Karadeniz Teknik Üniversitesi Orman Fakültesi Orman ...

MAKİNA BİLGİSİ

1

Karadeniz Teknik Üniversitesi Orman Fakültesi Orman Endüstri Mühendisliği Bölümü

MAKİNA BİLGİSİ 2


ÖNSÖZ “5531 Sayılı Orman Mühendisliği, Orman Endüstri Mühendisliği ve Ağaç İşleri Endüstri Mühendisliği Hakkında Kanun”da Orman Endüstri Mühendisliğinin faaliyet konuları (FK) aşağıdaki gibi tanımlanmıştır:

1) Odun hammaddesinin yarma, kesme, soyma, biçme, şekil değiştirme işlemlerini yapmak. 2) Odun hammaddesini yongalayarak veya liflere ayırarak ve yapıştırıcı maddeler kullanarak ya

da kullanmadan presleme, buharlama, kurutma ve emprenye etme gibi işlemlerle yapısını değiştirmeden veya fiziksel ve kimyasal yollarla değiştirerek işlemek.

3) Kereste, ağaç kaplama levha, kağıt, selüloz ve benzeri yarı mamullerini üreten ve bunları kullanan, orman ürünleri fabrikalarında, ahşap olmak kaydıyla mobilya ile sabit ve hareketli mobilyalar, doğramalar, kapı, pencere, yer döşemeleri, ahşap yapılar ve elemanların üretim faaliyetlerini yapmak.

4) Odun dışı orman ürünlerini işleyen tesislerde; kalite kontrol, maliyet hesaplama, stok kontrolü ve tasarım faaliyetleri yapmak.

Bölüm program çıktısında, Orman Endüstri Mühendisliği mezunlarına verilen eğitimle aşağıdaki eğitim amaçlarına (EA) ulaşılmasının hedeflendiği belirtilmektedir:

1) Temel bilim ve mühendislik ile odun ve kağıt bilimi ve teknolojisi konularında yeterli bilgiye sahip olurlar.

2) Orman endüstrisi alanında günümüzün modern endüstriyel gelişimine paralel ortaya çıkan yeni teknolojileri tanıyan, kavrayan ve farklı ürünler geliştirebilen mühendisler olurlar.

3) Üretim ve hizmet sektörlerinde, kamu ve/veya özel kurum ve kuruluşlarda çeşitli kademelerde görev alırlar.

4) Orman endüstrisi alanında; araştırma – geliştirme, sertifikalandırma, standardizasyon, hammadde tedariki, ve satın alma, üretim planlama, kalite kontrol, maliyet hesaplama, stok kontrolü, pazarlama, tasarım ve danışmanlık faaliyetleri yürütebilirler.

Ayrıca, Orman Endüstri Mühendisliği mezunlarının, eğitim amaçlarına aşağıdaki öğrenme çıktıları (kazanımlar) ile ulaşılabileceği ifade edilmektedir:

1) Matematik, fen ve mühendislik bilgilerini uygulama becerisi kazanabilmelidir. 2) Proje tasarlayıp yürütebilme ve sonuçları analiz edip yorumlama becerisi kazanabilmelidir. 3) Orman Endüstri Mühendisliğinin üretmekle yükümlü olduğu bir projeyi diğer mühendislik

disiplinlerinin gereksinimlerini karşılayacak biçimde tasarlama becerisi kazanabilmelidir. 4) Çok disiplinli takım çalışması yürütme yeteneği kazanabilmelidir. 5) Ülkenin aranan endüstri mühendisliği alanıyla ilgili sorunlarına; küresel ve toplumsal

çerçevede sağlık, güvenlik ve çevre koşullarını da dikkate alarak çözüm üretebilmelidir. 6) Mesleki ve etik sorumlulukları kavrama bilinci kazanabilmelidir. 7) Etkin yazılı ve sözlü iletişim becerisi kazanabilmelidir. 8) Orman Endüstri Mühendisliği çözümlerini küresel ve toplumsal boyutlarda etkilenim ve

anlama yetkinliği gösterebilmelidir. 9) Yaşam boyu öğrenmenin gerekliliğini kavrayabilmeli ve bilgilerin güncelliğini sağlayacak

yöntemleri kullanabilmelidir. 10) Orman Endüstri Mühendisliği uygulamaları için gerekli olan teknikleri, yetenekleri ve modern

araçlar kullanma becerisine sahip olabilmelidir. 11) Bilgi teknolojilerini etkin kullanma becerisine sahip olabilmelidir. 12) İşletmecilik, kalite, pazarlama, yönetim ve organizasyon bilgi ve becerilerine sahip

olabilmelidir.

Orman endüstri mühendisine tasarım ve geliştirme görevi yüklenirken, aynı zamanda diğer disiplinlerle de ilişkileri tanımlanmıştır. Diğer disiplinlerden çoğu zaman birlikte görev yapacağı ve özellikle; makina ve elektrik mühendisleri ile iletişim ve işbirliği önemli bir olgu olarak değerlendirilmektedir.



Orman Endüstri Mühendisliğinin 5531 sayılı kanunda belirtilen görevlerini yürütebilmesi amacıyla bölüm program çıktılarında da belirtilen eğitim gereklerine bakıldığında, programda temel mühendislik bilimlerinin yer alması gerektiği anlaşılmaktadır. Mühendislik eğitiminde temel mühendislik grubunda yer alan dersler şunlardır: Teknik Resim, Diferansiyel Denklemler, Statik, Dinamik, Mukavemet, Malzeme, Termodinamik, Akışkanlar Mekaniği, Kontrol Sistemleri, Elektrik Bilgisi vb.

Orman Endüstri Mühendisliği müfredatında temel mühendislik dersleri kapsamında; Teknik Resim (Bilgisayar Destekli Mühendislik Çizimi), Teknik Fizik (Termodinamik, Isı Transferi, Akışkanlar Mekaniği), Malzeme Bilgisi, Makina Bilgisi dersleri yer almaktadır.

Makina Bilgisi dersi içeriği; standartlar ve spesifikasyonlar, üretim teknolojisi, enerji kaynakları, tasarım ve malzeme bilimi, makina elemanları (bağlama elemanları; kaynak, yapıştırma, lehimleme, perçinler, somun-cıvata, kamalar, pim ve pernolar, hareket iletim elemanları; miller, mil-göbek bağlantıları, yataklar, kavramalar, kasnak-kayış düzenleri, dişli çarklar), basit mukavemet halleri ile kaldırma ve taşıma makinaları, buhar kazanları, vantilatörler, kompresörler, hidrolik pres ve su pompaları gibi makinaların çalışma ilkelerini ve bu ilkelere ilişkin hesaplamaları kapsamaktadır. Bu özelliği ile dersin öncelikleri; matematik, fizik, teknik resim, malzeme bilgisi, teknik fizik vb. konulardır.

Makina Bilgisi eğitimi ile öğrenciler; makina bilgisi ve teorisi konusunda genel terminolojiyi öğrenir, sorunlarını tanımlar, ön çözümler üretir, son çözümler için ilgili disiplinlerle iletişim ve işbirliği kurar.

Shaw’ın iki sözü:

Eğer yürüdüğün yolda engeller yoksa o yol seni bir yere götürmez. Siz var olan şeyleri görür ve şöyle dersiniz: Neden? Oysa ben olmayan şeyleri hayal eder ve

derim ki: Neden olmasın? George Bernard Shaw

Mühendis, sorumluluk sahibi ve sorun çözendir. Sorumluluk almanın ve sorun çözmenin yolu; görev alanı ile ilgili bilgiyi edinme ve kullanma konusunda istekli olmak, çaba harcamaktan geçer.

Yenilenen Orman Endüstri Mühendisliği Bölümü müfredat programında Makina Bilgisi dersi 2015-2016 bahar yarıyılından itibaren 3 saat olarak uygulanmaya başlanmıştır. Dersin içeriği de yeni gelişmelere ve düzenlemelere bağlı olarak güncellenmiştir.

Ders notunun bu alanda ilgilenenlere ve öğrencilere yararlı olmasını dilerim. Saygılarımla.

Trabzon 2015 Yrd.Doç.Dr. Kemal ÜÇÜNCÜ



İÇİNDEKİLER

BÖLÜM I TEMEL KAVRAMLAR

1. MAKİNA İLE İLGİLİ TEMEL KAVRAMLAR 1.1. MAKİNANIN TANIMI VE ÖZELLİKLERİ 1.2. MAKİNANIN VERİMİ 1.3. MAKİNALARIN SINIFLANDIRILMASI 1.4. MAKİNA ELEMANLARI 1.4.1. Makina Elemanlarının Sınıflandırılması 1.4.1.1. Bağlama Elemanları 1.4.1.2. Hareket İletim Elemanları 1.4.2. Makinaların Bellibaşlı Elemanları 1.4.2.1. Gövde 1.4.2.2. Tabla 1.4.2.3. Siper 1.4.2.4. Kızak 1.4.2.5. Koruyucu Kapak 1.4.2.6. Kolon (sütun) 1.4.2.7. Konsol 1.4.2.8. Mandal 1.4.2.9. Pedal 1.4.2.10. Bağlama düzeni 1.4.2.11. Sevk Düzeni 1.4.2.12. Ayar Düzeni 1.4.2.13. Kesici 1.4.2.14. Mil 1.4.2.15. Yatak 1.4.2.16. Yastık 1.4.2.17. Kasnak 1.4.2.18. Kayış 1.4.2.19. Dişli 1.4.2.20. Kavrama 1.4.2.21. Bilezik 1.4.2.22. Conta ve Salmastra 2. STANDARTLAR VE SPESİFİKASYONLAR 2.1. STANDART VE STANDARTLAŞTIRMA 2.2. STANDARTLAŞTIRMANIN AMAÇLARI VE UYGULAMA ALANLARI 2.3. STANDART TİPLERİ 2.4. STANDART SAYI DİZİLERİ 2.5. SPESİFİKASYON 3. ÜRETİM TEKNOLOJİSİ 3.1. TANIM VE SINIFLANDIRMA 3.2. BİLGİSAYARLA TÜMLEŞİK ÜRETİM 3.3. BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM 3.4. BİLGİSAYAR DESTEKLİ ÜRETİM 3.5. HÜCRESEL ÜRETİM SİSTEMLERİ VE GRUP TEKNOLOJİSİ 3.6. ESNEK ÜRETİM SİSTEMLERİ 3.7. ROBOTLAR 3.8. NC VE CNC TEZGAHLARI



3.9. ENDÜSTRİYEL OTOMASYON 4. ENERJİ VE ENERJİ KAYNAKLARI 4.1. ENERJİNİN TANIMI VE ÇEŞİTLERİ 4.2. ENERJİ KAYNAKLARININ TANIMI VE ÇEŞİTLERİ 4.2.1. Yenilenemez Enerji Kaynakları 4.2.1.1. Fosil Yakıtlar 4.2.1.2. Nükleer Enerji 4.2.2. Yenilenebilir Enerji Kaynakları 4.2.2.1. Su Enerjisi 4.2.2.2. Rüzgar Enerjisi 4.2.2.3. Güneş Enerjisi 4.2.2.4. Dalga ve Gelgit Enerjisi 4.2.2.5. Biyo (Organik) Yakıt 4.2.2.6. Jeotermal Enerji 4.2.2.7. Hidrojen Enerjisi 4.2.2.8. Okyanus Enerjisi 4.2.3. Enerji Üretimi ve Tüketimi 4.2.4. Enerji Tasarrufu ve Verimliliği 4.2.5. Enerji Kirliliği ve Küresel Isınma 5. TASARIM VE MALZEME BİLİMİ 5.1. TASARIM VE KONSTRÜKSİYON 5.2. TASARIM MALZEMELERİNİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ 6. BASİT MUKAVEMET HALLERİ 6.1. MUKAVEMET KAVRAMI 6.2. EMNİYET GERİLMESİ 6.3. BOYUTLANDIRMA PROBLEMLERİ 6.4. MUKAVEMET HESAPLARINDA TASARIM AŞAMALARI 6.5. MUKAVEMET HESAPLARI 6.5.1. Çekme Gerilmesi 6.5.2. Kesme (makaslama) Gerilmesi 6.5.3. Basma Gerilmesi 6.5.4. Eğilme Gerilmesi 6.5.5. Burulma Gerilmesi 6.5.6. Eşdeğer Gerilme (Eğilme + Burulma)

BÖLÜM II BAĞLAMA ELEMANLARI

7. KAYNAK BAĞLANTILARI 7.1. KAYNAK TANIMI VE ÇEŞİTLERİ 7.2. KAYNAK BAĞLANTILARININ ÖZELLİKLERİ 7.3. KAYNAK USULLERİ 7.3.1. Gaz Ergitme Kaynağı 7.3.2. Elektrik Ark Kaynağı 7.3.2.1. Açık Ark Kaynağı 7.3.3. Kapalı Ark Kaynağı 7.4. KAYNAK BAĞLANTI DAYANIMINI ETKİLEYEN FAKTÖRLER 7.5. KAYNAK BAĞLANTILARININ KONTROLÜ



7.6. KAYNAKLI KONSTRÜKSİYON MALZEMELERİ 8. LEHİM BAĞLANTILARI 9. YAPIŞTIRMA BAĞLANTILARI 10. PERÇİN BAĞLANTILARI 10.1. TANIM VE SINIFLANDIRMA 10.2. PERÇİNLEME 10.3. PERÇİN DİKİŞ ŞEKİLLERİ 10.4. PERÇİN MALZEMELERİ 10.5. PERÇİNLERİN BOYUTLANDIRILMASI 10.5.1. Çekme Gerilmesi 10.5.2. Ezme Gerilmesi 10.5.3. Perçin Sacının Yırtılması 11. CIVATA – SOMUN BAĞLANTILARI 11.1. TANIM VE KULLANIM YERLERİ 11.2. VİDA PROFİLLERİ 11.3. CIVATA VE SOMUN ÇEŞİTLERİ 11.4. CIVATA VE SOMUN BAĞLANTILARININ YAPILMASI 11.5. CIVATA SOMUN MALZEMELERİ 11.6. CIVATALARIN BOYUTLANDIRILMASI

BÖLÜM III HAREKET İLETİM ELEMANLARI

12. MİLLER VE AKSLAR 12.1. TANIM VE SINIFLANDIRMA 12.2. MİL MALZEMELERİ 12.3. MİLLERİN MUKAVEMET HESABI 12.3.1. Millerin Burulmaya Zorlanması 12.3.2. Millerin Eğilmeye Zorlanması 13. KAMALAR 13.1. ENİNE KAMALAR 13.2. BOYUNA KAMALAR 13.3. UYGU KAMALARI 13.4. UYGU KAMALARININ HESAPLANMASI 14. PİM VE PERNOLAR 14.1. PİMLER 14.2. PERNOLAR 14.3. PİM-PERNO MALZEMELERİ 14.3.1. Pim Malzemeleri 14.3.2. Perno Malzemeleri 14.4. PERNO HESABI 14.4.1. Yüzey Basıncı ve Ezilme 14.4.2. Eğilme 14.4.3. Kesilme 15. YAYLAR 15.1. TANIM VE SINIFLANDIRMA 15.2. YAY KARAKTERİSTİKLERİ 15.3. YAY SİSTEMLERİ 15.4. YAY MALZEMELERİ 16. MİL – GÖBEK BAĞLANTILARI 16.1. TANIM VE SINIFLANDIRMA 16.2. KAMALI MİL-GÖBEK BAĞLANTILARI



16.3. KONİK GEÇMELER 16.4. SIKMA GEÇMELER 16.5. SIKI GEÇMELER 16.6. PİM BAĞLANTILARI 16.7. PERNO BAĞLANTILARI 17. YATAKLAR 17.1. TANIM VE SINIFLANDIRMA 17.2. KAYMALI YATAKLAR 17.3. YUVARLANMALI (RULMANLI) YATAKLAR 17.3.1. Tanım ve Sınıflandırma 17.3.2. Rulmanlı Yatakların Özellikleri 17.3.3. Rulmanlı Yatakların Sakıncaları 17.4. YATAKLARDA SÜRTÜNME VE YATAKLARIN YAĞLANMASI 17.5. YATAK MALZEMELERİ 17.5.1. Rulmanlı Yatak Malzemeleri 17.5.2. Kaymalı Yatak Malzemeleri 17.6. YAĞLAR VE YAĞLAMA 17.6.1. Tanım ve Sınıflandırma 17.6.2. Yağlamanın Faydaları 17.6.3. Yağların Görevleri 17.6.4. Yağ Çeşitleri 17.6.5. Viskozite 17.6.6. Yağlama Sistemleri 17.6.6.1. Elle Yağlama 17.6.6.2. Otomatik Yağlama 17.6.6.3. Basınçlı Yağlama 18. KAVRAMALAR 18.1. TANIM VE SINIFLANDIRMA 18.2. RİJİT KAVRAMALAR 18.2.1. Bilezikli kavramalar 18.2.2. Manşonlu Kavrama 18.2.3. Flanşlı Kavrama 18.2.4. Sellers Kavraması 18.3. OYNAK KAVRAMALAR 18.3.1. Genleşmeli Kavrama 18.3.2. Elastik Kavramalar 18.3.3. Kardan Kavraması 18.3.4. Oldham Kavraması 18.4. ÇÖZÜLEBİLİR KAVRAMALAR 18.4.1. Dişli Kavrama 18.4.2. Lamelli Kavrama 18.4.3. Sürtünmeli Kavrama 18.4.4. Emniyet Kavraması 18.4.5. Hidrolik Kavrama 18.4.6. Otomatik Kavrama 19. KASNAK – KAYIŞ DÜZENLERİ 19.1. TANIM VE SINIFLANDIRMA 19.2. KASNAKLAR 19.2.1. Tanım ve Sınıflandırma 19.2.2. Güç ve Hareket Kasnakları



19.2.2.1. Düz Kasnaklar 19.2.2.2. Kademeli Kasnaklar 19.2.2.3. Konik Kasnaklar 19.2.3. Kılavuz Kasnaklar 19.2.4. Gergi Kasnakları 19.3. KASNAKLARDA ÇAP VE DÖNÜŞÜM ORANLARI 19.4. KAYIŞLAR 19.4.1. Tanım ve Sınıflandırma 19.4.2. Düz Kayışlar 19.4.3. Trapez (V) kayışlar 19.4.4. Yuvarlak Kayışlar 19.4.5. Dişli Kayışlar 19.4.6. Mafsallı Kayışlar 20. ZİNCİRLER VE ZİNCİR DİŞLİÇARKLARI 21. DİŞLİ ÇARK SİSTEMLERİ 21.1. TANIM VE SINIFLANDIRMA 21.1.1. Düz Dişli Çarklar 21.1.2. Helisel Dişli Çarklar 21.1.3. Konik Dişli Çarklar 21.1.4. Sonsuz Vida ve Dişli Çarkı 21.1.5. Kremayer ve Dişli Çarkı 21.2. REDÜKTÖRLER 21.3. DİŞLİ ÇARKLARDA HIZ VE BOYUTLAR

BÖLÜM IV İŞ MAKİNALARI

22. KALDIRMA VE TAŞIMA MAKİNALARI 22.1. MALZEME TAŞIMA KAVRAMI 22.2. MALZEMELERİN SINIFLANDIRILMASI 22.3. KALDIRMA VE TAŞIMA MAKİNALARININ SINIFLANDIRILMASI 22.4. KALDIRMA VE TAŞIMA MAKİNALARININ GÖREVLERİ 22.5. KALDIRMA MAKİNALARININ ELEMANLARI VE TERTİBATLARI 22.5.1. Halatlar 22.5.2. Zincirler 22.5.3. Makaralar ve Palangalar 22.5.3.1. Makaralar 22.5.3.2. Palangalar 22.5.4. Kancalar 22.5.5. Tamburlar 22.5.6. Akslar 22.5.7. Kepçeler 22.5.8. Frenler 22.5.9. Kilitler 22.5.10. Tekerlek ve Raylar 22.5.11. Motorlar 22.5.12. Krikolar 22.5.13. Çıkrıklar 22.6. VİNÇLER 22.7. KRENLER 22.7.1. Köprülü Krenler 22.7.2. Kollu Krenler



22.8. KONVEYÖRLER 22.8.1. Kaymalı Konveyörler 22.8.2. Bantlı Konveyörler 22.8.3. Zincirli Konveyörler 22.8.4. Pnömatik Konveyörler 22.8.5. Helisel Konveyörler 22.8.6. Titreşimli Konveyörler 22.9. ELEVATÖRLER 22.9.1. Kovalı Elevatörler 22.9.2. Pnömatik Elevatörler 22.9.3. Zincirli Elevatörler 22.9.4. Archimedes Burgulu Elevatörler 22.10. ASANSÖRLER 22.11. FORKLİFTLER 22.12. İNSAN GÜCÜ 22.13. OTOMATİK KONTROLLÜ ARAÇ SİSTEMLERİ 22.14. OTOMATİK DEPOLAMA VE BULUP GETİRME SİSTEMLERİ 22.15. ÇEKMELİK VE PALETLER 23. KOMPRESÖRLER 23.1. TANIM VE SINIFLANDIRMA 23.2. PİSTONLU KOMPRESÖRLER 23.3. TURBO (SANTRİFÜJ) KOMPRESÖRLER 23.4. VİDALI KOMPRESÖRLER 23.5. PALETLİ KOMPRESÖRLER 24. VANTİLATÖRLER 24.1. VATİLATÖR TANIMI VE SINIFLANDIRMA 24.2. SANTRİFÜJ VANTİLATÖRLER 24.3. HELİKOİDAL VANTİLATÖRLER 24.4. EKSENEL VANTİLATÖRLER 24.5. VANTİLATÖR KANUNLARI 24.6. VANTİLATÖRLERİN TERSİNİRLİK ÖZELLİĞİ 24.7. GÜRÜLTÜ VE TİTREŞİMİN YALITIMI 24.8. VANTİLATÖR SEÇİMİ 25. HİDROLİK PRES 26. SU POMPALARI 26.1. SU MAKİNALARI TANIMI VE SINIFLANDIRMA 26.2. SU POMPALARI TANIMI VE SINIFLANDIRMA 26.3. HACİMSEL POMPALAR 26.3.1. Pistonlu Pompalar 26.3.2. Dişli Pompalar 26.3.3. Paletli Pompalar 26.3.4. Diyaframlı Pompalar 26.4. SANTRİFÜJ POMPALAR 26.5. SANTRİFÜJ POMPALARIN KARAKTERİSTİK DEĞERLERİ

BÖLÜM V ISI MAKİNALARI

27. MOTORLALAR 27.1. TEMEL KAVRAMLAR 27.2. DÖRT ZAMANLI MOTORLAR 27.3. İKİ ZAMANLI MOTORLAR



27.4. OTTO (BENZİN) MOTORLARI 27.5. DİZEL (DİESEL) MOTORLAR 27.6. SİLİNDİR DİZİLİŞLERİNE GÖRE MOTOR TİPLERİ 27.7. MOTOR ELEMANLARI 27.7.1. Motor Sabit Elemanları 27.7.2. Motorun Hareketli Elemanları 27.7.3. Yakıt Donanımı 27.7.3.1. Otto Motorlarında Yakıt Donanımı 27.7.3.2. Diesel Motorlarında Yakıt Donanımı 27.7.4. Elektrik Donanımı 27.7.5. Yağlama Sistemi 27.7.6. Soğutma Sistemi 27.7.7. Vuruntu 27.7.7.1. Otto Motorlarında Vuruntu 27.7.7.2. Diesel Motorlarında Vuruntu 27.7.8. MOTORLARDA GÜÇ HESABI 27.7.9. MOTOR SEÇİMİ 28. BUHAR KAZANLARI 28.1. TANIM VE SINIFLANDIRMA 28.2. SU BUHARI 28.3. ALEV BORULU KAZANLAR 28.4. DUMAN BORULU KAZANLAR 28.5. SU BORULU KAZANLAR 28.6. ÖZEL KAZANLAR 28.7. BUHAR KAZANLARI YARDIMCI ELEMANLARI 28.8. BUHAR KAZANLARI ISIL HESAPLARI 28.9. YAKACAK OCAKLARI 28.10. KAZAN BESLEME SUYU 29. ISI POMPASI 29.1. TANIM VE SINIFLANDIRMA 29.2. MEKANİK ISI POMPASI 29.3. TERMİK ISI POMPALARI 29.3.1. Absorpsiyonlu ısı pompası 29.3.2. Adsorpsiyonlu ısı pompası 29.4. ISI POMPASI ELEMANLARI 29.4.1. Kompresör 29.4.2. Yoğuşturucular (Kondanserler) 29.4.3. Buharlaştırıcılar (Evporatörler) 29.4.4. Genleşme Valfı 29.5. YARDIMCI KONROL ELEMANLARI 29.5.1. Manometre 29.5.2. Termometre 29.5.3. Alçak ve Yüksek Basınç Preosastatı 29.5.4. Diferansiyel Yağ Basıncı Preosastatı 29.5.5. Yağ Ayırıcı 29.5.6. Sıvı Tankı 29.5.7. Kurutucu Filtre 29.5.8. Gözetleme Camı 29.5.9. Çek Valf 29.5.10. Selenoid Valfler



29.5.11. İşletme Termostatı 29.5.12. Akümülatör 29.5.13. Basınç Düşürücü Vanalar 29.5.14. Basınç Regülatörleri 29.5.15. Isı Eşanjörleri 29.5.16. Susturucular 29.5.17. Dört Yollu Vana 29.6. ISI POMPASI SİSTEMLERİ 29.6.1. Hava / Su Isı Pompası Sistemleri 29.6.2. Yeraltı Suyu Isı Pompası Sistemleri 29.6.3. Toprak Kaynaklı Isı Pompası Sistemleri 29.6.3.1. Yatay Sistem 29.6.3.2. Dikey sistem 29.7. TERMODİNAMİK ÇEVRİM 29.8. SOĞUTUCU AKIŞKANLAR 30. EKLER KAYNAKLAR



BÖLÜM I TEMEL KAVRAMLAR

1. MAKİNA İLE İLGİLİ TEMEL KAVRAMLAR 1.1. MAKİNANIN TANIMI VE ÖZELLİKLERİ Herhangi bir enerjiyi başka bir enerji biçimine dönüştüren veya enerji harcayarak iş yapan düzeneklere makina denir.

Makinalar belirli bir işin gerçekleştirilmesinde ya da fiziksel bir işlevin yerine getirilmesinde insan ya da hayvan gücüne yardımcı olmak veya tamamen onların yerini almak üzere geliştirilmişlerdir. Bu özelliği ile makinayı aşağıdaki gibi tanımlamak mümkündür; Kuvvet tesirlerinden yararlanarak belirli bir işi düzgün ve aynı özellikte yapacak şekilde düzenlenmiş aygıtlara makina denir.

Bu tanımlamaya göre makina aşağıdaki özelliklere sahip olmalıdır:

1) Makina, çalıştırılması için işçi emeğinden en çok tasarruf sağlayacak en basit yapıda olmalı ve işletme tekniği niteliksiz işçiler tarafından bile kolayca kavranabilmelidir.

2) Makina, özellikle seri üretime uygun, belli işlemleri yapacak biçimde geliştirilmiş olmalıdır. Bir makinanın çok farklı işlemleri yapacak şekilde düzenlenmesi, ayarlamada zaman kaybı ve çalışmada iş güvensizliği gibi sakıncalar doğurur. Bununla birlikte, farklı işlemleri yapacak özellikteki makinalara da (genel amaçlı makinalar) ihtiyaç duyulmakta ve bu tip makinalar da yaygınca kullanılmaktadır.

3) Makina, işlemleri kendi kendine otomatik olarak yapacak biçimde geliştirilmiş olmalıdır. Bu durum, zaman ve insan gücü tasarrufu bakımından önem taşır.

4) Makinanın “düzgün ve aynı özellikte” iş yapabilmesi, yani seri üretimde işlenen ilk parça ile son parçanın şekil ve ölçü yönünden birbirinin aynı olması için ayar düzenlerinin ayarlı ve sağlam bağlantılı olması, kesicilerin uygun nitelik taşıması gerekir.

