş gibi oldukları için motor momenti dolayısıyla oluşan çevresel kuvvet her yaya eşit olarak dağılmaktadır. Dolayısıyla yaylara gelen zorlama kuvvetinin yay adedine bölünmesi gerekmemektedir.

Yukarıdaki formülde (düzeltme faktörü) oranına göre Şekil 6.7’ den okunur. Bu tasarım için = 6.30 ‘tür. .Dolayısıyla Şekil 6.7’ ye göre 1.2.’dir. Taşıtın maksimum motor momenti Kısım 3.1’e bakılarak 118 olduğu görülür.

Tayin edilen değerler 6.12 nolu denklemde yerine konulursa.. bulunur. Bu değer ’ten küçük olduğu için malzeme motorun maksimum momentinden kaynaklanan zorlanmaya karşı dayanıklı olup tasarım için uygun bir malzemedir

Şekil 6.7 Gerilme Düzeltme Faktörü Diyagramı

6.4 Balata Takımının Komple Modellenmesi

Balata takımının önemli parçaları hakkında önceki bölümlerde bahsedildi. Aşağıda balata takımının komple model resimleri gözükmektedir.

Şekil 6.8 Komple Balata Takımı Kesit Resmi

Şekil 6.9 Komple Balata Takımı Montaj Resmi

Yorum yazın