Makinanın kökeni: Makinalar, canlı organlarına benzetimle tasarlanmış düzeneklerdir. Canlılar, makinalar için orijinal modellerdir.

Makinanın geliştirilmesi: Makinaların geliştirilip mükemmelleştirilmesi, iki ayrı sahada kaydedilen gelişmelerle yakından ilgilidir; Bunlardan biri “malzeme”, diğeri de enerji”dir. Malzeme sahasında demir, enerji sahasında ise kömür bir zamanlar başlıca kaynak iken, daha sonra çeşitli alaşımlar ve enerji kaynakları bulundu.

1.2. MAKİNANIN VERİMİ Verim, bir sistemin çıktısının girdisine oranıdır.

η = Ç (1.1)

Makine için çıktı yaptığı iş, girdi ise makinanın harcadığı enejidir.



Makinanın yaptığı işin (W) harcadığı enerjiye (E) oranına makinanın verimi (η) denir, (1.2) nolu eşitlikle ifade edilir.

η = (1.2)

Makina bünyesindeki hareketli yüzeyler arasında her zaman mevcut olan sürtünme kuvvetleri sebebiyle, makinalardan elde edilen enerji veya iş, daima makinaya verilen enerjiden daha azdır. Bu nedenle makinanın verimi 0 – 1 arasında değerler alır.

1.3. MAKİNALARIN SINIFLANDIRILMASI Makinalar, “gördükleri işe” ve “uzmanlaşmaya ve farklılaşmaya” göre iki gruba ayrılır.

Şekil 1.1. Makinaların sınıflandırılması

Şekil 1.2. Kuvvet ve iş makinası bağlantısı

Makinalar, “gördükleri işe” göre iki gruba ayrılırlar; 1) Kuvvet makinaları (birincil/devindirici makinalar)

2) İş makinaları (ikincil/işlemci makinalar)



Doğal kaynaklardan veya yapay yollardan elde edilen kuvveti mekanik enerjiye dönüştürmek suretiyle iş makinaları için dönme veya gidip-gelme hareketi sağlayan makinalara kuvvet makinaları denir.

Kuvvet makinalarında tahrik kuvvetleri: Su, su buharı, güneş, rüzgar, yakıt veya elektrik enerjisinden sağlanır.

Kuvvet makinaları çeşitleri: Su türbinleri, hava motorları, ısı makinaları, hidrolik ve pnömatik motorlar, elektrik motorları, nükleer motorlar kuvvet makinalarıdır.

Kuvvet makinalarından sağlanan dönme hareketini değişik iletim sistemlerinden geçirerek iş üreten makinalara iş makinaları denir. İş makinaları kuvvet makinaları ile birlikte kullanılır.

İş makinaları çeşitleri: Takım tezgahları, pompalar, hidrolik ve pnömatik makinalar, kompresörler, vantilatörler, kaldırma ve taşıma makinaları, bilgisayarlar iş makinalarıdır. Makinalar, üretimin “uzmanlaşmaya veya farklılaşmaya” yönelmesine bağlı olarak iki gruba ayrılırlar;

1) Özel amaçlı makinalar

2) Genel amaçlı makinalar Özel amaçlı makinaların en önemli üstünlüğü, üretim miktarının uygun olması durumunda düşük maliyetle çalışabilmesi ve ürün kalitesinin yüksek olmasıdır. Genellikle belirli işler ve tesisler için özel olarak imal edilirler. Bu sebeple çok çeşitlilik gösterirler. Her üretim dalının özel ihtiyaçlarına uygun türleri vardır. Otomasyona dayalı yığın üretiminde genellikle özel amaçlı makinalar kullanılır. İş akışı yönünden özel amaçlı makinalarla taşıma araçları arasında uyumun sağlanmasına otomasyon denir. Diğer bir ifade ile otomasyon, özel amaçlı makinalarla taşıma araçlarının birlikte programlanıp denetlenmesidir. Genel amaçlı makinaların en önemli üstünlüğü ise esnekliğidir. Çeşitli görevleri, hiçbirini aksatmadan yerine getirebilirler. Ürünün yapılış özelliklerindeki değişikliklere kolayca uyum sağlayabilirler. Genel olarak kuruluş, işletme ve bakım masrafları düşüktür. 1.4. MAKİNA ELEMANLARI 1.4.1. Makina Elemanlarının Sınıflandırılması Makinalar çeşitli parçaların birleşmesinden meydana gelir. Her makinada benzer özelliklerden dolayı gruplara ayırabileceğimiz elemanlar vardır. Makina elemanlarının ana konuları, bağlama elemanları, taşıma elemanları, destek elemanları, enerji biriktirme elemanları, irtibat elemanları, güç ve hareket iletim elemanlarıdır. Makina elemanları aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir.



Şekil 1.3. Makina elemanlarının sınıflandırılması

1.4.1.1. Bağlama Elemanları Makina elemanlarının önemli bir grubunu oluşturan bağlama elemanları da birbirine benzer özellik gösteren elemanlar grubudur. Bağlama elemanları, iki veya daha çok elemanı birbirine veya makinaları temele bağlayan elemanlardır. Bağlama elemanları iki veya daha fazla sayıda makina parçalarının birleştirilmesi amacıyla, geniş ölçüde standartlaştırılmış olup, büyük seriler halinde imal edilirler. Böylece eskiyen parça aynısı ile hem kısa süre içerisinde değiştirilebilmekte ve hem de üretim maliyetlerinde azalma sağlanmaktadır. Bunlara kaynak, lehim, yapıştırma, perçin, civata, pim, perno, kama, mil-göbek, sıkı geçme bağlantıları örnek olarak verilebilir. Bu elemanların dayanımları, kullanım şekilleri ve maliyetleri birbirinden farklıdır. Kullanılacağı yere göre ve kullanım amacına bağlı olarak istenilen bağlama elemanı seçilir. Kaynak, lehim ve perçin gibi bazı bağlama elemanları kullanıldıktan sonra sökülüp bir daha kullanılamazlar. Ama cıvata gibi bazı bağlama elemanları takılıp sökülüp tekrar tekrar kullanılabilirler. Bağlantılar “sökülme durumları”na göre iki gruba ayrılır; sökülebilen bağlantılar, sökülemeyen bağlantılar.

1) Sökülebilen bağlama elemanları Bağlanan parçalarda ve bağlama elemanında hiçbir hasar olmadan sökülüp takılabilirler. Bağlama elemanı söküldüğü zaman bağlantı sona erer, ancak bağlantı sisteminde herhangi bir bozulma olmaz (cıvata, kama, pim, perno).

2) Sökülemeyen bağlama elemanları Parça ve bağlantı bölgesi ancak bozularak bağlantı sökülebilir ve bağlantının tekrar yapılması mümkün olmaz (kaynak, lehim, yapıştırma, perçin).



Şekil 1.4. Sökülme durumlarına göre bağlama elemanlarının sınıflandırılması Bağlantı şekilleri, “bağlantının yapılma prensibi”ne göre üç gruba ayrılır; malzeme bağlı bağlantılar, kuvvet bağlı bağlantılar ve şekil bağlı bağlantılar.

Şekil 1.5. Bağlantı yapılma prensibine göre bağlama elemanlarının sınıflandırılması

1) Malzeme bağlı bağlantılar Parçalar bağlantı yerinde malzemenin birleşmesi ile çözülemeyecek biçimde bağlanır (kaynak, lehim, yapıştırma bağlantıları).

2) Şekil bağlı bağlantılar Kuvvet ve hareket iletimi bağlantı elemanının şekli ile sağlanır (paralel kama = feder, pim, perno, perçin bağlantıları).

3) Kuvvet bağlı bağlantılar Parçalar uygun şekilde sıkılarak temas yüzeylerinde normal ön gerilme kuvvetleri oluşturulur. Hareket ve kuvvet iletimi halinde normal kuvvetler nedeniyle harekete zıt yönde etki eden sürtünme kuvvetleri bağlantının devamını sağlar (sıkı geçme, konik geçme, oyuk kama, cıvata-somun bağlantıları).



Bir bağlantıda çoğu zaman kuvvet ve şekil bağı birlikte olur. Yuvalı kama ve cıvata bağlantıları gibi bağlantılarda dış kuvvet ve momentlerin iletilmesi önce sürtünme kuvvetleri, sonra da parçaların şekli ile sağlanır.

1.4.1.2. Hareket İletim Elemanları

a) Mekanik enerji biriktirme elemanları: Belirli bir enerjiyi şekil değiştirme ile biriktiren ve bunu istenildiği durumda geri veren elemanlardır. Yaylar mekanik enerji biriktirme elemanlarıdır. Kendilerine bir kuvvet uygulandığında şekil değiştirerek bu kuvveti depolama ve kuvvet kaldırıldığında bu kuvvetleri geri verebilme özellikleri vardır.

b) Taşıma elemanları: Dişli çark, kasnak, volan gibi silindirik dönel elemanları taşıyan elemanlardır. Örneğin, mil ve aks bağlantıları. Akslar dönmekte olan elemanları sadece taşırlar. Aksların kuvvet iletme görevleri yoktur. Miller ise hem bu elemanları taşırlar, hem de birinden diğerine bir kuvvet aktarırlar. Bu nedenle akslarda sadece bir eğilme momenti meydana gelir. Millerde ise yaptıkları görev nedeniyle hem eğilme momenti hem burulma momenti meydana gelir.

c) Destekleme elemanları: Genellikle hareket halindeki elemanları desteklemek amacıyla kullanılır. Örneğin kaymalı yataklar; Bir milin yüzeyi üzerinde kayarak dönmesini sağlayan elemanlara kaymalı yatak denir. Kaymalı yatakta birinci amaç mil ile yatak arasında kalın bir yağ filmi oluşturarak metalin metale temasını engellemek, böylece sürtünme yi düşürmek ve aşınmayı ortadan kaldırmaktır.

d) İrtibat elemanları: İki eleman arasında genellikle eksenel yönden irtibat sağlayan elemanlardır. Örneğin kavramalar; Kavramalar, aynı doğrultu üzerinde dönmekte olan iki mil arasındaki hareket bağlantısını kesmek ya da birinin hareketini öbürüne iletmek için kullanılan elemanlardır.

e) Güç ve hareket iletim elemanları: Makinanın esas fonksiyonunu yerine getiren ve makinanın güç kaynağından iş kısmına doğru enerji akışını sağlayan elemanlardır. Örneğin, dişli çark, kayış-kasnak mekanizmaları, zincir bağlantıları. Konstrüksiyon, herhangi bir teknik sistemin belirlenmesi, uygulanacak fiziksel prensiplerin saptanması, bu prensipleri sağlayan elemanların seçimi, bunların montaj ve parça resimlerinin hazırlanmasına kadar geçen bütün faaliyetleri kapsamaktadır.

1.4.2. Makinaların Bellibaşlı Elemanları Tipleri ve gördükleri işler değişik olmakla birlikte, makinaları meydana getiren ana elemanlar ortak özellikler gösterirler. Bir makinada bulunabilecek elemanların başlıcaları aşağıda kısaca açıklanmıştır. 1.4.2.1. Gövde Makinaların diğer elemanlarını üzerinde taşıyan ve makinanın zemine sağlamca oturmasını sağlayan ana elemandır. Ağır tip makinaların gövdeleri dökme demirden ve kapalı olarak yapılır. Kapalı gövdeler ayrıca motor, dişli ve kasnak-kayış gibi aktarma elemanlarını da koruma görevi görür. Çalışırken titrememesi ve yerinden kaymaması için makinanın gövdesi beton zemine, yataylığı ve düşeyliği kontrol edilerek beton cıvataları ile bağlanır. Hafif tip makinalar metal veya ağaçtan yapılmış sehpa tipinde ve genlikle açık görünüşlü gövdeler üzerine oturur. Hafif gövdeleri her zaman yere bağlamak gerekmez, gerektiğinde bir yerden başka bir yere kolayca taşınabilir. Şekil 1.6’da torna tezgahında gövde elemanı görülmektedir.



Şekil 1.6. Torna tezgahı ve elemanları 1.4.2.2. Tabla Makinanın tablası, iş parçasının üzerinde kaydırılarak veya bağlanarak işlenmesine yarayan, düzlem yüzeyli, yatay veya istenilen açıda eğilebilen metal plakadır. Tablalar dökme demirden yapılarak gerekiyorsa yüzeyleri çok düzgün bir şekilde ve sürtünmeyi azaltmak için ince kanallı olarak işlenir. Tabla üzerinde siper, koruyucu, mil, vb. aparatların hareketini sağlamak için tablada düz, kırlangıçkuyruğu, silindirik ve T kesitli kanallar açılmıştır. 1.4.2.3. Siper İş parçasının, kesiciye göre belli doğrultu ve uzaklıkta dayanarak ilerlemesini sağlayan aygıtlara siper denir. Sabit siperler, kesiciye göre belli uzaklıkta ve pozisyonda ayarlandıktan sonra tespit edilir ve iş parçası sipere dayanarak ilerletilir. İş parçasını belli pozisyonda tutacak şekilde ayarlandıktan sonra parça ile birlikte itilerek kullanılan siperlere hareketli siperler denir. İş parçası sipere elle bastırılarak veya vida ile sıkılarak bağlanır. Özel siperler, kesicilere destek görevi yapan özeli biçimli siperlerdir. 1.4.2.4. Kızak Makinanın ayarlanabilir elemanlarının (tabla, siper, mil) hareketi özel kızak düzenleriyle sağlanır. Kızaklar tablada açılan kanallara uyacak şekilde düz, kırlangıçkuyruğu, silindirik ve T tipinde yapılabilir.

Şekil 1.7. Kızak düzeni (T tipi)

1.4.2.5. Koruyucu Kapak Güvenlik ve temizlik sağlamak amacıyla makinanın hareketli kısımları (motor, kasnak-kayış, dişli, vb.) koruyucu kapaklarla örtülür. Şekil 1.6’da şerit testere tezgahında kullanılan



koruyucu kapak sayesinde şeritin kopması halinde çervreye kontrolsuz fırlaması önlenerek olabilecek muhtemel tehlikelerden korunma sağlanmaktadır.

Şekil 1.8. Şerit testere tezgahı

Şekil 1.9. Planya tezgahı 1.4.2.6. Kolon (sütun) Makinanın düşey konumdaki silindirik, prizmatik şekilli destek elemanına kolon denir. Sütun olarak da ifade edilmektedir.

1.4.2.7. Konsol Makinanın değişik kısımlarını makine gövdesine veya duvara bağlamak için kullanılan elemanlara konsol denir.

1.4.2.8. Mandal Makina üzerinde, ayar ve sevk hareketlerinin sadece bir yönde yapılmasına izin veren veya tamamen durduran düzenlere mandal denir. Mandal dişli mekanizmalarda (bisiklet arka tekerleği, sarkaçlı saatler, vb.) kullanılan mandal, dişlinin bir yönde dönmesine izin verirken diğer yöde kilitlenmesini sağlar.

1.4.2.9. Pedal Hareket değiştiren kumanda elemanlarının ayakla kontrol edilmesine yarayan düzene pedal denir (taşıtlarda gaz, fren ve debriyaj pedalı, bisiklet pedalı, vb.).



Şekil 1.10. Matkap tezgahı

Şekil 1.11. Freze tezgahı

1.4.2.10. Bağlama düzeni Gerekli durumlarda iş parçasının makine tablası ya da bir kalıp üzerine bağlanmasında veya belli bir baskı altında makinaya sürülmesinde kullanılan düzenlere bağlama düzeni denir. İş parçası çivi, vida, pim, işkence, eksantrik sıkma kolu, yaylı baskı düzenleri veya pnömatik pabuçlar ile makine tablasına veya kalıba bağlanır.

Şekil 1.12. Bağlama düzeni



1.4.2.11. Sevk Düzeni İş parçasını makine üzerinde hareket ettiren düzene sevk düzeni denir. Başlıca sevk düzenleri şunlardır:

a) Parçayı makine tablası üzerinde elle iterek sürmek. b) Özellikle uzun ve ağır parçaları silindirik sehpalar üzerinde iterek sürmek. c) Parçayı, tekerlekli veya kızaklı bir bağlama düzeni ile birlikte iterek sürmek. d) Otomatik sevk düzeni: iş parçasını kendi kendine iterek makinadan geçiren sevk

düzenidir.

Şekil 1.13. Sevk düzeni: parçaların elle itilerek sürülmesi 1.4.2.12. Ayar Düzeni Makine kesicisinin iş parçası üzerinde istenilen işlem noktasında ve miktarında ayarlanabilmesini sağlayan düzenlere ayar düzeni denir. Bir makine üzerinde siper genişliği, tabla yüksekliği, mil eğimi, işlem miktarı gibi ayar işleri başlıca iki yolla yapılır:

a) Ayarlanacak eleman elle kaydırılarak ve bir uzunlu kölçerle ölçülerek istenilen konumda ayarlandıktan sonra vidası sıkılarak tespit edilir.

b) Ayarlanacak eleman vidalı veya dişli bir düzenin kolu döndürülerek makine üzerinde bulunan bir skaladan okunup istenen konumda ayarlanır ve tespit edilir.

1.4.2.13. Kesici Makinanın, iş parçasını keserek ölçülendirme, düzeltme, delme, şekillendirme, vb. işlemlerini gerçekleştiren ana elemanlarına kesici denir. Her makinanın göreceği işe uygun kesicileri vardır. Kesiciler özel takım çeliklerinden veya elmastan yapılır.

Şekil 1.14. Kesiciler



1.4.2.14. Mil Makinanın dönen elemanlarının (kesici, kasnak, dişli, vb.) veya döndürülmek suretiyle işlenecek iş parçalarının bağlanmasına yarayan ve motordan alınan dönme hareketini bu elemanlara ileten özel nitelikli çelikten yapılmış silindirik elemanlara mil denir. Miller makinaların özelliklerine göre yatay, düşey veya istenilen açıda ayarlanabilir durumdadır. Milin dönme hareketi yeterli sayıda yataklar arasında sağlanır.

Şekil 1.15. Mil 1.4.2.15. Yatak Makinanın dönen elemanlarının hareketi sırasında meydana gelen sürtünme önemli ölçüde aşınma ve kuvvet kaybına sebep olur. Bu sakıncaları en az düzeye indirmek amacıyla mil muylusunun rahatça dönebileceği yatak sistemleri geliştirilmiştir. Yataklar iki ana gruba ayrılır:

a) Kaymalı yataklar: Düz yatak içinde çalışan muylu ince bir yağ filmi içinde kayarak dönme hareketiyle sürtünme ve aşınmayı önler. Bu sebeple, yataklar uygun yağlarla yağlanmalıdır. Kaymalı yataklar, enine ve boyuna kaymalı yataklar olmak üzere iki çeşittir. Enine yönde gelen kuvveti taşıyan kaymalı yataklara enine (radyal), boyuna yönde gelen kuvvetleri taşıyan kaymalı yataklara da boyuna (aksiyal veya eksenel) kaymalı yataklar denir.

b) Yuvarlanmalı (Rulmanlı) yataklar: Yuvarlanmalı yataklarda sürtünme, kaymalı yataklara göre önemli ölçüde azaltılmış olduğundan makine endüstrisinde her türlü yüksek devirli ve ağır millerin yataklanmasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Rulmanlı yataklar iç bilezik, dış bilezik, iki bilezik arasında sıralanmış yuvarlanma elemanları ve kafes sisteminden meydana gelir. Kullanılan yuvarlanma elemanlarına göre bilyalı, silindirik makaralı, konik makaralı, iğne makaralı ve fıçı makaralı yataklar mevcuttur. Kaymalı yataklar gibi yuvarlanmalı yatakların da, kuvvetin geliş yönüne göre enine ve boyuna çalışan tipleri mevcuttur.

Şekil 1.16. Yataklar



1.4.2.16. Yastık Mil yataklarına desteklik yapan ve yatakları içine alan taşıyıcı elemanlara yastık denir. 1.4.2.17. Kasnak Bir iletim elemanı (kayış, zincir) yardımıyla hareket iletiminde kullanılan tekerlek biçimindeki elemanlara kasnak denir. Dökme demir veya çelikten yapılır. 1.4.2.18. Kayış Dönme hareketini kasnaktan kasnağa iletmede kullanılan şeritlere kayış denir. Kayışlar genel olarak kösele, kauçuklu dokuma veya sentetik malzemelerden yapılır. Biçimlerine göre düz, V, yuvarlak kayışlar vardır. 1.4.2.19. Dişli Makinalarda motor hareketinin kesicilere iletilmesinde ve çeşitli ayar düzenlerinde değişik tip dişliler kullanılır. Genellikle dönme ayısının değiştirilmesinde düz dişliler, hareketin yönünün değiştirilmesinde konik dişliler, dairesel hareketi doğrusal harekete çevirmede kremayer dişli sistemleri kullanılır.

Şekil 1.17. Kasnak ve kayış

Şekil 1.18. Dişli çark 1.4.2.20. Kavrama Bir milden başka bir mile hareketin iletilmesi amacıyla miller arasındaki bağlantıyı gerçekleştiren elemanlara kavrama denir. Kullanım amacına göre rijit, oynak, çözülebilen ve otomatik kavramalar mevcuttur. Kavramalar her zaman yatağın hemen arkasına yerleştirilir.

Şekil 1.19. Kavrama



1.4.2.21. Bilezik Dairesel boşlukların çapını değiştirmeye veya sıkma elemanları arasındaki boşlukları doldurmaya yarayan elemanlardır. Bilezikler, kullanım amacına göre burç, hakla ve rondela şeklinde ifade edilirler. 1.4.2.22. Conta ve Salmastra Birleşme yerlerinde kesin sızdırmazlığı sağlamak amacıyla kullanılan sıkıştırılmış lif, kağıt, kauçuk gibi yumuşak malzemelerden yapılmış ince levhalara conta denir.

Hareketsiz makina parçası ile hareketli bir başka makina parçası arasından akışkan sızmasını önlemek için yumuşak malzemelerden yapılmış elemanlara salmastra denir.

Şekil 1.20. Conta ve salmastra



2. STANDARTLAR VE SPESİFİKASYONLAR 2.1. STANDART VE STANDARTLAŞTIRMA Standart, ürün tasarımı, ölçme, imalat ve haberleşme gibi belirli bir konuda tespit edilmiş bulunan kurallardır. Uluslararası Standartlar Örgütü (International Standards Organizatio, ISO) sözlüğünde standartlaştırma işlemi için aşağıdaki tanım yapılmıştır: Standartlaştırma, genel ekonominin optimum düzeye ulaştırılması amacıyla ilgili kuruluşların bir arya gelerek bir faaliyetin fonksiyonel ve güvenlik koşullarına ayak uyularak düzenli biçimde yapılabilmesi için gerekli kuralların belirlenmesi ve uygulanması prosesidir.

Standartlaştırma, içinde bulunulan zaman ve geleceğin gereksinimlerine cevap verebildiği kadar meydana gelebilecek değişikliklere ayak uydurulabilecek sürekli bir proses olarak düşünülmelidir. Standart Latince kökenli “norm” kelimesinin karşılığı olarak dilimize Fransızcadan girmiştir. “Belirli ölçüye uyarlamak, ayarlamak, normalleştirmek ve tek biçim” anlamında kullanılır. Üretilen her cins malın biçim, kalite, emniyet ve temel ölçüler bakımından esaslara bağlanması gerekir. Endüstri üretiminin teknik ve ekonomik bakımdan bir esasa bağlanması, kullanılan aletlere uygun biçimler verilmesi için Almanya 1917 yılında ilk standartlaşma çalışmalarını başlatmıştır. Bu çalışmalar DIN sembolü taşıyan yapraklar halinde yayınlanmıştır. Bu standartlara ilgili bütün kuruluşlar uymak zorundadır. Almanlar gibi diğer ülkeler de kendilerine özgü standartlar hazırlamışlardır. Standartlaştırma, önce devletlerin kendi bünyelerinde başlamış (Almanya’da DIN, Amerika’da ISA, Japonya’da JIS gibi), fakat kullanılan standartlar yönünden bazı ayrıcalıklar ve uyuşmazlıklar meydana gelmiştir. Bu bakımdan devletlerarasında standartlarda bir birlik temin etmek amacıyla Uluslar arası Standartlar Örgütü (ISO - International Standardization Organization) adı altında bir örgüt kurulmuştur. Bu örgüte üye olan ülkeler ISO’nun tespit ederek yayınladığı standartlara uyarak kendi standartlarını düzenlemektedir. Türkiye uzun yıllar DIN’i benimsemiş ve uygulamıştır. Ülkemizde standartlaşma faaliyetleri Türk Standartları Enstitüsü (TSE) tarafından yapılmaktadır. Uzun yıllar DIN ve ISO standartları benimsenmiş ve 1960 yılında kurulan TSE binlerce standart yayınlamıştır. TSE, standartlaştırdığı her bilgi şekil ve ürün için birer numara verir. Ve bunları yayınlar. 2.2. STANDARTLAŞTIRMANIN AMAÇLARI VE UYGULAMA ALANLARI Standartlaştırmanın başlıca amaçları aşağıda ifade edilmiştir:

1) Ürün veya parçalarda çeşit sayısını azaltarak üretim maliyetlerini düşürmek 2) Üretim planlama ve programlamlarını basitleştirerek kapasite kayıplarını azaltmak 3) İşçilik ve makina verimliliğini artırmak 4) Malzeme kayıplarını azaltmak 5) Malzeme ve parça tedarik olanaklarını geliştirmek 6) Değişik makine ve araç-gereç kullanım ihtiyacını azaltarak yatırım maliyetlerini

düşürmek 7) Ürünlerin daha geniş pazarlarda satılma imkanlarını artırmak 8) Stok düzeyleri düşürülerek elde bulundurma maliyetlerini azaltmak 9) Bakım ve yedek parça masraflarını azaltmak 10) Ürün tasarımı, kalite spesifikasyonlarının belirlenmesi ve muayene işlemlerini

kolaylaştırmak.



Standartlaştırma aşağıdaki alanlarda kullanılır:

1) Boyutlandırma ve ölçme 2) Terminoloji ve sembolik belirleme 3) Ürün tasarımı ve imlat işlemleri 4) Haberleşme 5) Hizmet faaliyetleri 6) Ürün tanımlama ve sınıflandırmaları 7) Mal ve can güvenliği

2.3. STANDART TİPLERİ Terminoloji standartları: Belirli bir konuda kavramlar arasında uyum sağlamak ve haberleşmeyi kolaylaştırmak amacıyla oluşturulan tanım, terim veya sembollerden oluşur. Temel standartları: Somut nesnelerin sürekli olarak standartlaştırılmasına kullanılan temel veri, kavram ve yöntemleri belirleyen kurallardan oluşur. Boyut toleransları, standart sayı dizileri, örnekleme yöntemleri vb.

Boyut standartları: Bir ürünün tasarımı ile ilgili ölçüleri belirleyen standartlardır. Çeşit standartları: Bir ürünün değişik ölçülerden veya tasarım farkından doğan çeşitlerinin sayısını belirleyip kısıtlayan standartlardır. Performans standartları: Bir ürünün tasarımı aşamasında belirlenen fonksiyonel özelliklerin tanımlayan standartlardır. Muayene ve deney standartları: Dayanıklılık, güvenilirlik, mukavemet, performans vb. spesifikasyonların doğruluk veya geçerliliğini belirleme amacıyla uygulanan muayene işlemleri veya deney yöntemlerini belirleyen kurallardır.

2.4. STANDART SAYI DİZİLERİ Standartlaştırmanın temel amaçlarından biri çeşit sayısının azaltılmasıdır. Alt ve üst sınırları verilen bir ölçü aralığında istenilen sayıda çeşit oluşturma işleminin belirli kurallara göre yapılması gerekir. Bunun için geometrik dizilerden yararlanılır. Sabit çarpanı k ve 6 terimli bir dizi: 1, 1xk, 1xk2, 1xk3, 1xk4, 1xk5

Altıncı terim 10 olacaksa; 1xk5=10 olarak ifade edilir ve k = 1,585 elde edilir. Buna göre 1-10 arasındaki değerler sırasıyla;

1. terim: 1,0 2. terim: 6,1585,10,1 x 3. terim: 5,2)585,1(585,1585,10,1 2 xx 4. terim: 0,4585,1585,1585,1585,10,1 3 xxx 5. terim: 3,6585,1585,1585,1585,1585,10,1 4 xxxx 6. terim: 0,10585,1585,1585,1585,1585,1585,10,1 5 xxxxx

olarak hesaplanır.



Görüleceği gibi; 6 terimli dizide her terim bir öncekine oranla yaklaşık olarak % 60 (%58,5) oranında artış göstermektedir. Bu oran 10 terimli bir dizide % 25, 20 terimli bir dizide % 12 ve 40 terimli bir dizide ise % 6’dır. Tablo 2.1. Standart sayılar A B C D E F G H 1,0 1,06 1,12 1,18 1,25 1,32 1,40 1,50 1,6 1,70 1,80 1,90 2,00 2,12 2,24 2,36 2,5 2,65 2,80 3,00 3,15 3,35 3,55 3,75 4,0 4,25 4,5 4,75 5,00 5,30 5,60 6,00 6,3 6,70 7,10 7,50 8,00 8,50 9,00 9,50 10,0

2.5. SPESİFİKASYON Uluslar arası Standardizasyon Teşkilatı (ISO) tarafından Standardizasyon, belirli bir faaliyetle ilgili olarak ekonomik fayda sağlamak üzere bütün ilgili tarafların yardım ve iş birliği ile belirli kurallar koyarak bunları uygulama işlemi olarak tarif edilmektedir.

Spesifikasyon ise, bir işin nasıl yapılacağını belirten ayrıntılı bir talimat veya belirli özellikleri yanılgıya meydan vermeyecek açıklıkta ve ölçülerde tanımlayan bilgiler şeklinde tanımlanabilir. Örneğin, bir milin nominal çapı ve izin verilen sapmalar (tolerans sınırları) için belirlenen rakamlar spesifikasyonları, bu rakamları belirleme biçimi veya belirli kurallara uygunluğu standardı oluşturur.



3. ÜRETİM TEKNOLOJİSİ 3.1. TANIM VE SINIFLANDIRMA Teknoloji, mal ve hizmet üretiminde kullanılan üretim bilgisi ve bu bilginin türetilme ve kullanılma becerisidir. Buna göre teknoloji kısaca, “üretimle ilgili bilgi birikimi” olarak tanımlanabilir. Teknoloji, insanoğlu var olduğu günden bugüne kadar, doğayla olan ilişkisinde, kendi ihtiyaçlarını karşılayabilmek için çeşitli ilkel aletleri kullanmaktan, bilgisayar destekli üretime gelene kadar uzun bir tarihsel süreç geçirmiştir. Bu süreçte, sadece kendisi için kullanım değeri olan mal ya da eşya üretiminde kullanılan ilkel teknikler, günümüzde yerlerini yeniye, daha karmaşık ve gelişmiş tekniklere terk etmiştir. Dolayısıyla, üretim süreci daha küçük parçalara ayrılmış, insan emeğinin niteliği yaratılan yeni teknikler ve organizasyonlarla azaltılmıştır.

Fredercik Winslow Taylor ile birlikte tasarlama ve uygulama birbirinden ayrılarak, üretim bilgisi tek elde toplanmaya başlanmış, yeni teknolojilerle insan emeğinin ve işgücünün üretkenliği artırılmıştır. Ancak, bu gelişmeler insanı teknolojinin mekanik bir elemanı haline gelmiştir, daha pasif bir üretim faktörü durumunda bırakmıştır. Günümüzde gelişmiş ülkelerde NC tezgahlarının toplam takım tezgahları içindeki oranı % 40’ın üzerine çıkmıştır. MÖ 10 binli yıllara ait çivi görünümünde dolgu taş resimde elle yapılmış ya da kemik aletler, kancalar ve taştan yapılmış çeşitli malzemeler görülmektedir. Bu bulgular, teknolojiyi kullanan medeni insanların yaşadığı bir döneme işaret etmektedir.

Türkiye’de Teknoloji, Osmanlı İmparatorluğu’ndan itibaren dış müdahalelerin etkisinde kalmış, kendi iç dinamizmi ile gelişememiştir. Dolayısıyla teknoloji üretimi, sanayi ve üretimin kendisiyle direkt ilgili olduğundan, ulusal teknolojik bilgi üretimi ve birikimi sağlanamamıştır. 1950’li yıllarla birlikte yabancı sermaye ve teknoloji girişi ithal-ikameci politika adı altında teknoloji transferi, know- how, patent hakkı gibi isimlerle teknolojik bağımlılık sağlanmıştır.

Teknolojik yenilikler, mal ve hizmet üretiminin miktar ve kalitesini artıran, yeni endüstri dallarının ve yeni iş alanlarının doğmasına sağlayan değişimlerdir. Bu bakımdan, teknolojik yenilikler ekonominin gelişmesini, toplumun refah düzeyinin yükselmesini ve yaygınlaşmasını etkileyen önemli bir faktördür. İşletmeler arasında teknolojik yenilikler açısından bir rekabet ortamının doğmasından dolayı tüketiciler daha kaliteli ve ucuz mal alma olanağına kavuşurlar. Teknolojik yeniliklerin işletmeler açısından önemi ise, uzun dönem karlılık ve büyüme konularında ortaya çıkmaktadır. Bir işletmenin gerçekleştirdiği yenilik, başlangıçta ilgili endüstri dalında, daha sonra da bütün endüstride uyarıcı bir rol oynayarak yeni ürün ve üretim işlemlerinin geliştirilmesine olanak sağlar. Günümüzde ileri işletmeler otomasyon uygulamaları ile geleneksel üretim uygulayan işletmelerde göre üretimde verimlilik, kalite, üretkenlik ve miktar gibi kriterlerde önemli üstünlük sağlamışlarıdr.

Üretim teknolojileri, sadece üretim sahasındaki değişimi değil bunun yanında yönetsel sistemlerde ve üretim uygulamalarında ürünün tasarımı ve mühendislik faaliyetlerini de kapsayan yeni teknikler ve bu tekniklerin bilgisidir. Üretim teknolojilerinin sınıflandırılması

1) Ürün tasarım teknolojileri



a. Bilgisayar destekli tasarım (BDT – CAD) b. Bilgisayar destekli mühendislik (BDM – CAE) c. Otomatik çizim teknolojileri

2) Süreç teknolojileri a. Esnek Üretim Sistemleri b. Nümerik ve bilgisayar kontrollü nümerik tezgahlar (CNC – NC)

3) Lojistik/Tedarik planlama teknolojileri

Bu gruptaki teknolojileri hammaddenin eldeedilmesinden son ürününü ulaştırılmasına kadar olanmalzeme akışlarının kontrolüne ve izlenmesine olanaksağlar. İşlemler üretim programlama sistemlerin, üretim hattı kontrol sistemlerini ve malzeme ihtiyaç planlaması sistemlerini içerir.

4) Bilgi değişim teknolojileri Bu son teknolojiler, yukarıda süreç, ürün ve lojistik/tedarik teknolojileri olarak açıklanan üç teknoloji grubu arasındaki bilgi akışının depolanmasını ve değişimini kolaylaştırır. Fabrika içinde ağ kurmaya yarayan teknolojiler bu grup içerisinde yer almaktadır

3.2. BİLGİSAYARLA TÜMLEŞİK ÜRETİM Bilgisayarla tümleşik üretim (BTÜ; CIM - Computer Integrated Manufacturing), bilgisayar teknolojisinin üretim alanındaki amacı mühendislik ve işletim etkinliklerini aynı çatı altında toplamaktır. Değişik teknolojilerin kullanılmasıyla otomasyon ve insan bütünlüğünü amaçlamaktadır. BTÜ aynı zamanda ticari veri işlemlerin kullanılarak siparişlerin alınması, malzeme girdilerinin yapılması vebunlara göre de üretimin planlamasını desteklemektedir. Bilgisayarlı Tümleşik Üretimin Yapı Taşları

Bilgisayarla tümleşik üretim (CIM) Bilgisayar testekli tasarım (CAD) Bilgisayar destekli üretim (CAM) Otomatik malzeme taşıma (AHM) Yerel ağ ağı (LAN) Yönetim bilgi sitemi (MIS).

3.3. BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM Bilgisayar destekli üretim (BDÜ; CAD- Computer Aided Design), imalatı yapılması düşünülen ürünün tasarımı ve analizini yapabilmek için tamamen bilgisayarların kullanılmasıdır. BDT, bilgisayar grafiklerini kullanarak ürün tasarımı yapmaktır. Bilgisayar destekli üretimin de önemli bir alt birimidir. BDT sayesinde ürün, bilgisayar programları ekranına taşınabilmektedir. Bu görüntü üzerinde çalışılarak ürünün tasarımında istenilen değişiklikler yapılabilmektedir. BDT ile yapılan tasarımlardaki sonuçlar, program halinde bilgisayar sayısal denetimli tezgahlara iletilerek imalatgerçekleştirilir. Böylece otomasyon için gerekli olan BDT/BDÜ bütünleşmesi sağlanarak üretimde önemli bir hıza ulaşılmış olur. Üç boyutlu ve iki boyutlu tasarımlar için farklı programlar kullanılabilir.Bunlardan bazıları şunladır:

Solidworks Autodesk Maya AutoCad



Solidworks 3D CAD çözümleri sizin ve ekibinizin, fikirlerinizi kolayca ürünlere dönüştürmenizi sağlar. Sezgisel arayüzü ve etkili tasarım özellikleri sayesinde daha akılcı ve hızlı şekilde ürün geliştirmeye olanak sağlar ve böylece şirketinizin başarısını arttırır. Kullanımı kolay ancak etkili araç setleri, tasarım bilgisinin net biçimde iletilebilmesi, sanal prototip oluşturma ve üretime hazır çizim ve verilerin hızlı şekilde oluşturulabilmesi ile rekabetçi piyasa şartlarında sizlere belirgin bir avantaj sağlar SolidWorks 3D CAD uygulamasının tüm avantajlarını keşfedin.

Bilgisayar destekli tasarımın yararları:

Tasarımcıların verimliliğini 3-10 kata kadar arttırır Ürünlerin teknik Ģartlarını içeren imalat bilgileri için bir veri tabanı yaratır. Önerilen tasarımlar üzerinde mühendislik ve maliyet analizleri yapmaya olanak sağlar. Bilgisayar üzerinde tasarım yapmak olarak da ifade edilen BDT sistemleri kopyalama,

ölçekleme ve döndürme gibi fonksiyonlar sayesinde tasarımcıya kolaylıklar sağlamaktadır. Kopyalama sayesinde aynı özelliklere sahip ürünlerin, tekrarlanan kısımları oluşturulan ürüne aktarılabilir.

3.4. BİLGİSAYAR DESTEKLİ ÜRETİM Bilgisayar destekli üretim (BDÜ; CAM- Computer Aided Manufacturing) ilk defa 1971 yılında araç dizaynı için kullanılmıştır.

CAM, planlama, yönetme ve bir imalat isleminin kontrolünün doğrudan veya dolaylı olarak bilgisayar yardımı ile yapılmasıdır.

Bir malzemeyi satışa hazır hale gelmiş ürüne çeviren denetimli üretim teknikleri ile onların ön hazırlık basamaklarının tamamı olarak ifade edilen bilgisayar destekli üretimde amaç, imalat sürecinde tezgahların bilgisayarla programlanması ve çalıştırılmasıdır. BDÜ bilgisayar sayısal kontrollü tezgahlara, robotlara, koordinat ölçüm cihazlarına ve diğer programlanabilir cihazlara imalat plan ve programları hazırlamak suretiyle, kullanıcılara veri işlem desteği verme ve hammaddenin satışa hazır hale getirilene kadar bilgisayar kontrollü tekniklerden yararlanılarak işlenmesidir. BDT geometrik veri tabanında bir parçanın tanımını oluştururken, BDÜ bu geometrik tanımlamayı yorumlayarak parçanın üretilebilme yollarını tespit etmektedir. BDÜ, sistem bilgisayarındaki bilgiyi alarak tezgahı hareketegeçirebilmektedir. CAM’da aşağıdaki aşamalar izlenir:

1) Tasarım 2) Analiz 3) Çizim 4) İşlem planlaması 5) Parça programlama 6) Parça işleme 7) Muayene

Günümüzde bilgisayar destekli imalat CNC tezgahlarında yapılmaktadır. Bu tezgahlar 2,3,4,5 eksenli olabilmektedir. Eksen sayısı kesici takımının ve işlenen parçanın bağlı olduğu tablanın hareket yeteneğini gösterir. Düzlemsel parçalar için 2 eksen yeterli iken, karmaşık yüzeylere sahip parçaların işlenmesi için 5 eksenli tezgahlar kullanılmaktadır. Ürün tasarımı aşağıdaki biçimlerde gerçekleştirilir:

İmalat için Tasarım (Design for Manufacturability/Manufacturing): Proses yeterliliklerinin göz önüne alınması.



Montaj için tasarım (Design for Assembly): Monte edilecek parçaların sayısının azaltılması, montaj sırası ve kolaylığının dikkate alınması.

Geri dönüşüm için tasarım (Design for Recycling): Materyallerin geri kullanımı ve çevre kirliliğinin azaltılması

Yeniden imal etme (Remanufacturing): Kullanılmış ürünlerin eskimiş ve aşınmış parçalarının değiştirilip yeniden piyasaya sunulması

Ortak bileşen kullanımı: Benzer ürünlerde aynı parçanın kullanılması

3.5. HÜCRESEL ÜRETİM SİSTEMLERİ VE GRUP TEKNOLOJİSİ Grup teknolojisi kavramı ilk önce 1950’li yıllarda Rus mühendis Mitrafanov tarafından ortaya atıldı. Grup Teknolojisi, ürün tasarımı ve üretiminde ürünler arasındaki benzerliklerden faydalanarak, ürünleri benzerliklerine göre gruplandırmaya dayanan yeni bir üretim felsefesidir. Hücresel Üretim ise Grup Teknolojisinin atölye düzeyine uygulanmasıdır.

Buradaki anlayış, çok sayıda yapım yerine az sayıda oluşturulan ailelerle çalışmak suretiyle verimliliği arttırmaktır.

3.6. ESNEK ÜRETİM SİSTEMLERİ Esnek Üretim Sistemleri (EÜS; FMS - Flexible Manufacturing System), temel olarak bilgisayar desteği ile çalışan robotlar ve iletim mekanizmaları sayesinde hızlı, güvenilir, kaliteli ve ekonomik bir üretim sağlar. Farklı parça ve ürünleri önemli bir değişiklik ve tezgah duruşuna atıl zamana gerek kalmaksızın üretebilme yeteneği olan sistemler.

a. Makine esnekliği, b. Proses esnekliği, c. Ürün esnekliği, d. Rota (yönlendirme) esnekliği, e. Hacim (miktar) esnekliği, f. Kapasite artırma (genişleme) esnekliği, g. Operasyon (işlem) esnekliği, h. Üretim esnekliği.

3.7. ROBOTLAR Robot, otonom veya önceden programlanmış görevleri yerine getirebilen elektro-mekanik bir cihazdır. Robotlar doğrudan bir operatörün kontrolünde çalışabildikleri gibi bağımsız olarak bir bilgisayar programının kontrolünde de çalışabilir. Robot deyince insan benzeri makineler akla gelse de robotların çok azı insana benzer. Özellikle otomotiv endüstrisinde çok sayıda robot kullanılır. Bunların çoğu kol şeklindeki robotlardır. Bunlar parçaları monte eden, birleştiren, kaynak ve boya yapan robotlardır. Robotların en önemli özellikleri programlanabilir ve çok fonksiyonlu olmalarıdır. İmalat hattında programlandıkları görevleri yerine getirebilirler. Genel olarak endüstriyel bir robot üç kısımdan oluşur. Bunlar, manipülatör, güç kaynağı ve kontrol sistemidir. Robotların kullanılmasının en önemli sebebi Verimliliği artırmak



Maliyetleri düşürmek Kalifiye işçi ihtiyacını karşılamak Operasyonlarda esneklik yaratmak ve ürünün kalitesini artırmak İşçileri sıkıcı, yorucu, sağlığa zararlı ve güvenlik yönünden problemli olan

ortamlardan uzaklaştırmak.

3.8. NC VE CNC TEZGAHLARI Sayısal kontrol (NC –Numerical Control), takım tezgahlarının sayı, harf vb. sembollerden meydana gelen ve belirli bir mantığa göre kodlanmış komutlar yardımıyla işletilmesidir. Komutlar ilgili takım tezgahına veri blokları şeklinde yüklenir ve her veri bloku tezgahın anlayabileceği bir dizi komuttan oluşur. Sayısal kontrol, metal ve metal olmayan her türlü malzemelerin talaş kaldırmak suretiyle işlenmesinde kullanılan tüm takım tezgahlarında kullanılır.

NC tezgahlar, 1940’lı yıllardan sonrageleneksel tezgahlara kontrol sistemleri eklenmesi suretiyle oluşturulmuşlardır. Öncelikle NC tezgahlar iş kollarında yerlerini aldı. Belirli komut dizilerinin delikli kartlara aktarımı ve bu kartların ilgili donanımlara okutulmasıyla kullanılan bu tezgahlarda ilk olarak amaçlanan şey, rutin olarak tekrarlanan üretimlerin kayıt altına alınarak üretim hazırlık sürelerinin azaltılmasıydı NC sonrasında NC tezgahlar bu açıdan bekleneni sunmakla birlikte, yeterli uzunlukta programların yapılamaması ve bilgisayar teknolojilerilerindeki yazılımsal ve donanımsal gelişmelerle beraber çok kısa süre içerinde tahtını CNC tezgahlara bırakmak zorunda kaldı. Bununla beraber CNC tezgahlarda kullanılan komutların temelinde NC kod ve komut altyapısı bulunmaktadır.

Bilgisayarlı Sayısal Kontrol (CNC- Computer Numerical Control), takım tezgahlarının sayısal komutlarla bilgisayar yardımıyla kontrol edilmesidir. CNC tezgahlarda, NC tezgahlardan farklı olarak bir bilgisayarlı kontrol ünitesi bulunur. Böylece NC programları, kesicilerle ilgili bazı teknik ve ofset bilgileri kalıcı olarak tezgah hafızasında saklanabilir. Ayrıca imalatın her aşamasında programa müdahale edilir ve programda istenilen değişiklikler yapılabilir. Takım tezgahlarının sayı, harf, vb. sembollerden meydana gelen ve belirli bir mantığa göre kodlanmış komutlar yardımıyla işletilmesidir. Bu tip tezgahlarda kullanılan bilgisayarlar yardımıyla programların saklanması, parça üretiminin her aşamasında programı durdurma, programda istenilen değişiklikleri yapabilme, programa istenilen noktadan devam edebilme mümkündür. CNC (Computer Numerical Control) tezgahlar da aslında NC tezgah sayılabilir. Özellik olarak NC tezgahlardan farklılıkları şunlardır:

Bilgisayar destekli kontrol paneli bulunmaktadır Emniyet tedbirleri çok daha iyidir. Kalite iyileştirilmiştir.

Sayısal denetimli tezgahlar 3 temel bileşenden oluşur; 1) CNC tezgahlarının fonksiyonlarını yerine getirebilmesi için verileri toplama ve

saklamakta kullanılan bilgisayar 2) Tezgah kontrol ünitesi ile bilgisayar arasında iletisimi ve bilgi akısını sağlayan kontrol

ünitesi ve arayüz 3) Hız ve ilerleme kontrolleri, servo birimler ve tezgah islemlerini (fener mili-tabla

hareketleri, takım değistiriciler) içeren fonksiyonlar.



Günümüzde CNC uygulamaları; tornalama, frezeleme, delme, taşlama, alevle kesme, bükme, form verme, üç boyutlu ölçme, elektro erozyon ve robot uygulamaları vb. şeklinde sayılabilir. CNC tezgahlarının özellikleri ve avantajları aşağıdaki açıklanmıştır:

1) Programların kaydedilmesi: CNC tezgahların en önemli özelliği, yazılan parça programlarının kontrol ünitesinin belleğinde depolanabilmesidir. Bu program bellekten çağrılarak defalarca kullanılabilir. Parça programları elektrik kesildiğinde ya da tezgahın enerjisi kapatıldığında da bellekte kalacaktır.

2) Düzenleme: Bellekteki bir parça programının üzerine değişiklik yapılması, bir hatanın düzeltilmesi ya da bir programda yeni eklemeler ve düzenlemeler yapılması son derece kolaydır.

3) Çevrim fonksiyonu: Sık kullanılan çeşitli uygulamalar ( silindirik, alın ve konik tornalama, vida açma, dikdörtgen cep boşaltma vb.) bellekte kayıtlıdır. Çevirim (döngü ) fonksiyonu parça programlarının yazılımını önemli ölçüde kısaltır.

4) Alt programlar: Bir programın içinde iş parçasının değişik kısımlarında uygulanacak olan tekrar işlemleri olabilir. Aynı programın, farklı koordinatlar için tekrar yazılması yerine, bunun için bir alt program yazılır ve istenilen yerde çağrılarak uygulanır. Bu ise yazılacak parça programını kısaltacaktır.

5) Kesici telafisi: Kesici takımların uzunluk, çap ve takım ucu yarıçapı değerleri birbirinden farklıdır. CNC tezgahlarda kesici bilgileri kontrol ünitesine girilir. Kontrol ünitesi bu bilgilere göre gerekli hesaplamaları yaparak kesici telafilerini (kompanzasyon) yerine getirir; iş parçasının tam ölçüsünde çıkması için kesicilerin boyut farklarını matematiksek olarak hesaplayarak ölçülere ekler yada çıkarır.Böylece iş parçaları programda ve teknik resimde verilen değerlerde işlenmiş olur.

6) İdeal işleme koşulu: Üretim anında kesme şartları sürekli olarak kontrol ünitesi tarafından izlenir ve gerekli düzenlemeler anında yapılır. Örneğin torna tezgahında bir alın tornalama işleminde kesici, dış çaptan merkeze doğru hareket ederken aynanın devri de otomatik olarak artacaktır.

7) Simülasyon: Yazılan programın üretimine geçilmeden önce bu program kontrol ünitesinde bulunan ekranda grafik olarak işlenir, yani simüle edilir. Bu simülasyon sonucu parçanın üretimine geçilmeden önce yazılan programın doğruluğu test edilmiş olur.

8) Diğer üniteler ile iletişim: Diğer bilgisayarlar ile iletişim kurulabilir. Böylece, kontrol ünitesinin belleğindeki bir program merkezi bir bilgisayara gönderilebilir ya da başka bir bilgisayardaki program tezgaha aktarılarak işlenebilir.

9) Arızanın bulunması: CNC tezgahında bir arıza olduğunda, elektronik aksam kontrol ünitesine test ettirilebilir. Kontrol ünitesi, arızanın hangi birimde olduğunu tespit ettikten sonra bu bilgiyi grafik ekranda görüntüler.

10) Kesicilerin otomatik değişimi: CNC tezgahlarda üretim yüksek hassasiyette gerçekleştirilir ve üretilen parçaların tamamı birbirinin özdeşidir. Bu ise endüstrinin en fazla gereksinim duyduğu aynı tolerans değerlerine sahip özdeş parçaların seri üretimini sağlar.

CNC tezgahlarının yukarıda bahsedilen böylesine avantajlarının yanı sıra birkaç dezavantajlarından söz edilebilir. Bunlar; tezgahın ilk alım fiyatının yüksek olması, bakımının daha masraflı olması ve daha eğitimli tezgah operatörüne gereksinim duyulmasıdır. CNC tezgahlarda işleme süresini ve işleme kalitesini en fazla etkileyen faktörlerin başında kesici takımlar ve bunların bağlanma sistemleri gelir. Kaldı ki, bu sistemlerin ortaya çıkışı ve gelişiminde önemli faktörlerden birisi konvansiyonel sistemlerdeki iş hazırlık sürelerinin fazla



oluşdur. Bu tezgahlarda kullanılacak kesici uç ve takımların şu özelliklere sahip olması gerekir;

Kesici uç kolayca değiştirilebilmelidir. Çıkan talaşları kırma özelliği olmalıdır. Kesici takım sağlam ve dengeli bağlanabilmelidir. Kesici uç hassas olarak bağlanabilmelidir. Kesici takım değişimi kolay ve hızlı olmalıdır. Kesici uç yüksek sıcaklıkta sertliğini kaybetmemelidir.

3.9. ENDÜSTRİYEL OTOMASYON Dünyada özellikle 1980'li yıllardan sonra, endüstriyel ürünlerin tasarım ve üretiminde köklü değişiklikler meydana gelmiştir. Gelişen ve değişen dünya pazarlarında teknolojinin ilerlemesiyle, endüstriyel ürünlerin nitelik ve işlevlerinde de önemli değişiklikler meydana gelmiştir. Hızla gelişen teknoloji ve sürekli değişen pazar koşulları, daha ekonomik ve kaliteli ürünler isterken; müşteri beklentileri ise daha esnek ve fonksiyonel ürünler yönünde gelişmiştir. Müşterilerin hızla değişen istekleri ve yoğun pazar rekabeti sonucu, ürün ömürleri oldukça kısalmıştır. Böylesine çetin koşullar karşısında alışılmış tasarım ve üretim teknolojileri yetersiz kalmış, bu ihtiyacı gidermek üzere yeni kavram ve yöntemler doğmuştur. Bunlardan biri de endüstriyel otomasyon kavramıdır. Endüstriyel otomasyon kavramı, özellikle tasarım felsefesini ve mühendislik eğitimini etkilemiş, endüstriyel teknoloji üretimi ve mühendislik eğitiminde önemli değişikliklere neden olmuştur. Robot teknolojisinin her alanda yaygın şekilde kullanıldığı günümüzde, endüstriyel otomasyon, teknolojinin bir gereği hatta zorunluluğudur. Ürün tasarımı, sistem dinamiği ve akıllı kontrol, üretim süreçlerinin gözlemlenmesi, modellenmesi ve kontrolü, hareketli robot sistemleri, kuvvet elektroniği, mikro sistem tasarımı ve uygulamaları, endüstriyel kontrol tasarımı, algılayıcılar ve robot sistemleri, görüntü işleme, yapay sinir ağları, yapay zeka ve sanal gerçeklik gibi alanlar, savunma sanayi, otomotiv ve tekstil sektörleri endüstriyel otomasyonun ilgi alanlarından başlıcalarıdır.

Endüstriyel üretimin bugünkü durumu düzenli artan çıktı, üretimin uzmanlaşması ve bütünleşmesi, üretim süreçlerinin ve fabrika ürünlerinin standartlaşması ve ürün parametrelerinde aynılık istemi ile belirlenmektedir. Endüstriyel otomasyonda mekanik, hidrolik ve elektronik birleşmekte ve otomasyon araçları olarak kuvvet, basınç, hız iletme sistemleri, röleler, amplifikatörler, sinyal çeviricileri, elektriksel hidrolik ve pnömatik harekete geçiriciler kullanılmaktadır.

Otomatik kontrolde, kam kontrolleri, mekanik durdurma kontrolleri, şablon kontroller ve nümerik kontroller kullanılabilmektedir.

Otomasyonda malzeme taşıma ana koşul olup, bunun için ayırıcılar, besleyiciler, iticiler, yönlendiriciler ve robotlar kullanılmaktadır. Ölçüm işlemlerinde ve tezgahların ayarında otomasyondan yararlanılmakta; otomatik torna, freze, matkap ve taşlama otomasyonun bir kısmını oluşturmaktadır. Bu bilgiler ışığında otomasyon, işlem makinaları ile taşıma araçları arasındaki uyumun sağlanması olarak tanımlanabilir. Diğer bir anlatımla, makinaları çalıştırmak için makinaların kullanımıdır. Böylece önemli zaman tasarrufu sağlanır. Klasik uygulamada insan gücü ve zaman yitirilmesinde 4 unsur etkilidir. Bunlar:

1) Malzeme aktarımı



2) İşlem sırası algısı ve yargısı 3) Makina ayarı 4) Verilerin sürece konması.

Bu unsurlar, otomasyonda makinalarla çok kısa sürede ve çok daha ucuz olarak yapılmaktadır.

Otomasyonda üç ilke vardır: 1) Ekonomiklik 2) Düzenlilik ve biçimlilik 3) Kendini düzenleyici ve düzeltici denetimi.

Bu ilkeler otomatik makinalar, elektronik kontroller ve bilgisayarlar, mekanik beyinler aracılığıyla gerçekleştirilir.

Otomasyonda üretim sistemlerini oluşturan elemanlar arasındaki uyumluluk zorunluluğu bakımından bu sistemlerde otomatik düzen önemli bir yer tutar. Bu nedenle günümüzde CNC tezgahları endüstriyel otomasyon sistemlerinin önemli unsurları konumundadırlar. Endüstriyel otomasyonda tasarım ve imalatın hızlı yapılabilmesi CAD/CAM sistemi ile mümkün olmuştur. CAD/CAM sistemi, işletmelerdeki verimliliği arttırmak için tasarım ve imalat sürecinin bilgisayar ortamında birleştirilmesi işlemidir. CAD/CAM kullanıcısı, tasarım ve üretim yazılımlarını kullanarak; önce ürünün teknik resmini ve modellemesini gerçekleştirir; sonra da bu çizimden yararlanarak parça üretimi için gerekli olan NC kodlarını bilgisayar yardımıyla üretir. Otomasyon sistemleri endüstrinin dışında birçok alanda da kullanılmaktadır.

Otomasyon Sistemlerinin Genel Kullanım Alanları İmalat sektörü: Fabrika otomasyon sistemleri İnşaat sektörü: Bina, deprem otomasyon sistemleri Elektrik sektörü: Akıllı sayaç, aydınlatma otomasyon sistemleri Geri dönüşüm sektörü: Su arıtma, atık kağıt değerlendirme otomasyon sistemleri Tekstil sektörü: Kumaş boyama otomasyon sistemleri Enerji sektörü: Enerji üretim, denetim, ücretlendirme otomasyon sistemleri Elektronik sektörü: Devre dizayn, üretim otomasyon sistemleri Bilişim, telekomünikasyon, ofis yönetimi otomasyon sistemleri



4. ENERJİ VE ENERJİ KAYNAKLARI 4.1. ENERJİNİN TANIMI VE ÇEŞİTLERİ Endüstriyel üretimin temel faktörlerinden birisi makinadır. Makina, herhangi bir aletin mekanik bir hareketi sürekli olarak yapması demektir. Makinanın bu şekilde çalışması için bir kuvvet kaynağına ihtiyacı vardır. Günümüze kadar tabiatta mevcut kuvvetlerin yararlı hale getirilmesi için çeşitli buluşlar ve teknolojik gelişmeler ortaya konuştur. Bu kuvvetlerin, yani enerji kaynaklarının büyük kısmı makinaların çalıştırılmasında kullanılmaktadır. Bütün bunlar, endüstriyel gelişimin sağlanmasında enerji ve enerji kaynakları alanındaki gelişmelerin önemli etkilerinin olduğunu ve bundan sonra da olacağını göstermektedir.

Enerji, bir cismin veya sistemin iş yapabilme yeteneği olarak tanımlanabilir.

Enerji çeşitleri:

Potansiyel enerji Kinetik enerji Isı enerjisi Işık enerjisi Elektrik enerjisi Kimyasal enerji Nükleer enerji

Potansiyel enerji: Bir cismin konumu ve durumu yüzünden sahip olduğu enerjidir. Gerilmiş bir yayda, barajda birikmiş suda, havada duran bir cisimde ve iple tavandan asılı bir modelde potansiyel enerji vardır. Kısaca yüksekliği olan ya da gerilmiş/sıkıştırılmış tüm cisimlerde potansiyel enerji mevcuttur. Konum enerjisi de denir. Kinetik enerji: Kinetik enerjiye sahip olmak için bir cismin hareket ediyor olması gerekir. Yani kinetik enerji hızı olan cisimlerin sahip olduğu enerji çeşididir. Bunlara örnek olarak koşan çocuk, dönen tekerlek ya da yüksekten düşen bir top gösterilebilir.

Isı enerjisi: Cisimlerin sıcaklıkları yüzünden sahip olduğu enerjidir. Sıcaklığı yüksek ya da düşük bütün maddelerin ısı enerjisi vardır. Örnek verecek olursak: ampul, elektrik sobası, jeotermal enerji, ısıtıcılar Elektrik enerjisi: Cisimlerin elektrik yükleri sebebiyle sahip oldukları enerjidir.

Işık enerjisi: Bu enerji türü karanlık bir odayı aydınlatabilecek bir enerji türüdür. Yanan odun, ampul, güneş, lamba vb. şeyler bir şekilde sahip oldukları enerjinin bir kısmını ışık enerjisine çevirir. Kimyasal enerji: Maddelerin kimyasal reaksiyonlarda bulunması sonucu ortaya çıkar. Yanma, yakma ve benzeri olaylar bir enerji sonucu olur ve onlar da bir enerji açığa çıkartır. Nükleer enerji: Fisyon veya füzyon sonucu meydana gelir. Nükleer santrallerden bu şekilde elektrik elde eder. Enerji Dönüşümü: Hiçbir enerji kaybolmaz. Bir enerji türü enerji dönüşüm sistemleri yardımıyla başka bir enerji türüne dönüşebilir. Yani, evrendeki enerji toplamı değişmez. Buna enerjinin korunumu denir. Enerji iş yapabilme özelliğine sahiptir.

Enerji dönüşümü örneği: Hidroelektrik santral

Nehirlerden gelen suyun kinetik enerjisi barajda potansiyel enerjiye dönüşür.



Bu potansiyel enerji kapaklardan akarak kinetik enerjiye dönüşür. Türbin, suyun doğrusal hareketini dairesel harekete çevirir; ama halen kinetik

enerjidir. Jeneratör türbinden aldığı bu enerjiyi elektrik enerjisine çevirir ve trafolara gönderir. Bundan sonra uzun bir yolculuk sonrası evimize gelen elektrik fırınlarda ısı enerjisine,

saç kurutma makinelerinde ısı enerjisine ve kinetik enerjiye, ampulde ise ışık enerjisine dönüşür.

Böylece, nehirde akan suyun kinetik enerjisi 4 kademe sonunda elektrik enerjisine ve elektrik enerjisi de 1 kademe sonunda muhtelif enerji türlerine dönüşür.

4.2. ENERJİ KAYNAKLARININ TANIMI VE ÇEŞİTLERİ Enerji kaynakları, herhangi bir yolla enerji üretilmesini sağlayan kaynaklardır.

Enerjilerin orijini güneş enerjisi olup, özellikle yenilenebilir enerji kaynaklarının çoğu enerjisini güneşten doğrudan veya dolaylı olarak almakta ve dolayısıyla bu kaynaklar sürekli olarak yenilendiklerinden tükenmezler. Kömür, gaz, petrol gibi fosil yakıtlar ve nükleer enerji gibi kaynaklar tükenir ve yenilenemez enerji kaynağı olarak tanımlanırlar.

Enerji kaynakları, “ticari olup olmadıklarına göre” ticari enerji kaynakları ve ticari olmayan enerji kaynakları olmak üzere iki başlık altında sınıflandırılabilir.

Ticari enerji kaynakları: Geniş bir uluslararası ve ulusal piyasası bulunan modern bir endüstriyel ekonominin gereksinimini karşılayan enerji formlarını kapsar; petrol, doğal gaz, su gücü ve nükleer enerji; Ticari olmayan enerji kaynakları: Ekonominin geleneksel sektörünün kullandığı enerjidir; odun, havyan artıkları ve tarımsal artıklar. Ekonomi geliştikçe ticari enerji kaynaklarına olan talep ve bu enerji kaynaklarının üretimi artarken, ticari olmayan enerji kaynaklarına olan talep azalmaktadır. Enerji kaynakları, “yenilenebilirliklerine göre” iki gruba ayrılırlar:

Yenilenebilir enerji kaynakları: Güneş enerjisi, odun, hidrolik enerji, rüzgar enerjisi, dalga enerjisi, gel-git enerjisi, jeotermal enerji yenilenebilir veya tükenmez enerji kaynaklarıdır. Bu enerji kaynakları çevre dostu olup, aynı zamanda dışa bağımlı değildirler. Yenilenemez enerji kaynakları: Fosil yakıtlar, nükleer enerji yenilenemez veya sınırlı enerji kaynaklarıdır. Enerji kaynakları, “elde edilişlerine göre” iki gruba ayrılırlar:

Birincil Enerji Kaynakları: Hayvan ve bitki orijinli fosil enerjileridir. Nakliye kolaylığı, ihraç potansiyeli, sahip oldukları çevresel etkiler, nihai kullanım esnekliği ve ikame potansiyeli vb. açılardan birbirlerinden önemli farklılıklar göstermektedirler. Bu kaynaklara tükenebilir ya da konvensiyonel enerji kaynakları da denilmektedir. Bunlar; kömür, petrol ve doğal gazdır. İkincil Enerji Kaynakları: Bunlar; elektrik, nükleer, güneş, jeotermal, rüzgar, deniz-dalga ve biyomas (odun, tezek, vb.) enerjileridir. Bu kaynaklara yenilenebilir enerji kaynakları da denilmektedir.



4.2.1. Yenilenemez Enerji Kaynakları 4.2.1.1. Fosil Yakıtlar Klasik enerji kaynakları olarak da bilinen fosil yakıtlar karbon esaslı enerji kaynaklarıdır. Petrol, kömür ve doğalgaz en temel enerji kaynaklarıdır. Oluşumları uzun bir süre aldığından tükenir enerji kaynakları, uzun yıllardır kullanıldıklarından da klasik enerji kaynakları olarak da adlandırılırlar. Klasik enerji kaynakları yanma sonucu enerji verirler.

Havanın oksijeni ile birleşerek tutuşan ve yanmayı kendi kendine devam ettirerek ısı veren maddelere yakacak veya yakıt denir. 1 kg yakacağın yanması sonucu meydana gelen ısı miktarına o yakacağın ısıl değeri adı verilir ve kalorimetre ile ölçülür. Numunenin nem tayini ASTM-D 2016-74, toplam kül tayini ASTM-D 1102-84 ve uçucu madde tayini ise ASTM-E 897-82’ye göre belirlenir. Yakıt ısıl değerleri DIN 51900, ISO 1928 ,ASTM 240 D ve BSI standartlarına göre belirlenir.

Şekil 4.1. Kalorimetre

Kalorimetre deneyinde yakacağın ısısı kalorimetre suyuna geçer ve suyun sıcaklığı yükselir. Suyun sıcaklığındaki yükselme miktarına bağlı olarak ısıl değer hesaplanır ve ölçülür. Kalorimetre bombasında yanan yakacağın içindeki hidrojen oksijenle birleşerek su buharı meydana getirir ve ısısı kalorimetre suyuna geçince yoğuşur. Bu şekilde ölçülen ısıl değere üst ısıl değer denir ve Ho ile gösterilir. Ancak kazanlardaki yanma sonucunda meydana gelen su buharı duman gazları ile bacaya gittiğinden yoğuşmaz ve ısısını geri bırakmaz. Dolayısıyla bu ısıdan faydalanılmaz. Bu şekilde ölçülen faydalı ısıya da alt ısıl değer denir ve Hu ile gösterilir.

Kalorimetre ile ısıl değer ölçümünde; yakıt miktarı (my), ısıtılan su miktarı (ms), suyun başlangıç sıcaklığı (ts1), suyun ısınma sonrası sıcaklığı (ts2), suyun özgül ısı değeri (Cs) olmak üzere, suyun ısı tutumu

)( 12 ssss ttCmQ (4.1)

denklemi ile, yakıtın üst ısıl değeri ise



ym

QH 0 (4.2)

denklemi ile hesaplanır. Otomatik kalorimetrelerde ısıl değer tayini yapıldıktan sonra gerekli düzeltmeler (kükürt, kül, uçucu, nem, hidrojen vs) yapılarak alt ısıl, üst ısıl, net ısıl değerleri otomatik olarak cihaza bağlı bilgisayar tarafından hesaplanabilir. Kalorimetrede tutulan suyun başlangıç sıcaklığı 20 0C’in üzerinde olup, ulaşılır sıcaklık da kalorimetre yapısına bağlı olarak çoğunlukla 55 0C dolayındadır.

Yakıtlar fiziksel durumlarına göre katı, sıvı ve gaz yakıtlar olmak üzere üç gruba ayrılırlar. Bunların her biri ayrıca doğal ve suni olmak üzere iki gruba ayrılırlar.

Kömür: Yeraltı madenciliği veya açık işletme metodları kullanılarak çıkarılan fosil kaynaklı yakıttır. Genellikle hayvan fosillerinden oluşur. Kolayca yanabilen siyah veya kahverengimsi redüksiyonunda çok büyük önemi vardır. Katı yakıt kömürün doğal olanlarının başlıcaları antrasit, taşkömürü, linyit, turp; suni olanları ise kok, briket ve mangal kömürüdür. Antrasit, ısı değeri en yüksek olan kömürdür, ülkemizde az bulunur. Ayrıca ülkemizde en çok bulunan kömür linyittir. Türkiye’de çıkarılan katı yakıtların alt ısıl değerleri; antrasit 6.500-8.100 kCal/kg, taşkömürü 6.200–7.500 kCal/kg, kok kömürü 6.600 – 7.200 kCal/kg, linyit 2.400-5.000 kCal/kg arasında değişmektedir.

Petrol: Yüzmilyonlarca yıldan bu yana denizlerde yaşayan ya da suların denizlere sürüklediği bitki kalıntılarının anaeorabik bir ortamda, uygun şartlar altında (sıcaklık, basınç ve mikroorganizmaların etkisiyle), toprağın üstünde başkalaşmasıyla oluşur. Değeri çok yüksektir, çünkü oldukça az bulunan bir yakıttır.

Petrol, doğal haldeki sıvı yakıt olmakla birlikte, suni sıvı yakıtların da kökenidir. Taş ve esmer kömür katranları, alkol ve petrolden elde edilen fule-oil, mazot, gaz yağı, benzin vb. yakıtlar da suni sıvı yakıtlardır. Doğal sıvı yakıtların alt ısıl değeri ortalama 10.000 kCal/kg’dır. Petrol dışında benzol 9.650 kCal/kg, ispirto 6.400 kCal/kg’dır.

Suni sıvı yakıtların katı yakıtlara göre üstünlükleri; 1- Isıl değeri, en iyi kömürün ısıl değerinden %35 daha yüksektir. 2- Aynı ısı miktarı için gerekli depolama hacmi %50 daha azdır. 3- Ocakların temizlenmesine çok az ihtiyaç duyulur. 4- Depolanmaları sonucu ısıl değerlerinde azalma olmaz. 5- Yakma havası tam olarak ayarlanabildiğinden baca kaybı düşüktür. 6- Yakma işlemi, mevcut yüke göre otomatik olarak ayarlanabilir. 7- Yakma verimi daha yüksektir. 8- Personel sayısı daha azdır. 9- Hizmete hızlı girip çıkarlar ve ısı kayıpları daha az olur.

Sıvı yakıtların sakıncaları; pahalıdırlar, depolanma sorunları, korozyon ve patlama tehlikesi, yakıcılarının gürültülü çalışması. Doğalgaz: Petrol gibi doğalgaz da çok eski tarihlerden beri bilinmekle ve kullanılmakla beraber; bugünkü konumuna gelişi, 1816 yılında ABD’nin Baltimore kentinin sokak lambalarının doğalgaz aracılığıyla aydınlatılmasıyla başlar. Gaz yakıtların doğal olanı doğal gazdır. Türkiye’de kullanılan doğalgazın bileşimi % 90 metan, % 5 etan ve % 5 de diğer gazlar şeklindedir. Doğal gazın ısıl değeri 8.120-11.100 kCal/Nm3’tür.



Doğal gaz dışında bazı gaz yakıtların ısıl değerleri: metan (CH4) 8.550 kCal/Nm3, karbonmonoksit (CO) 2.020 kCal/kg, asetilen (C2H2) 13.470 kCal/kg, etan (C2H6) 15.370 kCal/kg, bütan (C4H10) 29.500 kCal/kg.

Gaz yakıtların katı yakıtlara göre üstünlükleri; 2- Taşınmaları kolay ve ucuzdur. Genellikle boru ile taşınırlar. 3- Hava ile iyi karışabildiklerinden hava fazlalık katsayısı oldukça düşüktür. 4- Yakılmaları kolaydır. 5- Yakma cihazları basittir. 6- Yanma hızları yüksek olup, yakma cihazları az yer kaplar. 7- Çıkan gazlardan reküperatörler yardımıyla ısıca yararlanılabilir. 8- Yanma sonucu kül ve cüruf gibi artık bırakmazlar.

Dünya enerji tüketiminin %22’si doğalgaza dayanmaktadır. İşyerleri ve evler ısınma amacıyla çok yoğun miktarda doğalgaz kullanırlar. Isınma, toplam doğalgaz kullanımında %75 gibi bir orana sahiptir. Elektrik üretiminde % 10-15 doğalgaz kullanılmaktadır. 4.2.1.2. Nükleer Enerji Nükleer reaktörler radyoaktif madde kullanarak fizyon yoluyla ısı oluştururlar. Bu ısı enerjisi bir soğutucu vasıtasıyla çekilerek bazı sistemlerde doğrudan, bazı sistemlerde ise ısı enerjisini başka bir taşıyıcı ortama aktararak türbin sisteminde kinetik enerjiye ve daha sonra da jeneratör sisteminde elektrik enerjisine dönüştürülür. Çok büyük miktarlarda soğutma suyuna ihtiyaç gösteren nükleer santraller deniz kıyılarına ya da debisi bol ve kararlı akarsu kenarlarına kurulurlar. Nükleer enerji, enerji bunalımına cevap verebilecek niteliktedir. Ancak, radyoaktif artıklar önemli bir sorun oluşturmaktadır. Bu artıkların zararsız hale gelmesi için yüzlerce yıl geçmesi gerekmektedir. Diğer taraftan, nükleer santrallerde zaman zaman önemli kazalar meydana gelmekte ve çevreye tehlikeli nitelikte radyoaktif artıklar yaymaktadırlar. Nükleer santrallerden ticari olarak elektrik üretimi 1950’li yıllarda başladı. 2005 yılı itibarıyla dünyada 31 ülkede ticari olarak işletilmekte olan 439 nükleer reaktörün toplam kapasitesi 364 GWe olup, 2003 yılında nükleer yolla üretilen elektrik 2.525 milyar kWh’dir. Nükleer güç dünya elektrik talebinin %16’sını karşılamaktadır. Dünyada 56 ülkede toplam 284 araştırma reaktörü çalışmaktadır. 1974 petrol krizi ile nükleer enerjinin maliyeti petrol fiyatlarının altına inmesiyle nükleer enerji tesislerinde önemli artış olmuştur. 4.2.2. Yenilenebilir Enerji Kaynakları 4.2.2.1. Su Enerjisi Yenilenebilir enerji kaynaklarının başında geliyor. Temel olarak nehirlere karışan yağmur suyu ya da eriyen kar su enerjisine dönüştürülebilir. Buna en iyi örnek barajlardır.

Suyun potansiyel enerjisi önce su türbininde mekanik enerjiye, daha sonra jeneratörde elektrik enerjisine dönüştürülür. Hidrolik enerjiyi elektrik enerjisine çeviren su türbinleri küçük, orta ve yüksek düşülü olmak üzere üç gruba ayrılırlar; Kaplan türbinleri küçük düşülü (5-10 m), Francis türbinleri orta düşülü (15-80 m) ve Pelton türbinleri yüksek düşülü (80 m’den fazla) türbinlerdir. Dünyada toplam hidrolik güç kapasitesi 2,9x106 MW kadardır. Ancak günümüzde bu enerjinin çok azından yararlanılabilmektedir. Bugün hidrolik enerji üretimi yaklaşık 1.500 TWh kadar olup, toplam enerji üretimi içindeki payı %20 dolayındadır.



Ülkemizin brüt hidrolik enerji potansiyeli 433 milyar kWh (dünya hidrolik enerjinin %1’i), teknik yönden değerlendirilebilir hidrolik enerji potansiyeli ise 216 milyar kWh dolayındadır. 2006 yılı başı itibariyle tespit edilen teknik ve ekonomik hidroelektrik enerji potansiyeli 130 milyar kWh’dir. Baraj inşa edildikten sonra, hidroelektrik enerjisi, maliyeti düşük olan bir enerji yöntemidir. Çevre kirliliğine neden olmaz ya da yakıt fiyatları karşısında zayıf değildir. Ancak yakın doğal ortam ya da çevrede yaşayanlar üzerindeki etkileri açısından eleştirilebilir. 4.2.2.2. Rüzgar Enerjisi Rüzgar enerjisi, fosil yakıtlara nazaran elektriğin birimi başına daha pahalıya gelse de, hidroelektriğin ardından en verimli ikinci yenilenebilir enerji kaynağıdır. Rüzgar enerjisinde başı Avrupa çekiyor. Rüzgar türbinleri kule şeklinde ve genellikle iki ya da üç kanatlıdır. Çapı metrelerce olabilir, kirlilik yaratmaz ve monte etmesi kolaydır. Kıyıda ya da açıkta bulunabilir ancak üretim rüzgara bağlıdır. Bazıları rüzgar türbinlerini, manzarayı bozduğu gerekçesiyle eleştirir.

Yeryüzüne ulaşan güneş enerjisinin yaklaşık %2’si rüzgarın kinetik enerjisine dönüştüğü sanılmaktadır. Yıllık rüzgar enerjisi potansiyeli 30 milyon TWh dolayına bulunmakla birlikte, bunun çok azından yararlanılmaktadır. Uzun yıllar boyunca kullanılmış bir enerji kaynağıdır. Rüzgar enerjisi çok geniş alana yayıldığından ancak küçük ölçeklerde yararlı olmaktadır. Rüzgar enerjisinden yararlanabilmek için hızının 30 km/h’in üzerinde olması gerekmektedir. Çok sayıda yel değirmeninin (rüzgar motoru) kullanımını gerektirir. Her değirmen 1 kW güçte olup, günümüzde 1 – 2 MW gücünde rüzgar enerjisinde elektrik üreten santraller mevcuttur. Elde edilen enerji tarımsal uygulamalar, su pompalama ve elektrik üretimi gibi işlerde kullanılmaktadır.

ABD, Fransa, Kanada, Danimarka, Hollanda, Almanya gibi ülkelerde rüzgar enerjisinden yararlanmaya yönelik çalışmalar üst düzeydedir.

Şekil 4.2. Rüzgar türbini ve enerji üretim sistemi



4.2.2.3. Güneş Enerjisi Sera etkisine yol açan gazlar üretip kirlilik yaratmayan, temiz, yenilenebilir enerji kaynağıdır. Fotovoltaik (PV) hücreler yardımıyla gün ışığı doğrudan elektriğe çevrilir. Yerel amaçlı kullanım dışında ekonomik bir yöntem olmasa da maliyeti giderek düşmeye başlamıştır. Üstelik, sistem bir kez kurulduğunda, enerji kaynağından bedava yararlanılabiliyor.

Güneş enerjisinin büyük bir kısmı atmosferde geri yansır veya soğrulur ve yeryüzüne on milyarda biri (150 milyar MW) gelir. Işınımın önemli bir kısmı okyanusların buharlaşması, su ve rüzgar dolaşımı, bitkisel ve hayvansal madde üretimi gibi doğal çevrimleri beslemede tüketilir. Yatay yüzeye gelen güneş enerjisi 0-1100 W/m2 arasında değişir. Elverişli bölgelerde yeryüzüne gelen güç 240 W/m2 kadardır. Güneş enerjisi sıcak su elde etmede, ısıtma, kurutma işlemleri ve elektrik üretimi gibi birçok alanda kullanılabilmektedir. Bu amaçla düz veya yoğun toplayıcılarla güneş pillerinden yararlanılmaktadır. Toplayıcıların yüzeyi özel siyah mat boya ile boyanır. Toplayıcılarda %60 dolayında verim elde edilirken, elektrik üretiminde verim oldukça düşüktür. Günümüzde imal edilen güneş pillerinin verimi %20’ye yaklaşmıştır. Güneş enerjisi tükenmez, çevre kirliliği yaratmaz ve her yerde bulunur. Bu özellikleri ile gelecek vaat eden bir enerji kaynağıdır. Güneş enerjisinden özellikle kereste kurutmada yararlanma konusunda teşvik edici bir politika benimsenmelidir. Yapılan araştırmalar, güneş enerjisinin bu alanda ekonomik olarak kullanılabileceğini göstermektedir.

Şekil 4.3. Güneş kurutma fırını 4.2.2.4. Dalga ve Gelgit Enerjisi Okyanuslar, henüz kullanılmamış büyük bir enerjiyi içlerinde barındırıyor. Dalga ve gelgit enerji teknolojileri de güneş ve rüzgar enerjisiyle kıyaslandığında, nispeten yeni ve büyük ölçüde keşfedilmemiş enerji türleridir. Bu enerjinin geliştirilmesi maliyetli bir iş olduğundan, yakın gelecekte alışıldık enerji kaynaklarıyla mali açıdan yarışacak bir aşamaya gelmesi olası görünmüyor. Gel-git olaylarından yararlanılarak mekanik enerji elde etmek mümkündür. Bu amaçla düşük düşülü Kaplan türbinleri kullanılmaktadır. En yüksek gel-git genliği Kanada’nın doğu kesimlerinde meydana gelmekte ve 20 m’ye ulaşmaktadır. Akdeniz gibi kenar denizlerde genlik düşüktür. Dünyadaki toplam gel-git enerjisi potansiyeli 3x106 MW kadardır. Ancak bunun 64.000 MW’lık kısmından yararlanılabilmektedir.



4.2.2.5. Biyo (Organik) Yakıt Bu terim, yenilenebilir enerji kaynağı olarak fosilleşmemiş organik maddeler için kullanılıyor. Bitkilerden elde edilen madde, başka maddelere, kimyasallara, yakıta ve enerjiye dönüştürülebilir. Bazı türleri, sanayide faal biçimde kullanılıyor; örneğin tohum, şeker ve sebze yağından ya da bunların karışımından elde edilmiş bio yakıtların kullanıldığı çok daha fazla sayıda otomobil üretiliyor. 4.2.2.6. Jeotermal Enerji Jeotermal enerji, Dünya’nın kilometrelerce altındaki merkezinde, erimiş kayalardan oluşan mağmadan gelen ısıyı kullanıyor. Bu ısı ya kuyular açılarak ya da yüzeye yakın yerlerdeki su kaynakları ya da kayalardan elde edilir. Dünyada tüketilen enerjinin sadece %0.4′ü bu yolla elde ediliyor. Jeotermal enerjinin toplam kapasitesi 1,2x109 KW kadardır. Ancak dünyanın her yerinde zengin jeotermal enerji kaynakları bulunmadığı gibi hepsinin değerlendirilmesi de mümkün olamamaktadır. Jeotermal enerji sıcaklığa bağlı olarak dört grupta değerlendirilmektedir;

b) Yüksek enerjili jeotermal (150-400 0C): 3 ile 10 Km derinlikteki sıcaklığı 500-600 0C arasındadır. Elektrik üretiminde kullanılır.

c) Orta enerjili jeotermal (70-150 0C): Küçük elektrik santrallerinde ve ısıtmada.

d) Düşük enerjili jeotermal (60-80 0C): konut ısıtmasında değerlendirilir. e) Çok düşük enerjili jeotermal (20-60 0C): Konut ve kent ısıtmasında, tarımsal alanlarda

sera ısıtmacılığında değerlendirilir. Türkiye jeolojik bakımdan, jeotermal enerji oluşumuna elverişli koşullara sahip ülkeler arasında yer alır. Ülkede birçok jeotermal enerji kaynağının sıcaklığı 70-80 0C’nin üzerindedir. İlk jeotermal enerji santrali 1984 yılında Ege Bölgesinde (Kızıldere) kurulmuş ve 130 milyon KWh kapasitededir. Türkiye’nin en yaygın jeotermal enerji kaynakları Ege Bölgesinde bulunmakta ve kayaç içerisindeki sıcaklıkları 300-500 0C arasında değişmektedir. 4.2.2.7. Hidrojen Enerjisi Başlıca enerji kaynakları arasında kabul edilmese de, hidrojen gelecek için umut vaat eden bir yakıt. Enerjiyi taşıyan, bereketli ve çevre kirliliğine yol açmayan bir gaz. Ne var ki, şu aşamada su ya da fosil yakıtlarda elde edilebilmesi için çok fazla elektrik harcanıyor. Ayrıca depolanması ve taşınması da güçtür. 4.2.2.8. Okyanus Enerjisi Derin okyanus sularıyla güneşin ısıttığı yüzey suyu arasındaki sıcaklık farkını kullanarak elektrik üretmek mümkün. Bir tahmine göre, okyanuslardan gelen güneş enerjisinin yüzde 0.1′inden azı, ABD’nin günlük enerji tüketiminin 20 katından fazlasını sağlayabilir. Ancak, bu teknolojinin kullanımına daha vakit var.

4.2.3. Enerji Üretimi ve Tüketimi Enerji kaynaklarındaki gelişmeler teknolojik araştırmalara dayanır. Bu bakımdan enerji kaynakları ile ilgili çalışmalar genellikle iki konu üzerinde yoğunlaşmıştır:



1) Makinaları gittikçe daha güçlü yapmak suretiyle verimlerini yükseltmek, özgül ağırlıklarını azaltmak ve maliyetlerini düşürmek.

2) Makinaların çalışmasını gittikçe daha düzgün ve verilen bir programa göre otomatik olarak ayarlamayı sağlamak suretiyle insan gücünden mümkün olduğu kadar tasarruf sağlamak ve insanın yapamayacağı işleri gördürmek.

Özellikle endüstrileşmiş ülkelerde, birbirinden bağımsız çok sayıdaki endüstri kuruluşu büyük miktarda enerji tüketmektedir. Toplumsal davranışlardaki bazı değişiklikler ve yeni petrol kaynaklarının bulunması gibi yenilikler enerji kaynakları ve tüketimi konusunda önemli değişikliklere neden olmuştur.

Günümüzde, kullanılan enerjinin büyük bir kısmı kömür, petrol ve doğal gaz gibi fosil yakıtlardan sağlanmaktadır. Petrol kaynaklarının potansiyeli 430x106 MW/yıl’dır. dolayındadır. Mevcut petrol kaynaklarının yakın gelecekte tükeneceği tahmin edilmektedir. Buna karşılık kömür yatakları daha geniştir. Fakat kömür, enerji üretimi için olduğu kadar plastik ve yağ üretimi için de kullanılmaktadır. Bu bakımdan kömürün de tükenmez bir enerji kaynağı olduğu düşünülmemelidir.

2007 yılı dünya birincil enerji tüketimi, 11 milyar ton petrol eşdeğeri olarak gerçekleşmiştir. Bunun 3.95 milyar tonu petrol, 2.64 milyar ton petrol eşdeğeri doğal gaz, 3.18 milyar ton petrol eşdeğeri kömür, 622 milyon ton petrol eşdeğeri nükleer ve 709 milyon ton petrol eşdeğeri de hidroelektrikle karşılanmıştır.

Dünyanın tahmini petrol rezervleri 1.238 milyar varildir. Mevcut tüketim rakamlarına (85 milyon varil/gün) göre petrol rezervinin 40 yıl, doğal gaz rezervlerinin 60 yıl, kömür rezervlerinin ise 120 yıl süreyle yeterli durumda olduğu tahmin edilmektedir. Ülkemizde 2006 yılı birincil enerji arzı 99,8 milyon TEP, toplam enerji tüketimi ise 77,6 milyon TEP’dir. Enerji tüketimimizde petrol %32, doğal gaz %29 ve kömür %28 paya sahiptir. Ülkemiz enerji ihtiyacının %73,2’sini dış kaynaklardan karşılamaktadır. Türkiye’de 2010 yılı enerji tüketimi yaklaşık 200.000 GWh olmuştur.

Şekil 4.4. Dünyada enerji tüketimi tahmin Tablo 4.1’de bazı ülkelerde 2007 yılı itibariyle kişi başına tüketilen enerji miktarı KEP olarak verilmiştir.

133366150309

164959 178144 191036 203635

0

50000

100000

150000

200000

250000

2005 2010 2015 2020 2025 2030

Ener

ji tü

ketim

i (m

ilyar

kW

h)

Yıllar

Dünya Enerji Tüketimi/Tahmin



Tablo 4.1. Dünyada ve bazı ülkelerde 2007 yılı kişi başı enerji tüketimi Sıra Ülke Kişi başı enerji tüketimi (KEP) 1 Dünya 1.819 2 ABD 7.759 3 Fransa 4.258 4 Almanya 4.027 5 Japonya 4.019 6 İspanya 3.208 7 İtalya 3.001 8 Yunanistan 2.875 9 Çin 1.484 10 Türkiye 1.370

4.2.4. Enerji Tasarrufu ve Verimliliği Enerji tasarrufu, üretimde, konforumuzda ve iş gücümüzde herhangi bir azalma olmadan enerjiyi verimli kullanmak, israf etmemektir.

Aynı işi daha az enerji kullanarak yapmaktır. Enerji tüketimimizin %82’si ısıtma için kullanılmaktadır. Isı yalıtım önlemlerinin alınması ile bu kayıplar azaltılabilir. Binaların yalıtımı ile %25 den %50’ye varan yakıt tasarrufu sağlanması mümkündür.

Enerjinin fazla kullanılması sonucunda; Doğal kaynaklar hızla tükeniyor Çevremiz kirleniyor Enerji için yüksek miktarda para ödüyoruz

Ekonomik üretim ana unsuru olan ve hayat kalitemizi iyileştiren enerjinin kullanımından vazgeçemeyeceğimize göre enerjinin verimli kullanılması gerekmektedir. Dünya'da enerji tüketiminin bu şekilde devam etmesi durumunda 2020 yılında fosil yakıt kaynaklarının yarısının tüketilmiş olacağı tahmin edilmektedir. Fosil kaynaklar, sadece yakıt olarak değil aynı zamanda başta ilaç olmak üzere kimya sektöründe pek çok alanda kullanılmaktadır. Bu yönü ile de korunması en azından tüketiminin azaltılması önemlidir. 1970'li yıllarda yaşanan petrol krizi sonrasında enerji konusuna ilgi artmış ve enerji tasarrufu konusu gündeme gelmiştir. Enerji tasarrufu yapmak aile bütçesi için önemlidir. Enerjiyi verimli kullanırsak faturalara daha az para öderiz. Enerji tasarrufu devlet bütçesi için de çok önemlidir. Kullandığımız enerjinin yaklaşık %60'ını başka ülkelerden alıyoruz ve ödemeyi döviz olarak yapıyoruz.

Türkiye’de enerji tasarrufu amaçlı uygulamaları; Binalarda Enerji Verimliliği Çalışmaları Binalarda Isı Yalıtımı Kuralları Standardı, TS 825 Binalarda Isı Yalıtımı Yönetmeliği Kamu Kurum ve Kuruluşlarının Enerji Tüketimlerini Azaltmak için Alacakları

Önlemler Konutlarda ve Ulaştırma Sektöründe Enerji Tüketimi Projesi Okul ve Kamu Kurumlarına Yönelik Seminerler Enerji Tasarrufu Haftası etkinlikleri



Spot filmler Yayın çalışmaları

4.2.5. Enerji Kirliliği ve Küresel Isınma Kömür veya petrol gibi fosil yakıtların yanması sonucu, daima CO2 oluşur. Yapılan ölçümler milyonlarca yıldır 180-280 ppm arasında değişen CO2 seviyesinin günümüzde 360 ppm seviyesine çıktığını göstermektedir. Karbondioksit diğer sera gazlarına göre %55'lik bir oranla, doğal sıcaklık dengelerinin bozulmasında en büyük etkiyi yaparak Küresel Isınma'ya neden olmaktadır. Şekilde 1800-2000 yılları arasında dünya C salımı gösterilmiştir.

Şekil 4.5. Dünyada fosil kaynak kökenli karbon (C) salınımı

Küresel ısınmanın oluşumunda sera etkisinin rolü büyüktür. Sera etkisi, güneşten gelen kısa-dalga boylu ışınların geçmesine izin veren gaz tabakasının, dünya üzerinden yansıyan uzun-dalga boylu ışınların büyük bir kısmını tutması sonucu meydana gelen atmosferik dengesizliktir.

Atmosfere atılan diğer sera gazları ise CO, SO2, NOx gibi zehirli gazlar ve radyoaktif maddelerdir. Termik santrallarda, sanayide ve binalarda yakıt olarak kömür kullanıldığında, bu kirlilik etmenlerinin yanısıra kül de açığa çıkar. Kül civa, kurşun, arsenik ve kadmiyum içermesi nedeniyle yüksek oranda kirletici etkiye sahiptir.

Fosil yakıtların bu şekilde kullanılmaya devam edilmesi durumunda, aşırı kuraklık, deniz seviyesinde yükselme sonucu su baskınları, fırtınalar ve ultraviyolenin artması gibi küresel değişmeler sonucu, doğanın ekolojik dengesinin bozulması kaçınılmazdır. Fosil yakıtların yanması sonucu atmosfere salınan CO2 ve diğer gazlar çevre kirliliğinin yanı sıra oluşturdukları sera etkisi sonucu küresel ısınma ve iklim değişikliklerine neden olmaktadır. 2005 yılında 28 milyar ton olarak gerçekleşen dünya enerji kaynaklı CO2 emisyonunun 2030 yılında 43 milyar tona ulaşacağı öngörülmektedir. CO2 emisyonundaki artıştan kaynaklanan küresel ısınma ve iklim değişikliği insanlık için yaşamsal öneme sahip su kaynakları, tarım ve doğa açısından tehdit oluşturmaktadır.



Fosil kökenli yakıtlarda salınan gazlar atmosferde birikim yaparak dünyanın ısıl dengesini bozmakta ve küresel ısınmaya yol açmaktadır. Küresel ısınma ise dünyada başta iklim olmak üzere doğal dengenin bozulması üzerinde önemli olumsuz ekiler meydana getirecektir.

Şekil 4.5. Dünyada CO2 emisyonu

2831

3437

4043

05

101520253035404550

1 2 3 4 5 6

CO

2 em

isyon

u (m

ilyar

ton)

Yıllar

Dünya CO2 Emisyonu / Tahmini



5. TASARIM VE MALZEME BİLİMİ 5.1. TASARIM VE KONSTRÜKSİYON Makina tasarımı, mekanik sistemlerin (makina, ürün, yapı, cihaz) tasarımı demektir. Makina tasarımında malzeme, matematik, fen bilimlerinden yararlanılarak ürünle ilgili analizler yapılır. Tasarım yapmak, belirli bir ihtiyacı karşılayacak bir plan formüle etmek veya bir problemi çözmektir. Eğer bu plan fiziksel bir varlık ortaya çıkaracaksa, yani bir ürün elde edilecekse, bu ürün aşağıda belirtilen özellikleri taşımalıdır:

Fonksiyonel: Ürün belirtilen ihtiyacı gidermeli ve müşteriyi memnun etmelidir. Emniyetli: Ürün çevreye, kullanıcıya zarar vermemelidir. Güvenilir: Belirlenen süre zarfınca ürün kendisinden beklenilen fonksiyonları yerine

getirmelidir. Rekabetçi: Ürün piyasada bir yarışçıdır. Kullanılabilirlik: Ürün kullanıcı dostu olmalıdır. Üretilebilirlik: Ürün minimum parça sayısına sahip olmalı, seri üretime uygun

olmalıdır. Pazarlanabilirlik: Ürün, hedef kitlenin alım gücüne uygun olmalıdır. Ekonomiklik: Tasarımda ekonomiklik oldukça önemlidir ve kimi mühendislik

tasarımlarında, tasarımın elde edilmesi için, harcanan zamandan daha fazla bir zaman o tasarımının maliyet analizleri için harcanmaktadır. Maliyeti azaltmanın ilk prensibi standart ve piyasada bulunan elemanları, boyutları veya geometrileri kullanmaktır.

Bir mühendislik tasarımına başlayabilmek için mühendisin önünde çözülmesi gereken somut bir sorun bulunmalıdır. Sorun ve gereksinim ortaya konulduktan sonra tasarımcı tasarım sürecinde belli başlı üç etkinlikte bulunur: yaratıcılık, karar verme, modelleme.

Yaratıcılık; Tamamen bir zihinsel etkinliktir. Karar verme; Tasarım sürecinde çeşitli aşamalarda ortaya çıkan seçenekler ve yöntemler arasında en uygun olanını seçmektir. Modelleme; Mühendislik bilgi birikiminin hesaplama yöntemleri ile tasarıma uygulanması

Konstrüksiyon, herhangi bir teknik sistemin belirlenmesi, uygulanacak fiziksel prensiplerin saptanması, bu prensipleri sağlayan elemanların seçimi, bunların montaj ve parça resimlerinin hazırlanmasına kadar geçen bütün faaliyetleri kapsamaktadır. Konstrüksiyon tasarım, hesaplama ve şekillendirme aşamaları ile tamamlanır.

5.2. TASARIM MALZEMELERİNİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ Malzemelerin kuvvet altında göstermiş oldukları davranışlara ve davranışlardan elde edilen özelliklere mekanik özellikler denilir. Bu özellikler mühendise, makina parçasının boyutu, şekli ve üretim metodunu belirlemede yardımcı olur. Bununla birlikte, malzemelerin mekanik davranışlarını incelemek ve yapılarıyla özellikleri arasında ilişkileri belirlemek için farklı mekanik deneyler yapılır. Yapılan mekanik deneyler içerisinde en yaygın olanı çekme deneyidir. Bunun nedeni ise çekme deneyi ile malzemelerin mekanik davranışları ile ilgili sonuçların elde edilmesi ve elde edilen sonuçların mühendislik hesaplarında doğrudan kullanılmasıdır.



Homojenlik: Malzeme özelliklerinin her noktada aynı olmasıdır. Özellikle metallerde homojenlik çok önemlidir. Çok küçük özellik farklılığı varsa, gerilme ve şekli değiştirme hesapları yapılırken malzeme homojen kabul edilir. Küçük bölgelerde özellik farklılıkları bulunsa da genel özellikleri homojen olan malzemelerde bu özelliklerine göre kullanılabilirler.

İzotropi: Malzemenin özellikleri yöne bağlı olarak değişmez ise bu malzeme izotropiktir. Malzemelerin gerilme ve şekil değiştirme hesapları bu kabul üzerine yapılır. Yönlere göre özellikleri farklılık gösteren malzemeler anizotropik malzemelerdir. Bu malzemeler (odun gibi) bu özellikleri bilindiği durumlarda birçok avantaja sahip olarak kullanılabilirler.

Çekme Deneyi: Malzemelerin mukavemeti hakkında esas tasarım bilgilerini belirlemek ve malzemeleri özelliklerine göre sınıflandırmak çekme deneyi ile sağlanır. Çekme deneyi, standartlara göre hazırlanmış deney numunesinin tek eksende, belirli bir çekme hızında ve sabit sıcaklıkta koparılıncaya kadar çekilmesidir. Deney sırasında, standartlara göre hazırlanan çekme numunesine uygulanan kuvvet ya da gerilme ile meydana gelen uzama değerleri kaydedilir. Çekme deneyi sonucunda elde edilen veriler mühendislik hesaplarında doğrudan kullanılırlar. Bu yüzden çekme deneyi en yaygın deney olarak kullanılan tahribatlı malzeme muayenesi yöntemlerinden birini oluşturur. Çekme deneyi sonucunda numunenin temsil ettiği malzemeye ait aşağıdaki temel mekanik özellikler belirlenebilir:

Akma gerilmesi Çekme gerilmesi Kopma uzaması Kesit daralması Elastisite modülü

Çekme deneyi sonucunda malzemeye ilişkin çekme diyagramı denen gerilme – uzama diyagramı oluşturulur. Şekil 1.24c’de görüldüğü gibi, gerilme – uzama diyagramı üç bölümden oluşmaktadır. Bunlar; elastik deformasyon bölgesi, homojen plastik deformasyon bölgesi ve homojen olmayan plastik deformasyon bölgesidir. Elastik deformasyon bölgesinde gerilme – uzama eğrisi lineer bir değişim gösterir. Yani artan gerilme ile birlikte % uzama değeri de orantılı olarak artar. Bu aralıkta uygulanan gerilme kaldırılırsa yüzde uzama değeri sıfıra iner. Yani numune üzerinde kalıcı şekil değişimi oluşmaz. Bu bölgede “Hooke Kanunu ( = E.e)” geçerli olup, doğrunun eğimi malzemenin “Elastisite Modülünü” verir. Uygulanan gerilme elastik bölgenin dışına çıktığında, malzeme plastik şekil değişimine uğramaya başlar ve homojen deformasyon bölgesine girer. Bu bölgede uygulanan gerilmeyle beraber harekete geçen dislokasyonlar (çizgisel kusur) kaymayı meydana getirir ve malzeme kalıcı olarak şekil değiştirir. Bu bölgede malzeme üzerine uygulanan kuvvet kaldırıldığında, elastik şekil değişimi ortadan kalkarken, kaymanın neden olduğu plastik şekil değişimi ise kalıcıdır. Kaymanın başladığı nokta elastik ve plastik davranışı ayıran noktadır. Çekme işlemine devam edildiğinde, öyle bir noktaya gelinir ki, malzemede plastik kararsızlık oluşur ve numunenin boyundaki herhangi bir noktada kesit büzülmeye başlar ve numune boyun verir. Bundan sonra kesit daralması nedeniyle deformasyon daha az bir kuvvetle devam eder ve bu bölge sonunda numune kırılır.



Şekil 5.1. Çekme deneyi seti Elastik deformasyon bölgesinde malzeme çok küçük yükler altındadır ve yük kaldırıldığında malzeme ilk şekline geri döner. Elastik deformasyon esnasında atomlar aralarındaki bağı koparmadan hareket ederler ve bu yer değiştirme miktarı uygulanan gerilme ile orantılıdır. Gerilme/deformasyon oranı = Sabit olarak değerlenir.

Elastiklik: Elastiklik, malzemenin şeklini koruyabilmesi olarak tarif edilir. Malzemeye bir dış yük uygulandıktan sonra yük kaldırıldığında malzeme eski şeklini alıyorsa malzeme elastik özellik gösteriyor demektir. Elastisite modülü, malzemenin rijitliği ile ilgili bir değer olup, bu değer özellikle konstrüksiyon mühendisliğinde çok önemlidir.

Eğer gerilmeler kayma şeklinde ise kayma gerilmesi ile elastik birim kayma arasında; G şeklinde bir ilişki vardır. Burada, G kayma elastisite modülü, kayma gerilmesi ve elastik birim kaymada şekil değişimidir. Elastisite modülü atomlar arası bağ kuvvetini temsil eder ve malzemenin rijitliğinin bir sonucudur. Bağ enerjisi yüksek olan malzemelerin elastisite modülü ve ergime sıcaklığı da yüksek olur. Elsatisite modülü ne kadar büyükse malzemenin elastik uzaması da o ölçüde düşükt, rijitliği ise yüksektir. Tablo 5.1’de bazı malzemelerin elastisite modülü, kayma modlü ve poisson oranları verilmiştir.

Tablo 5.1. Bazı malzemelerin Elastisite ve kayma modülü ile Poisson oranları Malzeme Elastisite modili E (GPa) Kayma modülü G(GPa) Poisson oranı 휈 Alüminyum 69 25 0,33 Pirinç 97 37 0,34 Mağnezyum 110 46 0,34 Nikel 207 76 0,29 Çelik 207 83 0,30 Titanyum 107 45 0,34 Tungsten 407 160 0,28



Elastisite Modülü: Orantı limitine kadar diyagramındaki eğrinin eğimi olup çekme durumunda E eşitliği geçerlidir. Elastisite modülü başlıca, kimyasal bileşim, soğuk deformasyon miktarı ve sıcaklıkla değişir. Ayrıca yapı kusurları ve ferromanyetik özellikler de elastisite modülüne etki eder;

Alaşım ilavesi ile eğer ergime noktası yükseliyorsa bu durumda elastisite modülünün de yükseleceği söylenebilir.

Elastisite modülü anizotropik özellik gösteren malzemelerde veya soğuk deforme olmuş malzemelerde farklı kristalografik doğrultularda farklı değerler alabilir.

Elastisite modülünün değeri artan sıcaklıkla azalır. Genellikle bu azalma ergime sıcaklığının yarısına kadar doğrusaldır. Bu noktadan sonra azalma artar. Ergime sıcaklığına yaklaşıldığında atomlar arsı çekim kuvveti olmadığından, elastisite modülünün değeri sıfıra yaklaşır.

Malzemenin dayanımının elastisite modülü üzerinde bir etkisi yoktur. Örneğin, sertleştirilmiş aynı bileşime sahip çeliğin sert ve yumuşak hallerinde aynı elastiklik modülü geçerlidir.

Poisson oranı; ν = − poisson oranının değeri metalik malzemelerde 0.25-0.32 arasında değişmekte, ancak çoğunlukla 0.30 değerini almaktadır. Elastik büyüklükler arasında aşağıdaki bağıntının geçerli olduğu söylenebilir.

퐸 = 2 퐺 (1 + 휈) (5.1)

Orantı sınırı: Doğrusal kısmı sınırlayan gerilme değeridir. Başka bir ifade ile, uygulanan gerilmenin elde edilen uzamayla orantılı olarak değiştiği, yani aralarında bir orantı katsayısının (E) bulunduğu bölgenin sınırına karşılık gelen gerilme değeridir. Elastiklik sınırı: Malzemeye uygulanan kuvvet kaldırıldığı zaman plastik uzamanın görülmediği veya yalnız elastik şekil değişiminin meydana geldiği en yüksek gerilme değeridir. Hassas olarak belirlenen bu sınırın orantı sınırından daha yüksek olmasına karşın, uygulamalarda genellikle elastik sınır orantı sınırına eşit kabul edilebilir.

Akma gerilmesi (AK): Akma dayanımı, kaymanın fark edilir ve etkili olduğu durumdaki gerilmedir. Düşük karbonlu çelikler gibi belirli bir şekilde akma gösteren malzemelerde akma gerilmesi akma yükünün (Fakma) numunenin orijinal kesit alanına bölünmesi ile bulunur. Bu tür malzemelerde kuvvetin ilk kez sabit kaldığı veya düşmeye başladığı gerilme, akma sınırı olarak alınır. Önemli bir gerilme düşüşü varsa o zaman alt ve üst diye ayırt edilen iki akma sınırı söz konusudur. Alt akma sınırı süreksizliklerin sona erdiği en küçük gerilmedir. Mühendislik malzemelerin çoğu bariz bir şekilde akma noktası göstermez. Bu durumda akma gerilmesi ise, mühendislik çekme diyagramı üzerinden, %0,2 kadar kalıcı bir deformasyona neden olan kuvvetin numunenin orijinal kesit alanına bölünmesiyle bulunur. Söz konusu kuvvetin belirlenmesi için, %0.2 kalıcı şekil değişimi noktası belirlenir ve bu noktadan gerilme – şekil değişimi eğrisinin elastik kısmına bir paralel çizilir. Bu paralelin gerilme – uzama eğrisini kestiği noktaya karşılık gelen gerilme değeri o malzemenin akma dayanımıdır. Akma dayanımı, mühendislik malzemelerin en önemli mekanik özelliklerinden biridir. Tasarım mühendisliğinde, akma mukavemeti müsaade edilebilen maksimum sınırdır. Akma mukavemetinin üzerindeki değerler ise malzeme şekillendirme işlemlerinde kullanılır. Kullanım esnasında, uygulanan kuvvete dayanabilecek parçalar tasarlanıyorsa, parçanın plastik olarak şekil değiştirmediğinden emin olunmalıdır.



Plastiklik: Bir malzemeye dış yük uygulandığında şekil değişimi olur ve yük kaldırıldığında malzeme eski şekline dönmez ise malzeme plastik şekil değiştirmiş demektir. Buradaki şekil değişimi kalıcı şekil değişimidir.

Çekme Dayanımı: Bir malzemenin kopuncaya veya kırılıncaya kadar dayanabileceği en yüksek gerilme değeridir. diyagramındaki en büyük gerilmedir. Çekme deneyinin amacı; malzemelerin statik yük altındaki elastik ve plastik davranışlarını belirlemektir. Çekme dayanımı Rm veya ç ile gösterilir Birim uzama (Kopma): Kopma uzaması, numunede ortaya çıkan toplam uzama miktarının numunenin orijinal ölçü uzunluğuna oranı olarak tanımlanır.

ε = 100 [%] (5.2)

Kesit daralması: Nümunenin koptuktan sonraki kesit alanındaki daralmanın, başlangıçtaki orijinal kesit alanına oranının % olarak ifadesidir.

− ε = 100 [%] (5.3)

Süneklik: Süneklik, malzemenin kırılmadan şekil değiştirebilme özelliğidir. Malzemenin süneklik değerleri yanında, akma dayanımının çekme dayanımına oranı (AK/ç) da malzemenin şekillendirilme kabiliyetini gösteren önemli bir büyüklük olarak değerlendirilmektedir. Söz konusu oran iyi şekillendirilebilen yumuşak çelikte yaklaşık 0.66 iken, söz konusu özelliğin çok yetersiz olduğu malzemelerde (örneğin sertleştirilmiş çelikler) 1’e yakındır.

Tokluk: Bir malzemenin plastik deformasyon sırasında enerji absorbe etme özelliğine tokluk denir. Çekme eğrisi altında kalan alan çekme işini verir ve bu değer tokluğun bir ölçüsüdür. Yüksek karbonlu yay çeliğinin akma ve çekme mukavemeti orta karbonlu yapı çeliğinin akma ve çekme mukavemetinden çok daha yüksektir. Ancak, yapı çeliğinin toplam % uzama miktarı daha fazla yani, sünekliği daha iyidir. Yapı çeliği için çekme diyagramı altındaki alan daha büyük olduğundan, yapı çeliği yay çeliğine göre daha tok bir malzemedir. Buna göre tokluk, mukavemet ve sünekliğin her ikisini de içine alan bir özelliktir. Gevreklik: Plastik şekil değiştirme kabiliyetinin olmaması durumunu ifade eder. Eğri bazen elastik sınırda bazen de elastik sınıra çok yakın bir noktada son bulur. Dövülebilirlik: Sünekliğin basma halindeki şekil değişimidir. Dövülebilir malzemeler büyük plastik şekil değişimine müsade ederler ve haddelenebilirler. (Al, Cu, Pb gibi). Bazı metalik malzemeler elastik şekil değişiminden plastik şekil değişimine geçerken akma olayını belirgin bir şekilde gerçekleştirirler. Bu malzeme gurubuna en iyi örnek yumuşak (ısıl işlem görmemiş) ve çoğunlukla düşük karbonlu çeliklerdir. Demir dışı metaller ve yüksek sıcaklıklarda metallerin hiçbiri belirgin akma özelliği göstermezler.



Şekil 5.2. Belirgin akma noktası gösteren malzemelerin gerilme-uzama grafiği

Basma diyagramı: Metalik malzemelerin basma ve çekme diyagramları şekli genel olarak birbirine benzer.

Şekil 5.3. Basma deneyi

Basma deneyinde de önce bir elastik bölge (OA’) görülür. A’ noktası elastik sınır olarak tanımlanır ve bu noktadan sonra plastik deformasyon başlar. Bu bölge, çekme deneyinde elde edilen bölge ile tamamen aynıdır. Plastik deformasyon bölgesinin ilk kısmı (A’B’) çekme diyagramının plastik deformasyon eğrisinin ilk kısmına benzer bir eğimle devam eder, fakat daha sonra basma eğrisinin eğimi artar. Bunun nedeni, deney sırasında numunenin kesit alanının sürekli artmasıdır. Deneyin sonuna doğru, kesit çok arttığında gerilme de ani olarak yükselir. Öte yandan, numunenin gerçek kesit alanına bağlı olarak hesaplanan gerçek gerilme değeri ise mühendislik gerilme değerinden daha düşüktür. Basma ve çekme deneylerinden elde edilen gerçek gerilme – gerçek birim uzama diyagramları aynıdır. Metalik malzemelerin gerçek çekme ve basma diyagramları birbirinin aynısıdır. Ancak, mühendislik çekme ve basma diyagramları, plastik bölgede birbirinden farklıdır. Bu bölgede mühendislik basma gerilme değerleri mühendislik çekme gerilmesi değerlerinden daha fazladır.



Şekil 5.4. Gerilme-uzama diyagramı (çekme-basma) Sertlik: Yapılışının basit olması ve malzemeye hasar vermemesi nedeniyle malzeme üzerinde yapılan en genel mekanik deneylerden biri sertlik deneyidir. Ayrıca, bir malzemenin sertliği ile diğer mekanik özellikleri arasında paralel bir ilişki de bulunmaktadır ve bu sayede diğer bazı özellikler hakkında fikir edinilebilmektedir. Örneğin çeliklerde, çekme mukavemeti sertlik değeri ile orantılıdır. Dolayısıyla yapılan basit bir sertlik deneyi sonucunda o malzemenin mukavemet değerleri hakkında da fikir edinilebilir.

Şekil 5.5. Sertlik ölçme teknikleri

Sertlik izafi bir ölçü olup, malzemelerin sürtünmeye, kesilmeye, çizilmeye ve plastik deformasyona karşı gösterdiği direnç olarak tarif edilir. Bilimsel anlamda ise malzemelerin dislokasyon hareketine karşı gösterdiği direnç olarak tarif edilir. Sertlik ölçme genellikle, konik veya küresel standart bir ucun malzemeye batırılmasına karşı malzemenin gösterdiği direnci ölçmekten ibarettir. En genel sertlik ölçme deneyleri aşağıda verilmiştir. Bu ölçüler arsında matematiksel ilişkiler mevcut olup bir değerden diğerine geçiş yapılabilmektedir. Sertlik ölçümleri yapılırken, yöntem ne olursa olsun numune üzerinde birkaç ölçüm yapılıp bunların ortalaması alınmalıdır.

a) Brinell sertlik ölçme yöntemi, b) Vickers sertlik ölçme yöntemi c) Rockwell sertlik ölçme yöntemi



d) Mikro-sertlik ölçme deneyi. Çentik Darbe Deneyi (DIN50115): Çentik darbe deneyinde amaç, malzemenin bünyesinde muhtemelen bulunacak bir gerilim konsantrasyonunun (gerilim birikiminin) darbe esnasında çentik tabanında suni olarak teşkil ettirilip, malzemenin bu durumda dinamik zorlamalara karşı göstereceği direnci tayin etmektir. Darbe deneyi, metallerin özellikle gevrek kırılmaya müsait şartlardaki mekanik özellikleri hakkında sağlam bir fikir elde etmek amacıyla uygulanır. Bu deneyde kopma anına kadar gereken şekil değiştirme işi ölçülür. Deney makinası olarak sarkaçlı darbe cihazları (DIN51222) kullanılır. Nümune sarkacın hareket yolundaki en alçak noktada bir yatağa yerleştirilir. Sarkaç üst konuma (1) getirilerek mesnetlenir. h yükseklğinde duran sarkacın potansiyel Ep enerjisi vardır. Sarkaç serbest bırakıldığı zaman dönme hareketi yapmak suretiyle aşağı düşer. En alçak konumda (2) sarkacın potansiyel enerjisi tamamen kinetik enerjiye dönüşür. Bu noktada sarkaç çekicinin ağzı nümuneye çarpar ve nümuneyi kırar. Kopma için gerekli darbe işi sarkaç tarafından yapıldığı için enerjisi azalrı. Sarkacın salınımı devam ettiğinde, sarkaç daha düşük bir h1 yüksekliğine (39 çıkar ve bu noktada artık enerji Eü kadardır. Böylece harcanan darbe işi yaklaşık olarak Ev = Ep – Eü = F (h – h1) (5.4)

Şeklinde bulunur. Burada F, sarkacın yatay durumda sahip olduğu kuvvettir. Darbe işinin Ao yüzeyine etki ettiği kabul edilir. Buna göre çentik darbe sünekliği

∝ = ş ü

= [J/mm ] (5.5)

Şekil 5.6. Çentik darbe deneyi seti Hasarlar: Statik etkili gerilme: Makina elemanına yavaşça uygulanan ve makina elemanının kullanma süresi boyunca üzerine etki eden gerilmenin büyüklüğü 1000 defadan fazla değişmeyen yükleme durumları statik olarak adlandırılır. Bu gerilme altında aşağıdaki hasarlar meydana gelir:

Kırılma veya plastik şekil değiştirme



Gevrek kırılma Sünme veya sürünme Elastik kararlılığın (stabilite) bozulması Elastik çökme Rezonans

Tekrarlı yükleme: Elemanın üzerine etki eden gerilmeler kullanım süresi boyunca 1000 kereden fazla değişiyorsa buna tekrarlı yükleme durumu denir. Bu gerilme altında iki farklı hasar tipi ortaya çıkar:

Yorulma Aşınma

Darbeli yükleme: Darbeli yükleme gerek statik gerekse tekrarlı olarak etki eden gerilmelerin şiddetini artıran yönde etki eder. Örneğin, yavaşça etki ettirilen bir statik yük aynı eleman üzerine çok düşük bir mesafeden serbest düşme ile çarpışacak şekilde etki ettirilirse eleman üzerinde iki katı büyüklüğünde gerilmenin oluşmasına neden olur. Tekrarlı yüklemede de benzeri bir konu söz konusudur.

Bunlardan başka; korozyon, aşınma ve yüzey ezilmesi gibi hasarlar meydana gelebilir. Yorulma: Eleman içinde bulunan çatlakların zamanla ilerleyerek ve birleşerek kalıcı bir şekil değiştirme göstermeden ve akma sınırını altındaki gerilmelerde kopma şeklinde hasara uğraması yorulma olarak tanımlanır. Eleman üzerinde hiçbir çatlak olmasa bile etki eden yük altında dislokasyonlar ilerleyerek gerilmelerin yüksek olduğu bölgelerde bir çatlağın oluşmasına neden olabilir. Bu da zamanla büyüyerek kırılmaya neden olur. Yorulma olayında çatlak genellikle yüzeydeki bir pürüzde, çentikte, çizikte ya da kılcal çatlakta ve ani kesit değişimlerinin olduğu yerlerde başlar. Çatlak teşekkülü için aşağıdaki üç ana faktör gereklidir: a) Yeterli derecede yüksek bir çekme gerilmesi (anma gerilmesi), b) Uygulanan çevrimsel gerilmenin yeterli genliğe sahip olması, c) Yeterli sayıda çevrimin uygulanmış olması bunların yanında, parçadaki gerilme yığılması,

korozyon, sıcaklık, ani ve aşırı yüklemeler, metalografik yapı, artık gerilmeler ve birleşik gerilme hali de yorulmayı etkileyen diğer faktörlerdir.

Yorulma hasarı, görünen plastik şekil değiştirme olmadan gerçekleştiği için ve kırılma şeklinde olduğundan büyük zararların ortaya çıkmasına neden olabilir. Yorulmanın gerçekleşmesi için zaman içinde yüklerin tekrarlı olarak etki etmesi gerekmektedir. Genellikle 104 tekrara kadar gerçekleşen hasarlar kısa ömürlü yorulma, 10 milyonun üzerindeki tekrarlarda hasar meydana gelmemesi de sonsuz ömür olarak adlandırılır. Bu bakımdan kısa ömürlü hasarla mühendis için önemlidir.

Yorulma Deneyi: Birçok makina parçası ve yapı elemanları kullanım esnasında tekrarlanan gerilmeler ve titreşimler altında çalışır. Bu tür uygulamalarda, uygulanan gerilmeler parçanın statik dayanımından küçük olmalarına rağmen, belirli bir tekrar sayısı sonunda genellikle yüzeyde bir çatlama, bunu takip eden kopma olayına neden olurlar. Malzemenin, zamanla değişen gerilme ile zorlanması durumunda sınırlı ve belirli bir devir sayısında taşıyabildiği gerilmeye yorulma mukavemeti denir. Malzemenin, zamanla değişen gerilme durumunda, teorik olarak sonsuz tekrar sayısında hasara uğramadığı gerilmeye de yorulma limiti (süresiz yorulma dayanımı) denir.



6. BASİT MUKAVEMET HALLERİ 6.1. MUKAVEMET KAVRAMI Makina elemanlarında mukavemet hesaplamanın iki amacı vardır:

Bir konstrüksiyonda öngörülen elemanın taşıması, iletmesi gereken kuvveti veya momenti, istenilen süre boyunca, emniyetli bir şekilde taşıyabilmesi için hangi malzemeden ve hangi boyutlarda imal edilmesi gerektiğinin bilinmesi.

İmal edilmiş bir elamanın düşünülen işleme şartları altında hangi kuvvet veya momenti emniyet sınırını aşmadan ne kadar süre taşıyabileceğinin belirlenmesi (maksimum zorlamanın belirlenmesi)’dir.

Makina elemanlarının hesabı genel mukavemet bilgisi ile yapılır. Mukavemet hesabının amacı; bir elemanda dış kuvvetlerin doğurduğu zorlamaları hesap yoluyla bulmak ve bunu eleman sınır değerleriyle karşılaştırmaktır. Bir elemanın mukavemet değerleri, malzemenin mekanik özelliklerine, şekline ve boyutlarına bağlıdır. Emniyetli bir çalışma için bu değerler dış zorlamaların oluşturduğu gerilmelerden belli bir emniyet sağlayacak kadar büyük olmalıdır. Boyutlandırma yapılırken genelde aşağıdaki hususlara dikkat edilir:

Sistemin yükler altında taşıyıcı özelliği bozmamalı Boyutlandırma ekonomik olmalı Estetik veya ergonomiklik kavramı değerlendirilmeli Emniyetli şekilde boyutlandırılmalı

Makina tasarımı belirli bir fonksiyonu gerçekleştirmek üzere, belirli bir malzemeden belirli bir şekle sahip bir makinanın gerçekleştirmesi için yapılan işlemleri içerir. Elemanın malzemesi ve şekli gerçekleştirilecek fonksiyonun özelliğine göre belirlenmelidir. Dolayısıyla bir makina elemanı, kendinden beklenen fonksiyonu yerine getiremiyorsa hasara uğramış demektir. Bunun sonucu olarak hasar, makina elemanını tamamen parçalanıp dağılması şeklinde olabileceği gibi, hassas bir yüzeydeki küçük bir çizik şeklinde de ortaya çıkabilir

Makina elemanları bilimi, makina elemanının kullanım süresi boyunca maruz kalacağı etkileri tahmin etmek ve tasarım aşamasında bu yöntemleri göz önüne almak üzere geliştirilmiştir. Yapılacak tahminler tasarımcının deneyimlerine bağlı olarak ne derece doğru olursa yapılan makina elemanı o derece sağlam ve ekonomik olarak elde edilir. Makina elemanları üzerinde çok çeşitli hasar türleri görülebilir. Mukavemet; teknik malzemelerin çeşitli yüklere dayanması için gerekli hesap esaslarını inceler. Mukavemet bilgisi matematikten ve malzeme bilgisinden çok yararlanır. Deneylere önem verir. Bazı kabuller neticesinde bulunan formüllerin deney sonuçlarına uygun olup olmadığına bakılır.

Mukavemet, cisimlerin (malzemenin) kesitlerinde meydana gelen iç kuvvetlerin elastik cisimlerin kesitlerinde nasıl dağıldıklarını, birim kesit alanına düşen kuvveti, yani gerilmeyi, elastik cisimlerin kuvvetler etkisi altında nasıl ve ne kadar şekil değiştirdiklerini (deformasyonlarını = uzama, kısalma, sehim, eğilme, burulma, burkulma) miktarını araştırır.

Mukavemet, bir cisim üzerine uygulanan yükleri ve bu yüklerin cisim içindeki etkileri arsındaki ilişkileri inceler. Mukavemet hesabının amacı, bir elemanda dış kuvvetlerin meydana getirdiği zorlanmaları hesaplayarak bunu elemanın mukavemet değeri ile karşılaştırmak veya elemanın boyutlarını belirlemektir.



Bir tasarım mühendisinin görevlerinden birisi de malzemenin bütün kullanma şartlarını göz önüne alarak yapı ve makina elemanlarının boyutlarını hesaplamaktır. Elemanın boyutlarının hesaplanmasında üç ana koşul göz önünde tutulmalıdır;

1) Dayanım koşulu: Makina elemanının boyutları o şekilde tayin edilmelidir ki, eleman kendisine tesir eden dış kuvvetlere dayanabilsin. Bu koşul, elemanın boyutlarının fazla olmasına sebep olur.

2) Ekonomiklik koşulu: Elemanın ucuza mal edilmesidir. Bu şartta elemanın daha küçük boyutlu olmasıyla daha az malzeme kullanılır.

3) Estetiklik koşulu: Bu koşul, elemanın hoş görünümlü olması ve beğeni kazanmasını sağlamaktır.

Mühendis, birbirine zıt bu ölçütleri optimize edecek en uygun çözümü arar.

Katı cisimler, dış yüklerin etkisi ile az veya çok şekillerini değiştirirler. Teknik problemlerin pek çoğunda bu şekil değiştirmeler küçüktür. Şekil değiştirmelerin tamamen ihmal edilebileceği pek çok problem vardır. Bu nedenle ideal bir cisim olan rijit cisim tanımlanır: Rijit cisim, dış yüklerin etkisi ile herhangi iki noktası arasındaki uzaklığı değişmeyen cisimdir. Bu ideal cismi konu alan mekaniğe rijit cisimler mekaniği adı verilir. Katı cisimler kuvvetlerin etkimesi sonucunda şekillerini değiştirdikten sonra rijitleşmiş kabul edilir ve bunlara rijit cisimler mekaniğinin yöntemleri aynen uygulanır. Katı cisimlerin yükler altında şekil değiştirmesi, kullanılan konstrüksiyon malzemesinin cinsine bağlı olarak çeşitli özellikler gösterir. Yumuşak çeliğin, fontun, betonun, kilin aynı yük altındaki şekil değiştirmeleri farklıdır. Birçok durumlarda yükler kaldırıldığı zaman cisim ilk haline geri döner. Malzemenin bu davranışına elastiklik adı verilir. Yükler kaldırıldıktan sonra cisim ilk haline dönmez ve şekil değiştirmiş olarak kalırsa bu davranışa da plastiklik denir. Malzemenin pek çoğunda yükün bir sınırına kadar elastik davranış görülmektedir. Plastik davranış gösteren ve göstermeyen malzemeler vardır. Mühendis, tasarlayacağı her çeşit yapı elemanına boyut verirken, gözönüne alacağı en önemli noktalardan biri de, bunların dış etkenlere dayanmasını sağlamaktır. İşte cisimlerin mukavemeti ve bazen de mukavemet adı verilen bu bilim dalı bununla ilgili esas ve metotları hazırlar. Boyutlandırma, daima birbirine zıt olan, emniyet ve ekonomiklik şartları optimize edilir. Yapı, hiçbir zaman etkiyen dış kuvvetlere tam dayanacak sınır değerde boyutlandırılmaz, bunların geçici de olsa, muhtemel artışlarını ve yapının emniyeti ile ilgili diğer faktörleri de hesaba katmak gerekir. Emniyet isteği, boyutların arttırılmasını, diğer bir deyimle yapının ağır ve rijit olmasını gerektirir. Ekonomiklik koşulu ise, gereksiz malzeme ve işçilik sarfından kaçınarak, yapı elemanlarına yeter boyut vermeyi öngörür. Bu iki esas koşul yanında, yapıya uygun form vermek de hiçbir zaman ihmal edilmemelidir. Eser doğru olduğu kadar güzel de olmalıdır; estetiklik şartı da gerçekleştirilmelidir. Mukavemet, her teknik problemde bütün şartları gerçekleştirecek optimum bir çözüm arar.

Mukavemette kullanılan ideal kavramlar arasında tam elastik cisim ve tam plastik cisim sınırda olan iki cismi gösterir.



Elastik cisim: Bir cisme dış yükleri uyguladığımızda cisim şekil değiştirme yapacaktır. Dış yükler kalktığında cisim 1. ci şekline dönüyorsa buna elastik cisim denir. Tam elastik özellik, cisimde şekil değişmenin dış etki ile birlikte geri dönmesi demektir.

Bunun zıddına, tam plastik cisim de de, dış tesirler ortadan kalktığı halde de yaptıkları şekil değiştirme olduğu gibi kalır.

Yapıda kullanılan cisimler genel olarak, bu iki ideal durumun arasında bulunur; yani dış etkiler geri dönerken, şekil değiştirmelerin bir kısmı geri döner bir kısmı kalır.

Elastoplastik cisim: Dış yükler kalktığında cisim ne son şeklinde kalıyorsa ne de ilk şekline dönüyorsa cisme elastoplastik cisim denir.

Homogen cisim: Eğer ele aldığımız cismin özellikleri her noktası için aynı ise buna homogen cisim denir.

İzotrop cisim: Eğer cismin özellikleri cismin içindeki doğrultuya bağlı değilse buna izotrop cisim denir.

Mukavemet için önemli kavramlardan biri de, dış etkilerle şekil değiştirmeler arasındaki bağıntı, şekil değiştirme kanunudur. İlk basit kanun Robert Hooke tarafından verilmiştir.

Hooke Yasası: “Kuvvet ne kadarsa uzama o kadardır”. Böyle cisimlere Hooke yasasına uyan cisimler denir. Buna göre kuvvetle şekil değiştirme arasında lineer bir bağıntı olduğu kabul edilmektedir. Şekil değiştirme kanunu lineer olan cisimlere kısaca Hooke Cismi adı verilir. Normal Kuvvet: Bir çubuk yalnızca ekseni doğrultusundaki dış kuvvetlerin yani çekme ya da basınç kuvvetlerinin etkisindeyse kesitlerde meydana gelen iç kuvvete Normal Kuvvet, probleme de normal kuvvet hali denir.

= σ (6.1)

F = Normal kuvvet A = Alan

σ = Normal gerilme Böylece normal kuvvet halinde gerilme, normal kuvvetin kesit alanına bölünmesi ile elde edilmektedir. Kesme Kuvveti: Bir cismi kesmeye zorlayan kuvvettir. Oluşan gerilmeye kesme veya kayma gerilmesi denir.

= τ (6.2)

6.2. EMNİYET GERİLMESİ Elemanların boyutlandırılmasında kullanılacak malzemenin emniyet gerilmesi veya güvenlik katsayısı önemli bir parametredir.

Malzemeler en genel olarak iki farklı grupta toplanabilir: 1. Sünek malzeme: Bunlara yükün belirli bir sınırında malzemede çok büyük şekil değiştirmeler meydana gelir. Buna akma denir. 2. Gevrek malzeme: Bu tip malzemede akma olmaz. Belirli bir σ gerilmesinde malzeme birdenbire kırılır.



Her iki hal içinde geçerli olmak üzere, malzemeler için σ veya σ gibi bir sınır gerilmesi sözkonusudur.

Ancak bir konstrüksiyonda gerilmelerin 휎 sınır gerilmesine kadar çıkması istenmez. Bu nedenle 휎

sınır gerilmesi, emniyet katsayısı denilen, birden büyük bir S katsayısına bölünür.

Böylece elde edilen gerilmeye emniyet gerilmesi denir.

Yapıların tasarım ve analizinde karşılaşılan çevresel etkiler, kullanım yükleri, malzeme özellikleri gibi çeşitli belirsizliklere karşı uygun bir güvenlik katsayısı seçilmesi önemlidir. Belirsizlik doğuran alanların başında gerilme ve şekil değiştirme kabulleri gelmektedir. Yapının imalatında ve kullanımı sırasında oluşacak gerilmeler kesin olarak bilinmediğinden güvenlik katsayısına bazen cehalet katsayısı adı verilir. Bazı durumlarda malzeme, üzerindeki yük sabit olduğu halde şekil değiştirmeye devam eder. Zamanla oluşan bu şekil değişimine sünme adı verilir. Diğer taraftan şekil değiştirmenin sabit olduğu hallerde gerilmedeki azalmaya ise gevşeme denir. Kurşun, lastik ve bazı plastiklerde sünme normal sıcaklıklarda meydana gelmektedir. Pek çok metalde sünme olayına ergime sıcaklığının yüzde 35-50’si düzeyindeki sıcaklıklarda görülmektedir. Herhangi bir malzemenin sünme hızı yalnızca sıcaklığa değil aynı zamanda gerilme düzeyi ile yük geçmişine de bağlıdır. Sünme kaynaklı deformasyonları azaltmak amacıyla gerilmelerin küçük tutulması faydalıdır.

Makina tasarımında kullanılan malzeme özelliklerine ait bilgiler istatistiksel olarak elde edilmiş bilgilerdir. Buna karşılık çevre şartlarını belirleyen ve gerilmenin hesaplanmasında kullanılan bilgiler de istatistiksel verilere dayanmaktadır. Dolayısıyla her iki bilgi de uygulamada bazı farklılıklar gösterebilecek özellik taşır.

Genel olarak elemana etki eden gerilme, elemanının yapıldığı malzemenin dayanımından küçük ise eleman bu gerilmeyi taşır denilebilir. Buradaki istatistiksel veriler kesin hesaplamaları engellemekte ve işlemlerin bir emniyet payı içersinde yapılmasını zorunlu hale getirmektedir. Bu amaçla kullanılan katsayı emniyet katsayısı olarak adlandırılır. Dizayndaki hedef; elemanda oluşacak gerilemeler belirlenen bir sınır değerin altında kalmasıdır. Emniyet katsayısı (EK veya S), yapı elemanına uygulanacak yükün, o elamanın taşıyabileceği en büyük yükü aşmamasını garanti eder. Emniyet katsayısı, yapı elemanının (göçmeksizin) taşıyabileceği en büyük yükün kullanım yüküne oranıdır.

Emniyet katsayısı, yük ile gerilmenin orantılı olduğu durumlarda uygulanan gerilme ile dayanım arasındaki ilişkiyi belirleyecek şekilde ifade edilir.

Emniyet katsayısı (S veya EK) = En büyük gerilme (σ , σ veya Re)

Kullanım gerilmesi (σ ) > 1

휎 ≤ = (6.3)

Buradaki emniyet katsayısı malzeme bilgisi için gereken emniyet ve yük bilgileri için gereken emniyet paylarının çarpımı olarak toplam emniyet katsayısını belirtmektedir. Emniyet gerilmesi, bir yapı elemanının yapıldığı malzemenin mekanik özelliklerine şekline ve boyutlarına bağlı olarak ve deneysel olarak belirlenen mukavemet değerlerinden hareketle seçilen söz konusu elemanın emniyetle dayanabileceği en üst gerilme sınırıdır.

Emniyet katsayısı (EK) veya (S) kendisini belirleyen yük ve malzeme özellikleri ile ilgili bilgilerin kesinlik durumuna ve hasar durumunda ortaya çıkacak olan can ve ekonomik kayba göre tasarımcının tecrübesine bağlı olarak belirlenir. Malzeme özellikleri ve yükleme durumu çok iyi biliniyorsa ve hasar durumunda ortaya çıkacak ekonomik kayıplar ihmal edilebilir durum ise EK = 1,25 gibi düşük değerlerde alınabilir. En kütü durumunda emniyet katsayısı 3



- 4 arasında olabilir. Burkulma gibi durumlarda yük ile gerilme orantılı olmaz. Bu durumda emniyet katsayısının uygulaması daha detaylı analizler gerektirir. En büyük gerilme, ya akma ya da çekme/basma gerilmesidir. Güvenlik katsayısının oldukça küçük olması, emniyet gerilmesinin oldukça büyük olmasını, bu durumda da yapının kullanımı sırasında problem çıkabileceği gösterir. Diğer taraftan oldukça düşük emniyet gerilmesi ve oldukça yüksek güvenlik katsayısı ile yapı ağır ve fazla maliyetli olur. Güvenlik katsayısının seçiminde tecrübe ve mühendislik önsezisi önemlidir. Güvenlik katsayıları pek çok ülkede standart ve yönetmeliklerle belirlenmektedir. Malzemelerin yeteri kadar emniyetli bölgede çalıştırılmalarının nedenleri;

Dış kuvvetler çoğu zaman tam olarak belli değildir. Taşıyıcı elemanın her yerinde aynı özellik bulunmayabilir. İç kuvvetlerin hesabında yapılan kabullerden dolayı sonuçlar kesin değildir. Üretim aşamasında bir takım hatalar ortaya çıkabilir. Zamanla elemanın kesitinde zayıflama olabilir. Makina elemanlar uzun zaman çalışması neticesinde yorulmakta, dolayısıyla sınır

gerilmelerinde değişiklik olmaktadır.

6.3. BOYUTLANDIRMA PROBLEMLERİ Pratikte 3 tip boyutlandırma problemi vardır.

Problem 1: Kesit Tayini Malzemeye etkiyen F kuvveti bellidir; malzemenin ne olacağına karar verilmiştir. Dolayısıyla 휎 de bilinmektedir. Çubuğun kesitinin ne olacağı aranmaktadır.

퐴 ≥ (6.4)

Problem 2: Gerilme kontrolü Malzemeye etkiyen F kuvveti ve A kesiti her yerde bellidir; kullanılan malzeme de bilinmektedir, dolayısıyla 휎 de bilinmektedir. Çubukta meydana gelen gerilmenin (휎), emniyet gerilmesinin (휎 ) altında olup olmadığının kontrolü istenmektedir.

휎 ≤ 휎 (6.5)

Problem 3: Dış yükün hesabı Malzemeye etki eden F kuvveti ve σ gerilme değeri bilinmektedir. Malzemenin ne kadar yük taşıyacağı aranmaktadır. Normal kuvvet diyagramı bilinmeyen yük cinsinden çizilir. Gerilmenin en fazla olduğu yerdeki değer, σem ile karşılaştırılarak taşınacak yüke geçilir.

퐹 = 휎 퐴 (6.6.)

6.4. MUKAVEMET HESAPLARINDA TASARIM AŞAMALARI Tasarımın ana amacı, yapı elemanlarının verilen yükleri göçmeksizin taşıyabileceği ve kendisinden beklenilen işlevleri yerine getirebileceği uygun malzeme, eleman, şekil ve boyutlarının belirlenmesidir. Bu aslında bir optimizasyon problemidir. Yukarıda sözüedilen



amaçlara ulaşmadaki etkinlik kullanılan malzeme ve yapım maliyetinin minimum yapılmasıyla başarılır. Yük etkisindeki bir elemanın tasarımında aşağıdaki hususlar gözönüne alınmalıdır:

1) Elemanın kendisinden beklenilen işlevleri hangi durumlarda kaybedeceği belirlenmelidir. Bunun için, elemana etki eden dış zorlanmaların (kuvvet, moment) bulunması, bunların cinsinin (çekme, basma, makaslama, eğilme, burulma), büyüklüğünün, doğrultusunun ve değişiminin (statik, dinamik, darbe) belirlenmesi gerekir.

2) Elemanda meydana gelen gerilmelerin dış kuvvete, elemanın geometrik şekline ve boyutlarına bağlı olarak hesabı. Çok eksenli gerilme halinde, bulunan gerilme değerleri yardımı ile eşdeğer gerilmenin belirlenmesi.

3) Sözkonusu işletme koşullarına göre eleman için, malzemenin mekanik değerlerinden emniyet gerilmesinin ve muhtemel bir tehlikeye karşı emniyet katsayısının ya da oluşabilecek en büyük gerilme değerinin belirlenmesi.

4) Elemanda meydana gelen en büyük gerilme veya eşdeğer gerilme ile emniyet gerilmesinin karşılaştırılması (Eşdeğer gerilme emniyet gerilmesinden küçük olmalıdır) ve güvenlik katsayısının belirlenmesi.

Açıklanan bu aşamaların sayısı, problemin yapısına bağlı olarak değişebilir. Pek çok etkinin dikkate alınması sözkonusu olduğunda çoğunlukla bir deneme-yanılma işlemiyle tasarım sonuçlandırılır.

6.5. MUKAVEMET HESAPLARI 6.5.1. Çekme Gerilmesi Bir elemana aynı eksen doğrultusunda ve ters yönde kuvvet etkimesinde elemanın kritik kesitinde meydana gelen normal gerilmedir.

σç = ç ≤ σç, (6.7)

σç, = σ (6.8)

Kesit hesabı;

Daire için:

4

2dA (6.9)

Kare için: 2aA (6.10)

Dikdörtgen için:

abA (6.11)



Çekmeye zorlanan bir elemanın uzama miktarı:

EL

AELF

L çç (6.12)

Şekil 6.1. Çekmeye zorlanan eleman Asılı haldeki bir elemana F kuvveti etki ederse, çekme gerilmesi:

AALF

ç)(

(6.13)

6.5.2. Kesme (makaslama) Gerilmesi τ = ≤ τ , (6.14)

Şekil 6.2. Kesilmeye zorlanan eleman

6.5.3. Basma Gerilmesi Bir elemana aynı eksen doğrultusunda ve aynı yönde kuvvet etkimesinde elemanın kritik kesitinde meydana gelen normal gerilmedir. σ = ≤ σ , (6.15) 6.5.4. Eğilme Gerilmesi İki ucu serbest mesnetli veya bir ucu ankastre kirişler bir kuvvete maruz kaldığında eğilme momenti etkisi altında eğilme gerilmesine maruz kalmaktadır.

WeMe

eme , (6.16)

Eğilme momenti;

4LF

Me k (6.17)

Eğilme mukavemet momenti; Daire için:



32

3dWe (6.18)

Dikdörtgen için :

6

2bhWe (6.19)

Şekil 6.3. Eğilmeye zorlanan eleman

Yapıda meydana gelen sehim veya çökme;

s =

(6.20)

Açısal şekil değiştirme;

α =

(6.21)

Ankastre kiriş şeklinde bir yapıda ise; Eğilmeyle birlikte oluşan gerilme değeri;

σ = = ≤ σ , (6.22)

Yapıda meydana gelen sehim veya çökme;

s =

(6.23)

Açısal şekil değiştirme;

α =

(6.24)

6.5.5. Burulma Gerilmesi Dönen eleman, dönme ekseni boyunca döndürme momenti etkisinde burulmaya maruz kalarak kayma gerilmesi ile yüklenmektedir.

τ = ≤ τ , (6.25)

dkdn

PSNNmMd/

7023][ (6.26)

N: güç,

n: devir sayısı. Burulmada mukavemet momenti;

Daire için:



163d

Wd

(6.27)

İçi boş daire için:

16

/1 421

32 dddWd

(6.28)

Halka için:

tRWd 202 ;

221

0RRR

(6.29)

Şekil 1.34. Burulmaya zorlanan mil

6.5.6. Eşdeğer Gerilme (Eğilme + Burulma) Bunun için farklı teoriler olmakla birlikte burada en yalın hali verilecektir.

Daire için:

32

3, dM f

eme (6.30)

Dikdörtgen için :

6

2, bhM f

eme (6.31)

Eşdeğer mukavemet momenti: 22

def MMM (6.32)



BÖLÜM II BAĞLAMA ELEMANLARI

7. KAYNAK BAĞLANTILARI 7.1. KAYNAK TANIMI VE ÇEŞİTLERİ İki metali ısı ve basınç ya da bunlardan birisinin etkisi ile, aynı cinsten ve erime aralığı aynı veya yaklaşık bir dolgu malzemesi (elektrot) kullanarak veya kullanmaksızın yapılan birleştirmeye kaynak etme denir. Genellikle benzer malzemeler için çözülemez bir bağlantı olarak yapılan kaynak, günümüzde ileri usullerle ayrı malzemelerin birleşmesinde de kullanılabilmektedir. Genel olarak kaynak bağlantıları dar ve uzun bir şekilde parça kenarı boyunca devam eder. Bağlantının yapıldığı yere kaynak dikişi denir.

Kaynak edilen parçaların birbirlerine göre konumu kaynak birleştirme şeklini, kaynakla birleştirilen kenarların biçimi (kaynak ağzı) ise kaynak dikiş şeklini belirtir. Konstrüksiyona uygun kaynak birleştirme şekli seçilir. En önemli kaynak birleştirme şekilleri alın kaynağı, kenar kaynağı ve köşe kaynağıdır.

Kaynak ağzı parçanın malzemesi, kalınlığına, zorlanma durumuna ve kaynak metduna göre açılır. Kaynak dikişi ince parçalarda bir defa (bir paso) doldurulabilirse de kalın parçalarda birkaç sıra kaynak yapmak gereklidir. Kaynak dikişi teknik resim kurallarına göre gösterilmekle birlikte, çoğu kez çizimi basitleştirmek için resimlerde dikiş şekli sembolik olarak belirtilir. Kalınlığı 0,5 ile 5 mm arasında olan sacların birbirine tutturulması için nokta (punto) kaynağı yapılır; yük taşıma kabiliyeti düşüktür.

Şekil 7.1. Kaynak bağlant şekilleri



Şekil 7.2. Alın kaynak şekilleri

Şekil 7.3. Bindirme kaynak şekilleri

Şekil 7.4. Nokta kaynağı (çift sıralı – çift etkili)

Kaynak, bir bağlantı elemanı olması yanı sıra korozyon ve aşınmadan koruma için “kaplama kaynağı”, imalat için “kesme kaynağı” olarak da yapılmaktadır.



Şekil 7.5. Kaynak bağlantılarında parça konumları

Kaynak birleştirilen malzemelerin cinsine göre iki gruba ayrılır: metal malzemelerin kaynağı, suni malzemelerin kaynağı. Metal malzemelerin kaynağında parçalar ısı veya basınç ya da her ikisinin de etkisi ile ve gereken hallerde aynı cins malzemelerden bir elektrot kullanılarak birleştirilir. Malzemeler ergiyerek birbirine karışır ve katıştıkları zaman bağlantı oluşur. Suni malzemelerin kaynağında aynı veya yakın gruptan termoplastik malzemeler ısı ve basınç etkisiyle birleştirilirler. Gereken durumda birleştirme yerinde aynı özellikte bir suni malzeme elektrot olarak kullanılabilir. Kaynak sırasında, temas yüzeylerinde yumuşama sıcaklığına erişmiş malzeme molekülleri birbirine karışır ve tekrar katıştıkları zaman bağlantı oluşur.



Suni malzemelerden termoplastlar, yani ısıtıldıkları zaman yumuşayan plastikler kaynak edilebilir. Droplast grubundaki plastikler kaynak edilemez. Kaynak, birleştirilen malzemelerin plastik hale geçtikleri sıcaklık bölgesinde ve basınç uygulanarak yapılır.

Şekil 7.6. Kaynak dikiş şekilleri

7.2. KAYNAK BAĞLANTILARININ ÖZELLİKLERİ Kaynak bağlantıları son yıllarda önemini artırmış ve çelik inşaat, basınçlı kap yapımı ve gemi inşaatında perçin bağlantılarının yerini almıştır. Kaynak bağlantılarının bazı yararlı özellikleri aşağıdaki gibidir:

1) Perçin bağlantılarından ve dökümden daha hafiftir. Perçin konstrüksiyonlara göre % 15 – 20, döküm konstrüksiyonlara göre % 50’ye kadar ağırlık tasarrufu sağlar.

2) Perçin bağlantılarından ve dökümden daha ucuzdur (% 20 – 30 işçilik tasarrufu). 3) Perçin bağlantılarından daha iyi sızdırmazlık sağlar. 4) Konstrüksiyonları esnektir. 5) Az sayıda imalat için ekonomiktir. 6) Iskarta parça sayısı çok azdır.

Kaynak bağlantılarının bu faydalı özellikleri yanında sakıncalı özellikleri de vardır:

1) Kaynak sonucu iç gerilmeler, çekmeler ve çarpılmalar oluşur. 2) Kaynak dikişinden malzemeye geçiş bölgesindeki kristal yapı farkı mukavemeti kötü

yönde etkiler. Ancak uygun bir ısıl işlemle bu sakıncalar azaltılabilir. 3) Kaynağın kalitesi malzemeye, kaynak metoduna ve kaynak işçiliğine bağlıdır. 4) Kaynak kalitesinin kontrolü özel ve pahalı ölçme metotları gerektirir. 5) Kaynak dikişlerinde gevşek kırılma olur.



7.3. KAYNAK USULLERİ Metal malzemelerin kaynağı uygulanan metot bakımından iki şekilde yapılır; basınç kaynağı, ergitme kaynağı.

Her iki kaynak metodu arasındaki önemli fark basınç (pres) kaynağında bağlantının basınç altında yapılmasıdır. Kaynak sırasında kaynak edilen bölgede sınırlı bir ısınma olur. Basınç kaynağında genellikle dolgu malzemesi kullanılmaz. Basınç kaynağı, iki parçanın birleştirilecek kısımlarına kaynak yapılacak sıcaklığa kadar ısıtılmak suretiyle çekiç veya presle sıkıştırılarak yapılır. Uygulanan ısıtma şekline göre aşağıdaki basınç kaynağı usulleri mevcuttur: ocak (demirci) kaynağı, gaz pres kaynağı, elektrik direnç kaynağı, direnç alın kaynağı, yakma alın kaynağı, nokta kaynağı, dikiş kaynağı, termit kaynağı, sürtünme kaynağı, boru direnç kaynağı, yüksek frekans (HF) kaynağı, saplama kaynağı, ses üstü titreşimleri ile kaynak, patlama (eksplozyon) kaynağı. Ergitme kaynağı, iki parçanın kaynak edilecek kısımlarının ergime derecesine kadar ısıtılarak ve uygun katkı maddesi (elektrot) kullanılarak yapılan kaynak metodudur. Isıtmanın şekline cinsine ve kaynak yerinin korunma tarzına göre çeşitli ergitme kaynağı usulleri vardır: gaz ergitme kaynağı, direnç ergitme kaynağı, elektrik ark kaynağı. Pratik açıdan en çok kullanılan kaynak usulleri; gaz ergitme kaynağı, elektrik ark kaynağı, elektrik direnç kaynağı, sürtünme kaynağı, difüzyon kaynağı yöntemidir. 7.3.1. Gaz Ergitme Kaynağı Gaz ergitme kaynağı, yanıcı bir gazın oksijenle yakılması sırasında ortaya çıkan ısı ile parçaların kaynak yapılan bölgede ergitilmesi suretiyle yapılır. Elektrik ark kaynağına oranla parçaların ergime hızı kontrolü daha kolaydır. İnce saclar hariç çoğu zaman kaynak dikişindeki boşluğu doldurmak için ana parçalarla aynı cins malzemeden yapılmış elektrod kullanılır. Kaynak sırasında parçalara kuvvet uygulanmaz.

Gaz ergitme kaynağında yakıcı gaz olarak oksijen, yanıcı gaz olarak asetilen (her türlü kaynak işleminde), hidrojen (düşük sıcaklıklarda), propan (kesme işlemlerinde) ve hava gazı (lehimleme işlemlerinde) kullanılmaktadır. Uygulamada yanıcı gaz olarak genellikle asetilen (C2H). kullanıldığından, gaz ergitme kaynağı ile ilk düşünülen kaynak usulü “oksi – asetilen kaynağı” dır. Asetilen alevi ile erişilen sıcaklık 3250 oC olup, bazı özel haller dışında bütün metallerin kaynağı için yeterlidir. Asetilen ve oksijen gazı üfleç içinde belirli bir oranda karıştırılıp yakılarak kaynak alevi oluşturulur. Üfleç uçlarına takılan değişik büyüklükteki eğik borulara bek denir. Bekler ergitilecek malzemelerin kalınlığına uygun olarak numaralandırılmışlardır.

Asetilen gazı üretimi asetilen kazanlarında karpitin su ile muamelesi ile yapılır. Asetilen, çok kısa zamanda yanar ve normal şartlarda 1.5 atmosferden yüksek basınç altında tutulmaması gerekir. Oksi – asetilen kaynağı ince parçaların birleştirilmesinde, boru kaynaklarında, kesme işlemlerinde yaygınca kullanılmaktadır. 7.3.2. Elektrik Ark Kaynağı Elektrik ark kaynağının, elektrik akımının ısı etkisinden yararlanılarak malzemenin kaynak edilen bölgesinin ergitilmesi sağlanır. Elektrik arkı elektrot adı verilen çubuk şeklindeki bir parça ile ana malzeme arasında meydana gelir. Kaynak malzemesi olarak kullanılan çubuk elektrot vazifesi görür. Elektrik arkı açık veya kapalı biçimde oluşturulabilir. Koruyucu gaz



ile yapılan elektrik ark kaynağında ergimiş malzemenin atmosfer etkisinden korunması sağlanır.

7.3.2.1. Açık Ark Kaynağı Açık ark kaynağı tek karbon metotlu, iki karbon elektrotlu ve metal elektrotlu olmak üzere üç şekilde kullanılmaktadır. Tek karbon elektrotlu ark kaynağında, elektrik arkı karbon bir elektrot ile parça arasında oluşturulur. Gerektiğinde kaynak dikişini doldurmak maksadıyla tel şeklinde kaynak malzemesi kullanılabilir. Arkı doğru akımla oluşturulan bu yöntem bugün sadece ince sacların, döküm ve kızıl döküm parçaların kaynağında kullanılmaktadır. İki karbon elektrotlu ark kaynağında, ark iki karbon elektrot arasında oluşturulur. Dolgu için tel kaynak malzemesi kullanılabilir. Ekonomik olmayan bu metodun kullanımı oldukça sınırlıdır.

Metal elektrotlu ark kaynağında, ark, çubuk şeklindeki metal elektrotla parça arasında oluşturulur. Arkın oluşturduğu ısı etkisi ile parçanın kaynak edilecek kısmı ile birlikte elektrot da ergir. Elektrotun ergiyen kısmı kaynak dikişini doldurur. Elektrot malzemesi kaynak edilen malzemenin özelliklerine sahip olması gerekir. Elektrot telinin uzunluğu 250 – 450 mm kadar olup, çapı kaynak dikişinin şekline ve büyüklüğüne göre 1 – 8 mm arasında olabilir. Kömür elektrotlar sadece ark teşekkülünde kullanılırlar. Çıplak elektrotların kullanımında ergimiş malzeme atmosfer etkilerine maruz kalmaktadır. Örtülü elektrotlarla yapılan kaynakta ise, örtü malzemesi ark sırasında ergiyerek malzemenin üzerinde bir tabaka oluşturarak atmosfer etkilerini önler. Diğer taraftan kaynak dikişinin hızlı soğumasını da önlediğinden iç gerilimler daha az olur.

7.3.3. Kapalı Ark Kaynağı Açık ark kaynağında, örtülü elektrot kullanılsa bile ergimiş malzeme yine de atmosfer etkisine, özellikle oksijen ve azotun zararlı etkilerine maruz kalır. Kaynak dikişinde meydana gelen gaz kabarcıkları ve cüruf kaynak kalitesini olumsuz etkiler. Alaşımlı çeliklerde bazı alaşım elementleri oksijen ve azotla birleşerek oksit ve nitrür bileşikleri oluştururlar. Bunu sonucunda malzeme gevrekleşir. Bu olumsuz sebeplerden dolayı modern kaynak metotlarında ergimiş malzeme atmosfer etkilerine karşı tamamen korunur. Kapalı ark kaynağında koruyucu gaz kaynağı ve toz altı kaynağı olarak iki metot uygulanmaktadır.

Argon – Ark Kaynağı: Koruyucu gaz kaynağı tipidir. Koruyucu gaz olarak asal gazlardan helyum ve argon veya bunların karışımı kullanılır. Ark bir wolfram elektrotla parça arasında oluşturulur. Doğru veya alternatif akım kullanılabilir. Bu kaynak metoduna TIG (Tungsten Inert Gas) veya WIG (Wolfram Inert Gas) kaynağıda denir. Kaynak dikişinin büyüklüğüne göre kaynak teli kullanılabilir. S.I.G.M.A (Shielded Inert Gas Metal) veya M.I.G (Metal Inert Gas) kaynağında koruyucu gaz olarak argon kullanılır. Elektrik arkı, elektrot görevi gören ve ergiyen kaynak teli ile parça arasında meydana gelir. Elektrot teli, ergime hızına bağlı olarak belirli bir hızla parçaya doğru sürülür.

Argon kullanılarak yapılan g-koruyucu gaz kaynağı özellikle demir olmayan malzemelerin ve yüksek alaşımlı çeliklerin kaynağında yüksek kalitede kaynak yapmaya imkan verir.

CO2 Koruyucu Gaz Kaynağı: Özgül ağırlığının yüksek olması (0 oC’da 1.976 kg/m3) yatay dikişlerde iyi koruma sağlamaktadır. Argon gazına oranla fiyatı daha düşük, sarfiyatı da



daha azdır. Kaynak kalitesi için saf CO2 kullanılmalıdır. Wolfram elektrotlar, CO2 kaynağında oksitlendikleri ve buharlaştıkları için uygun değldir. Ergiyen telelektrotlar uygun sonuçlar verir. Fe 60’a kadar alaşımsız karbonlu çeliklerin kaynağında kullanılabilir.

Şekil 7.7. Koruyucu gaz kaynağı (gaz altı kaynağı)

Şekil 7.8. Koruyucu gaz alın kaynağı elemanları

7.4. KAYNAK BAĞLANTI DAYANIMINI ETKİLEYEN FAKTÖRLER Çentik Etkisi: Kaynaklı bağlantılarda çentikler bağlantının dış geometrik yapısından kaynaklanabileceği gibi birleştirme sırasında meydana gelen kusurlardan da kaynaklanabilir. Dış geometrik yapıdan ortaya çıkan çentik etkisi yorulma hesaplarında Kf değeri ile dikkate alınmaktadır.

Kaynak kusurlarından kaynaklanan çentik etkisi: Kaynak sırasında çevresel etkiler, kaynakçının yeteneği ve psikolojisi, kaynak edilen malzemelerin kaynak edilebilme kabiliyeti gibi faktörler çeşitli kusurların oluşmasına yol açar. Bunlar cüruf boşlukları, nüfuziyet eksikliği gibi gözle görülemeyen kusurlar olabileceği gibi, artık gerilmeler ve yanma sonucu meydana gelen çentiklerle, ergime sırasında gerçekleşen sıçramalar sonucu ortaya çıkan gözle görülebilen kusurlardır.



Hidrojen gevrekliği: Kaynak sıcaklığında atomik yapıda bulunan hidrojen iyi korunmayan kaynak bölgesine hızla nüfuz eder. Düşük sıcaklıklarda ise hidrojen molekülü oluşturmaya çalışır. Molekül hidrojenin hacmi atomik hidrojenden çok büyük olduğu için bu bölgelerde zorlanmalar meydana gelir ve malzeme sünek olmasına rağmen gevrek bir davranış gösterebilir.

Kaynak sırasında farklı ısınma ve soğumalar farklı miktardaki şekil değiştirmeler iç gerilmelerin oluşmasına neden olur. Bu iç gerilmeler önemli bağlantılarda gerilme giderme tavlaması ile ortadan kaldırılmalıdır. Bunun yapılmaması durumunda kaynak dikişi iç gerilmelerin birbirini dengeleyerek yok etmesi amacıyla çaprazlanarak yapılmalıdır.

Kaynak dikişinin dayanım değeri: Kaynak dikiş bölgesinin mukavemet değeri esas metalin (birleştirilen parçaların) dayanım değerine göre belirlenir. Literatürde farklı değerler olmakla beraber çelik bina inşaatları için normal gerilme ile zorlanan yerlerde esas malzemenin dayanım değerinin %60’ı, kayma gerilmesi ile zorlanan yerlerde ise %40’nın alınması önerilmektedir (Re yerine 0,6Re veya 0,4Re, Rm yerinede 0,6Rm veya 0,4Rm). Diğer kaynaklı bağlantılarda ise deneysel olarak elde edilmiş bir değer yoksa esas malzemenin dayanım değerleri daha önce verilen hesaplamalarda olduğu gibi (hasar teorilerine dayanarak) kullanılır.

7.5. KAYNAK BAĞLANTILARININ KONTROLÜ Kaynak bağlantılarının mukavemeti kaynak dikişlerinin kaliteli ve kusursuz oluşuna bağlıdır. Bununla birlikte, kaynağın özelliğinden dolayı dikişlerde hataların, kusurlu bölgelerin, boşlukların veya cüruf parçacıklarının, çatlakların bulunması kaynak kalitesini azaltır. Bağlantıların kontrolünden amaç bu bağlantıların belirlenmesidir.

Kaynak bağlantısı çözülemeyen bir bağlantı olduğundan kontrol için tahribatsız muayene metotları kullanılmalıdır. Tahribatsız muayene metotları yetişkin personel ve pahalı cihazlarla yapılabilir. Ayrıca, belirlenen hataların bitmiş bir konstrüksiyonda görülmesi mümkün değildir. Bu nedenle kaynak bağlantısının yapılmasında her kademede çok dikkatli olunması zorunludur. Kaynak dikişinin gözle yapılan kontrolünde dıştan, kaynak işçliği hakkında bir kanaate varıldıktan sonra tahribatsız muayene metotları uygulanır. En çok kullanılan kaynak muayene metotları; röntgen (X) veya gama (y) ışınları, ses üstü dalgaları, magnetik ve fluoresan sıvı ile kontrol.

7.6. KAYNAKLI KONSTRÜKSİYON MALZEMELERİ Kaynak yapılan çeliğin kaynak dikişindeki ısı esas malzeme tarafından hızlı bir şekilde çekilir. Çeliğin karbon oranının %0,2’den fazla olması durumunda kaynak dikişinde sert ve kırılgan mikro yapılar oluşabilir. Bu nedenle kaynaklanacak çeliklerin karbon oranları %0,2'den küçük olmalıdır. Piyasada kaynaklı konstrüksiyonlarda kullanılan levha, I profili, U profili, köşebent vb. yarı ürün durumundaki çeliklerin karbon oranları genellikle %0,14...0,23 aralığındadır. En çok kullanılan çelikler St33, St37, St44 ve St52 çelikleridir. Karbon oranı yüksek olan çelikler ön ısıtma yapılarak kaynatılabilir; fakat böyle bir işlem pek çok kontrüksiyon için uygulanamaz ve ekonomik değildir. Hafif yapılar elde etmek için, hem kaynaklanabilir, hem de dayanımı yüksek ince tane yapılı çelikler kullanılır.



8. LEHİM BAĞLANTILARI Aynı veya farklı cinsten iki metalin, metallerin ergime sıcaklıklarından daha düşük sıcaklıkta ergiyen bir başka metal (lehim) ile birleştirilmesi işlemine lehimleme denir.

Lehim bağlantıları, ısı yardımı ile yapılan çözülemeyen bir bağlantı şeklidir. Ergimiş haldeki lehim difüzyon yoluyla yüzeyler arasına girer ve parçalarla bir alaşım teşkil ederek bağlantıyı sağlar. İyi bir difüzyon için yüzeyler temiz olmalı ve oksidasyon önlenmelidir. Bağlantının maruz kalacağı işletme sıcaklığı lehimin ergime sıcaklığından düşük olmalıdır.

Lehim bağlantılarında birleştirilecek parçalar kaynak yapmadaki gibi ergimediği için kristal yapıda önemli bir değişme olmaz. Bu nedenle de iç gerilmeler daha küçüktür.

Kaynak bağlantısı ile yalnız aynı cinsten olan malzemeler birleştirilebildiği halde, lehimle farklı malzemeleri de birleştirme imkanı vardır; sert metal kesicilerin çelik kalem taşıyıcılara bağlanması gibi. Makina imalatında, kimya sanayinde, taşıt imalatında, uçak ve gemilerde, basınçlı hava, yakıt sevk eden boru donanımlarında ve depolarda özelikle sert lehim bağlantısı kaynak bağlantısı kadar çok kullanılır. Genel makina imalatında özellikle sızdırmazlığın istendiği durumlarda lehim bağlantıları sızdırmazlık veya kuvvet iletimi, elektrik ve elektronik sahasında ise bağlantı amaçlı kullanılır.

Ergime sıcaklığına göre lehim alaşımları yumuşak lehim ve sert lehim olarak ikiye ayrılır. Yumuşak lehim ergime sıcaklığı 450 0C’nin altında, çoğu zaman 300 0C’den düşük, sert lehimler ise 450 0C’nin üstünde ergime sıcaklığına sahiptir. Mukavemet açısından sert lehim büyük kuvvet taşınmasında, yumuşak lehim ise bağlantı elemanı olarak kullanılır.

Yumuşak lehim, fazla yük taşımayan, sızdırmazlık gerektiren, mukavemet açısından fazla zorlanmayacak, nispeten düşük işletme sıcaklığına sahip yerlerde çalışacak parçaların birleştirilmesinde kullanılır. Elektronik devrelerde, küçük teneke kutularda, su borularında geniş uygulama alanı bulmaktadır. Yumuşak lehim için kalay, kurşun, çinko kullanılır. Çalışma sıcaklıkları; kalay lehimleri için 180-300 0C, kurşun lehimi için 230 0C, çinko lehimi için 410 0C’dir.

Sert lehim, sızdırmazlık sağlaması ve kuvvet iletmesi istenen bağlantılarda kullanılırlar: mil-göbek bağlantıları boru-flanş bağlantıları motosiklet ve bisikletlerin boru konstrüksiyonları yağ, yakıt ve hava taşıyan boru bağlantıları taşıt radyatörleri kimya sanayinde vb. yerler

Sert lehimler; pirinç lehimleri, bakır lehimi, gümüş alaşımlı lehimler ve alüminyum-çinko alaşımlı lehimlerdir. Çalışma sıcaklıkları; pirinç lehimleri 850-1000 0C, bakır lehimi 1100 0C, gümüş alaşımları lehimi için 600-8500C, alüminyum-çinko alaşımı lehimi için 3200C’dir.

Lehim malzemelerinin normal gerilme değerleri; kalay 35-40, pirinç 250-350, bakır 200-300, gümüş 300-400 MPa, kayma gerilmesi değerleri ise sırasıyla; 25-35, 150-250, 150-220, 150-280 MPa’dır.

Lehimleme ile birleştirmenin üstün özellikleri: Ergime olmadığı için kaynaktaki gibi kristal yapıda önemli bir değişme olmaz ve ince

parçalar yanmaz.



İşlem için gerekli ısı enerjisi azdır. Çentik etkisi yoktur. Isıl, elektriksel iletkenlik iyidir ve iyi sızdırmazlık sağlanır. Kolay ve çabuk yapılabilen ucuz bir birleştirme yöntemidir. Temiz bir yüzey elde edilir. İlave bir işlem gerektirmez. Birleştirilen yüzeylerin arası lehimle dolacağı için geçme yüzeyinde toleransa gerek

yoktur.

Lehimleme ile birleştirmenin sakıncalı özellikleri: Başlıca sakıncası yüksek sıcaklıktaki işletme koşullarına uygun olmamasıdır. Lehim malzemesinin mukavemeti iyi bir kaynak bağlantısının mukavemetinden azdır. Lehim malzemesi pahalıdır.

Şekil 8.1. Lehim bağlantılarının şekillendrilmesi

Lehimleme iki aşamada yapılır:

Ön hazırlık: Parçaların lehimlenecek kısımların asit, nem, boya, pas, yağ ve benzeri yabancı maddelerden iyice temizlenmesi gerekir. Temizleme işlemi mekanik ve kimyasal yollarla yapılabilir. Temizleme için kullanılan kimyasallara dekapan denilir. Yüzeyler çok kirli ve üzerinde kalın oksit tabakası varsa önce tel fırça, zımpara ve rayba ile kazınır. Boya ve yağ tabakalarının çıkarılması için ise asit banyosu kullanılır veya parçaların boyutları uygunsa bazik bir eriyik içinde kaynatılır.

Temizlenerek hazırlanan lehimlenecek yüzeylerin oksitlenmesini önlemek için seyreltik tuz ruhu veya çinko klorür kullanılır. Lehim pastalarının kullanılması halinde, bunların bileşimlerinde temizleyici maddeler bulunduğundan ek bir temizleme sıvısına gerek yoktur. Demir gibi lehimlenmesi zor olan maddelerde yüzey önceden kalaylanır.



Çinko, gümüş ve diğer bazı metaller ergimiş lehim içinde çözünürler. Bu sebepten bu metallerin ince sacları ve telleri düşük sıcaklıkta ve hızlı lehimlemek gerekir. Sert lehim yapılmasında, yüzeyleri korumak için dekapan olarak boraks kullanılır. Boraks, suda az eriyen beyaz bir tozdur. Lehimlenecek kısımlara konduktan sonra lehim yapılır. Yumuşak lehimlemede ısıtma bakır havya ile yapılır. Parçaları ısıtmak için elektrik direnç ve indüksiyon metodları da kullanılır. Sert lehimlemede alevle ısıtma ve ergitme yapılabilir.

Lehimleme işlemi: Lehimlenecek alanın ve lehim malzemesinin ısıtılarak bu alana ulaşması şeklinde çeşitli lehimleme yöntemleri kullanılır. Lehimlemede özellikle ısının lehim malzemesi üzerine değil, lehimlenecek parçalar üzerine verilmesine dikkat edilmelidir. Amaca göre seçilen yöntem ile ısı verme işlemi yapılır. Bu yöntemler kesikli üretimde kullanılan lehimleme yöntemleri ve seri üretimde lehimleme yöntemleri şeklinde iki ana sınıfta toplanabilir.

Kesikli üretimde kullanılan lehimleme yöntemleri: Havya ile lehimleme: Yumuşak lehimde uygulanır. Elektrik veya gaz alevi ile ısıtılan havya, elle hareket ettirilerek lehim alanının ısınması ve lehim malzemesinin ergimesi sağlanır.

Alev ile lehimleme: Yumuşak lehimde ve sert lehimde uygulanır. Lehim alanı doğrudan gaz alevi ile ısıtılır ve lehim malzemesinin ergiyip lehim aralığına yayılması sağlanır.

Seri üretimde kullanılan lehimleme yöntemleri: Blok sistemi ile lehim: Lehimlenecek parçalar hazırlanarak ısıtıcılı metal blok üzerine konulur. Blok üzerinde bulunan parçaları ısıtır. Bu arada lehim malzemeleri ergiyerek lehim aralığına yayılmaya başlar.

Tuz banyosunda lehim: Toz (pasta), halka veya tel şeklindeki lehim malzemeleri yerleştirilmiş parçalar ergimiş tuz bulunan ve ısıtılan bir kapta lehimlenir.

Daldırma yöntemi “Banyo” ile lehimleme: Parçalar lehim malzemesi ergimiş durumda bulunan ve ısıtılan bir banyoya daldırılırlar. Yumuşak ve sert lehimde kullanılan bir yöntemdir. Fırında Lehim: Toz (pasta), halka veya tel şeklindeki lehim malzemeleri yerleştirilmiş parçalar elektrik ile ısıtılan lehim fırınına konulur. Hem yumuşak hem de sert lehimde kullanılan bir yöntemdir.

Elektrik direnç lehimi: Lehim malzemesinin elektrik akımı ile ısıtılıp ergitilmesi esasına dayanır. Ergime sıcaklığı 900°C’ın üzerinde olan sert lehimlere yüksek sıcaklık lehimi denir. Koruyucu gaz veya vakum altında lehim yapılır. İndiksiyon, lazer, elektron ve koruyucu gaz altında fırında lehim, yüksek sıcaklık lehimleri için özel yöntemlerdir. Sert lehimde alevle ısıtma ve ergitme yapılır. Yapılış şekli kaynağı andırdığından gümüş ve pirinç esaslı sert lehimler gümüş kaynağı, pirinç kaynağı (sarı kaynağı) şeklinde isimlendirilirler.

Hesap Yöntemi Lehim bağlantılarında uygulamada oluşacak kuvvetlerin emniyetle iletilmesinin önemli olduğu bağlantılarda lehimlenen yüzeylerin arttırılması gerekmektedir. Bunun nedeni yumuşak lehimlerin ve bazı sert lehimlerin mukavemetinin birleştirdikleri parçaların mukavemetlerinden küçük olmasıdır. Bu nedenle lehim bağlantıların dayanımını arttıracak bindirme, katlama veya kıvırma lehimleri tercih edilmekte olup mukavemet hesapları sert lehimler için yapılmaktadır. Lehim bağlantılarının kesitlerinde düzgün olmayan gerilme



yayılışı oluşabilmektedir. Bindirme lehim bağlantılarının kenarlarında daha büyük gerilmeler oluşmakta lehimlerin uzunluğu arttıkça gerilmeler arasındaki fark da artmaktadır. Bu nedenle en uygun lehim uzunluğu L = (3…4) s alınmaktadır. Lehim bağlantılarının olabildiğince kayma gerilmelerinin etkisi altında kalmasına dikkat edilir. Yumuşak lehim bağlantısında hesap yapılmaz, lehim alanı gereğinden çok büyük alınır. Şekillendirme lehim alanı kaymaya zorlanacak şekilde yapılır.

τ = F

b l ≤ τ

τ = τ

S

Şekil 8.2. Lehim bağlantısı



9. YAPIŞTIRMA BAĞLANTILARI Yapıştırma bağlantısı, iki parçanın yapıştırma görevini yapan, genellikle sentetik esaslı bir malzeme ile çözülemeyecek şekilde birleştirilmesiyle elde edilir. Parçalar arasında çok ince bir tabaka oluşturan yapıştırıcı çoğu zaman kimyasal reaksiyonlar sonucu makro moleküllerin oluşumu ile sertleşir ve gerek kendi iç mukavemeti ve gerekse parça yüzeylerine yapışması ile etki eden dış kuvvetlerin karşılanması sağlanır.

Kağıt, kösele, deri, ahşap, lastik ve keramik malzemelerin birleştirilmesinde yapıştırma metodu çok eskiden beri kullanılmaktadır. Metallerde yapıştırma bağlantısı ise ilk defa İkinci Dünya Savaşı sıralarında uçak inşaatında kullanılmaya başlanmıştır. Alüminyum alaşımları gibi bazı metallerde diğer bağlantı şekillerinin uygulanmasındaki güçlükler yapıştırma için tercih nedeni olmuştur. Uygun yapıştırıcılarla bugün farklı malzemelerin yapıştırılması da mümkündür (fren balataları, plastik malzemelerin metallerle birleştirilmesi, vb.).

Yapıştırma bağlantıları kaynak, sert lehim, perçin ve benzeri diğer bağlantı şekillerinde olduğu gibi ergime sonucu kristal yapıda değişikliğe sebep olmadığı, gerilme yığılmaları meydana gelmediği ve yapışma genellikle birleştirilen parçaların ergime sıcaklıklarının çok altında yapılabildiği için kendisine uygun bir uygulama alanı bulmuştur. Ayrıca, ağırlık ve masraf bakımından önemli tasarruf sağlanabilmekte, daha düzgün ve temiz yüzeyler elde edilebilmektedir. Ancak, yapıştırma bağlantısı diğer bağlantıların yerine geçen bir bağlantı şekli olarak değil, onların etkili olamadığı veya uygulanamadığı hallerde kullanılan, bağlama elemanları grubunu tamamlayan bir bağlantı şeklidir.

Yapıştırma bağlantıları, diğer çözülemeyen bağlantıları tamamlayıcı olmak üzere şu alanlarda kullanılabilir;

Sızdırmazlık bağlantısı Amaca uygun olmayan diğer bağlantıların yerine Tamamen yeni konstrüksiyonlar yapmak

Çeşitli amaçlarla kullanılan yapıştırıcıların esasını suni reçineler teşkil eder. Bunlardan fenol, epoksit, polyester ve akril reçineleri en çok kullanılanlarıdır. Bunlar piyasada, imalatçı firmaların koydukları özel isimlerle tanınırlar. Yapıştırıcılar toz, pasta, sıvı veya katı halde olurlar. Birçok yapıştırıcı iki bileşenden meydana gelir. Bunlarda biri esas yapışmayı sağlayan reçine, diğeri ise katılaştırıcıdır. Yapışma normal oda sıcaklığında veya yüksek sıcaklıkta olabilir. Reçinenin sertleşmesi sırasında parçalar üzerine basınç uygulamak da gerekebilir.

Yapıştırıcılar üç grupta toplanmaktadır; 1) Oda sıcaklığında sertleşen yapıştırıcılar (soğuk yapıştırıcı veya tutkal) 2) Oda sıcaklığında veya yüksek sıcaklıklarda bir basınç gerektirmeden sertleşen

yapıştırıcılar

Bunlar genellikle iki bileşenli olup, yapıştırma işleminden hemen önce karıştırılırlar. 3) 200 0C’lık yüksek sıcaklıklarda sertleşen yapıştırıcılar. Gerekli durumlarda kuvvet

uygulanabilir. Bunlara sıcak yapıştırıcı da denir. Tek bileşenli yapıştırıcılardır. Bu yapıştırıcılardan amaca uygun birinin seçiminde yapıştırılan parçaların malzemesi, şekil ve boyutları, zorlanma şekli, gerilmelerin şekli, kullanma sıcaklığı ve kimyasal etkilere maruz kalıp kalmama gibi faktörlerin göz önünde tutulması gerekir.

Yapıştırma bağlantılarının iyi olabilmesi için yapıştırılacak yüzeylerin uygun şekilde hazırlanması gerekir. Bir yapıştırma bağlantısında kuvvet taşımada etkili olan ve önemli faktörler adhezyon kuvvetleri ve yüzey pürüzlülüğüdür. Yapıştırıcının yüzeye bağlanması



adhezyon kuvvetleri ile sağlanır. Bu kuvvetler çoğu zaman yapıştırıcının kendi mukavemetinden (kohezyon kuvvetleri) daha büyüktür. İyi hazırlanmış yapıştırma bağlantılarında kopma yapıştırıcı maddede meydana gelir. Moleküler kuvvetlerin etkili olabilmesi için yapıştırma yüzeylerinin temiz ve yabancı maddelerden arınmış olması gerekir. Yapıştırma işlemi iki ana aşamada gerçekleştirilir; hazırlık aşaması ve yapıştırma aşaması.

Yüzey hazırlıma aşaması: Metallerde yüzey hazırlama işleminde aşağıdaki aşamalar izlenir:

1) Yağ alma 2) Yüzeyin pürüzlendirilmesi 3) Yüzeyin yıkanması 4) Yüzeyin kurutulması

Metal parça yüzeylerinde çoğu zaman ince bir oksit tabakası, yağ, kir ve benzeri maddeler bulunur. Bu tabakaların uygun bir metodla mümkün olduğu kadar temizlenmesi gerekir.

Yüzeyin pürüzlülüğü ve temizliği bağlantının mukavemetini önemli şekilde etkilemektedir. Yağ almada aseton, benzin, benzol, mazot, trikloretilen, perkloretilen, karbontetrakolrür ve alkali esaslı temizleyicilerin sudaki eriyikleri kullanılır. Yüzeylerin pürüzlendirilmesi zımparalama veya kum püskürtme ile yapılır.

Yüzey temizlemeden sonra parça bol su ile yıkanır. Böylece yüzeyde herhangi bir temizleyici madde artığının da kalmaması sağlanır. Bu şekilde hazırlanmış yüzeyler temiz bir yerde genellikle sıcak hava ile kurutularak yapıştırma işlemine geçilir.

Yapıştırma aşaması: İki bileşenli zamklardaki yapıştırıcı ve katılaştırıcı bileşenler yapıştırma işleminden önce birbirine karıştırılır. Bu şekilde hazırlanan zamk bir süre bekletilir veya derhal yüzeylerin üzerine sürülür. Yapıştırıcının cinsine göre fırça veya tabanca ile yapılır. Yapıştırıcı tabakanın kalınlığı 0,1 - 0,2 mm arasında olduğu takdire mukavemet en fazla olmaktadır. Homojen olarak dağılmış ve ince bir yapıştırıcı tabakası elde edebilmek için yapıştırılacak parçaların birbirlerine iyi bir şekilde uyması veya düz olması gerekir. Yapıştırıcı sürülen parçalar bir süre bekletilir. Yapıştırıcının cinsine bağlı olarak bu süreler imalatçı tarafından belirtilir. Yapıştırıcının cinsine göre parçalar basınçlı ve basınçsız olarak birbirine temas ettirilir. Yapıştırıcının sertleşmesi sırasında parçaların birbirine bastırılması gerekiyorsa düzgün dağılımlı bir basma temin etmek için gerekli düzenlemeler yapılmalı, uygun düzenekler (tespit perçini, yay vb.) kullanılmalıdır. Bu işlem 5 dakika ile 50 saat arasında değişir. Sürenin uzaması üretim kapasitesini düşürmesi istenmeyen durumlarda mümkünse kısa süreli beklemelere uygun yapıştırıcılar kulanılmalıdır.

Metal ve plastik malzemelerin yapıştırılmasında kullanılan bazı yapıştırıcıların kimyasal adları; epoksit reçinesi, poliester reçinesi, fenol reçinesi akril reçinesi, polisosiyanat, siyonokrilat-monomer, epoksit+thikol, epoksit+poliamid, keramik karılım. Şekil 2.40’da görülen yapıştırma bağlantısında kopmanın yapıştırıcı da veya parçalarda olması yapıştırıcının yeterli kalitede olduğunu gösterir.



Şekil 9.1. Yapıştırma bağlantısı elemanları

Yapıştırma bağlantısının avantajlı özellikleri: Uygulanması kolay, ucuz ve çabuktur. Ana malzemede herhangi bir delik, çentik vb. açılmadığından kesit zayıflamaz.

Mukavemet kaybı yoktur. Kaynakta olduğu gibi kristal yapıda değişmeler, ısıl gerilmeler ve gevrekleşmeler

oluşmaz. Gerilme dağılımı yaklaşık her noktada eşit olduğundan sürekli mukavemette yorularak

kopma tehlikesi azdır. Boşluklar kolayca doldurulabildiğinden korozyona karşı koruma görevi yapar. Çatlak

korozyonu tehlikesi yoktur. Farklı malzemelerin birleştirilmeleri mümkündür. Sönümleme ve izolasyon özelliklerine sahip olup, istenirse iletken ve yalıtkan olarak

faydalanılabilir.

Yağıştırma bağlantılarının sakıncalı özellikleri: Ön hazırlık (yüzeylerin temizlenmesi) hassasiyet gerektirir ve zaman alır. Çeki, eğilme ve soyma zorlanmasında mukavemetleri düşüktür. Bu nedenle

şekillendirme, yapıştırıcı kaymaya zorlanacak biçimde yapılmalıdır. Genel olarak diğer bağlantı şekillerine göre mukavemetleri sınırlı ve ömürleri kısadır.

Bağlantının özellikleri zamanla değişebilir (yaşlanma). Çalışma sıcaklığı artarsa (80°C - 120°C) mukavemetleri daha da düşer. Yeni özel bazı

yapıştırıcılar ile bu sınırın 450°C gibi yüksek değerlere çıkartılmış olması bu sakıncayı gidermektedir. Birleştirme için basınç ve/veya ısı gerektirirler.

Yapıştırıcıların mukavemetlerinin düşük olması büyük yapıştırma yüzeyi gerektirir. Bağlantıda kalite kontrolü yapmak zordur.



10. PERÇİN BAĞLANTILARI 10.1. TANIM VE SINIFLANDIRMA Delinmiş ya da daha çok parçayı (sac, levha, köşebent gibi), bu delikten geçirilen alüminyum, yumuşak çelik veya sert çelikten yapılmış silindirik bir parçanın iki veya bir ucu soğukta veya ısıtılarak dövülüp şişirilmesiyle meydana gelen çözülemez bağlantıya perçinleme, bu silindirik parçalara da perçin denir. Perçinler, kaynak teknolojisi gelişmeden önce kazan, boyler, köprü, gemi ve çelik konstrüksiyon inşaatları gibi yapıların imalinde kullanılırdı. Kaynak teknolojisinin geliştiği günümüzde perçinli bağlantılar fazla kullanılmamaktadır. Alüminyum gibi kaynağı zor olan malzemelerin bağlantılarında, farklı iki malzemenin birleştirilmesinde, kaynağın meydana getirdiği ısıdan dolayı malzemenin bozulmaması istenen yerlerde perçinli bağlantılar hala tercih edilmektedir. Perçin baş tarafı şişkin silindik parçadır. Perçinin şaft boyu, levha kalınlığından 1.5d kadar fazla olmalıdır. Perçin delik çapı, perçin çapından büyük açılır. Perçinleme esnasında perçin şişerek deliği doldurur. Elektronik cihazlar, giyim malzemeleri, mutfak eşyaları, çelik yapılar, kayışlar, uçak sanai ve lokomotif yapımında kullanılır. Perçin bağlantıları sarsıntılara dayanıklı ve emniyetli olup, birleştirilen yapı parçaları çok karışık şekilli değilse nispeten ucuz ve basit olarak imal edilebilirler. Buna karşılık ağır ve işlemleri uzun sürdüğünden kullanışlı değildirler. Kaynağa göre daha elastiki bir bağlantı sağladığı halde, genellikle farklı yapıdaki malzemelerin bağlantısı için daha uygundurlar. Kaynak tekniğindeki gelişmeler sonucu perçin uygulama alanları çok daralarak kaynak bağlantılarının kullanılmadığı özel hallerle sınırlanmıştır. Dövülmemiş bir perçin, silindirik bir şaft ve baş kısmından oluşur. Kullanım yerlerine göre perçin başları çeşitli şekillerde olur. Perçin biçimlerine ve kullanım yerlerine göre yapılan sınıflama aşağıda verilmiştir. Tablo 10.1. Perçinlerin sınıflandırılması Biçimlerine göre perçinler Kullanım yerlerine göre perçinler

1) Silindirik başlı perçin 2) Havşa başlı perçin 3) Yarım yuvarlak başlı perçin 4) Mercimek başlı perçin 5) Kör delikli perçin 6) Kovanlı perçin 7) Kapsül perçinleri 8) Patlamalı perçinler 9) Mantar başlı perçin

1) Kazan perçinleri 2) Çelik inşaat perçinleri 3) Lokomotif perçinleri 4) Özel perçinler a) Kayış perçini (kör delikli perçin) b) Fren balatası perçini (kovanlı perçin) c) Boru perçini d) Kapsül perçini e) Patlamalı perçin f) Sızdırmazlık perçini



Şekil 10.1. Perçin çeşitleri

10.2. PERÇİNLEME Perçin elle veya makine ile soğuk veya sıcak dövülerek kapama başı oluşturulur. El ile yapılan perçinlemede, çekiç veya hava tabancası ile baş yavaş yavaş şişirilerek şekillendirilir. Makina ile veya presle yapılan perçinlemede ise genel olarak sürekli kuvvet etkisi ile malzemenin devamlı olarak şekil değiştirmesi ve baş teşkili sağlanır. Perçinleme için tam veya yarı otomatik perçin makinaları kullanılır. Seri imalat için geliştirilmiş olan makinalar, perçin deliklerinin açılmasında da kullanılır. 10 mm’den küçük çaplı çelik perçinler genellikle soğuk olarak dövülür. d > 26 mm ise perçin presle dövülerek, d < 26 mm ise balyozla dövülerek bağlantı yapılır. Sıcak perçinlemede uygun bir ısıtıcıda kırmızı renge (950-1000 0C) kadar ısıtılan perçinler yerine takılarak kapama başı teşkil edilir.

Şekil 10.2. Perçin başının dövülmesi ve bağlama

Perçin başlarının dövülebilmesi için bağlantının her iki tarafında serbest çalışma imkanı mevcut olmalıdır. Aksi durumlarda özel olarak yapılan patlamalı perçinler kullanılır. Patlamalı perçinlerde şaft kısmının içi boş olup, patlayıcı özel bir madde ile doldurulmuştur.



Yerine oturtulan perçin bir ateşleme sistemi ile dışarıdan 150-200 0C sıcaklığa kadar ısıtılınca patlayıcı madde patlayarak perçin ucunu şişirip bağlantıyı sağlar. 10.3. PERÇİN DİKİŞ ŞEKİLLERİ Perçin dikişi şekilleri bağlantının göreceği işe, iletilecek kuvvetin büyüklüğüne ve perçinlemenin yapılacağı yere bağlıdır. Buna göre perçin dikiş şekilleri tek ya da çok sıralı olabilir. Çok sıralı perçin bağlantıları da çapraz veya paralel olabilir. Tablo 10.2. Perçinlelemenin sınıflandırılması

Parça konumlarına göre

1) Bindirmeli perçinleme 2) Ek levhalı perçinleme a) Tek ek levhalı b) Çift ek levhalı

Kesilmeye zorlanan kesit sayısına göre 1) Tek tesirli 2) Çok tesirli

Perçin sırasına göre

1) Tek sıralı perçinleme 2) Çok sıralı perçinleme a) Paralel b) Çapraz

Amaca göre 1) Sızdırmazlık 2) Bağlantı 3) Sızdırmazlık ve bağlantı

Perçinler kesilmeye zorlanan kesit sayısına göre tek veya çok tesirli olarak adlandırılırlar.

Perçinler, destek elemanı olarak, ek levhalarla da birleştirilebilirler ve ek levha sayısına göre bir ya da iki ek levhalı perçinler şeklinde ifade edilirler.

Şekil 10.3. Perçin bağlantı dikiş çeşitleri Perçin bağlantı şekilleri parça konumlarına, kesilmeye zorlanan kesit sayısına, perçin sırasına ve amacına göre dört grupta toplanabilir.



Şekil 10.4. Perçin dikiş şekilleri

Şekil 10.5. Tek ve çok tesirli perçin bağlantıları

Şekil 10.6. Perçin bağlantısı destek elemanları

10.4. PERÇİN MALZEMELERİ Perçin malzemeleri, bağlantı yapılacak parçaların malzemesine bağlıdır. Perçin malzemesinin soğuk şekillendirmeye uygun olması gerekir. Soğuk veya sıcak şekillenebilir özellikte olan bütün malzemeler perçin-malzemesi olarak kullanılabilir. Çelik olarak; soğuk veya sıcak şekillenebilir özellikte olan genel yapı çelikleri, otomat çelikleri, ıslah çelikleri, sementasyon çelikleri vs olabilir. Perçin malzemesi, birleştirme yapılacak levhalardan farklı olursa korozyon ve gevşeme problemleri meydana gelir. Perçin malzemesinin genleşme katsayısı perçinlenen parçaların genleşme katsayısından fazla olmamalıdır. Bundan dolayı alüminyum parçalar alüminyum perçin ile, bakır parçalar bakır perçin ile, çelik parçalar çelik perçinle bağlanmalıdır.



10.5. PERÇİNLERİN BOYUTLANDIRILMASI 10.5.1. Çekme Gerilmesi

emçç

ç znAF

, (10.1)

4

2dA

10.5.2. Kayma Gerilmesi

emk

znAF

(10.2)

4

2dA

Şekil 10.7. Perçinin kesilmeye zorlanması

10.5.3. Ezme Gerilmesi

emk p

AF

p (10.3)

ndsA (10.4)

Şekil 10.8. Perçin yüzeyinin esilmesi

10.5.4. Perçin Sacının Yırtılması Perçin sacı yandan veya ortadan yırtılabilir.



Şekil 10.9. Perçin sacının yırtılması

Yandan tırtılma hali:

휎 = ( )

(10.5)

Alından yırtılma hali:

휏 =

(10.6)

z: tesir sayısı



11. CIVATA – SOMUN BAĞLANTILARI

11.1. TANIM VE KULLANIM YERLERİ Cıvatalar ve somunlar, teknikte en çok kullanılan ve sökülebilen bağlantılar yapılmasına yarayan makina elemanlarıdır. Cıvata esas itibarıyla silindirik bir gövde ve bu gövde üzerine belirli kurallara göre açılmış vida profilinden meydana gelir. Cıvata bağlantısında karşı parçayı oluşturan somun da aynı kurallara göre bir delik içine açılmış vidadan ibarettir. Çok geniş kapsamlı olarak standartlaştırılmış olduklarından gerektiğinde kolaylıkla değiştirilebilirler.

Somun-cıvata bağlantılarının esasını üzerinde dişler açılmış bir dış vida (cıvata) ile bir iç vida (somun) meydana getirir. Bu iki parça eş çalışacağından her ikisinde de açılmış olan dişlerin aynı şekil ve büyüklükte olması gerekir.

Şekil 11.1. Cıvata ve somun elemanları

Şekil 11.2. Dış vida (cıvata) ve iç vida (somun) Cıvatalar ve somunlar; makinaların montajında, dişli kutularında, yatakların ve makinaların temele tespitinde somunla birlikte ya da somunsuz olarak bağlantı cıvatası, Mengene, pres gibi mekanizmalarda küçük çevre kuvvetleri ile büyük eksenel kuvvetlerin sağlanması amacıyla hareket cıvatası, Ön gerilme temini gereken gergi mekanizmalarında gergi cıvatası, yağ deliklerinde kapama elemanı (kör tapa), aşınma ve boşluk ayarı gereken yerlerde ayar cıvatası, mikrometre gibi ölçü aletlerinde ölçme elemanı olarak uygulanırlar.

Somun – cıvata bağlantıları bağlantı amacı ile birlikte, boru ve armatür bağlantılarında sızdırmazlık, vagon bağlantılarında darbelerin karşılanması amacıyla kullanılır.



Bağlantı cıvatalarının görevi yapı ve konstrüksiyon elemanlarını birbirine bağlamaktır.

Hareket cıvatalarının görevi ise vidanın hareketi sırasında kuvvetleri cıvatadan somuna veya somundan cıvataya iletmektir.

Şekil 11.3. Vida mekanizması ile hareket iletimi 11.2. VİDA PROFİLLERİ Cıvata bağlantıları çok farklı alanlarda kullanıldığından amaca uygun çeşitli vida profilleri geliştirilmiştir. Ancak, seçilen profilin şekline ve büyüklüğüne, vida adımına ve sarıldığı silindirin çapına bağlı olarak sonsuz sayıda vida elde edilebilir. Bunun sonucunda farklı ölçülerde yapılan vidalar birbirine uymaz, aralarında değiştirilme özelliği sağlanamaz. Bu sebeple vidalar uluslar arası düzeyde standartlaştırılan ilk makina elemanlarındandır. Vidalar; açıldığı yüzeye, ölçü sistemine, helis yönüne, diş profiline, diş aralığına, kullanım amacına, ağız sayısına, ağız sayısına ve kullanım alanına göre sınıflandırılmıştır. Tablo 11.1. Vidların sınıflandırılması

Vidaların Sınıflandırılması Açıldığı yüzeyler göre Silindirik vidalar Konik vidalar Diş profiline göre Üçgen vidalar Trapez vidalar Testere dişi vidalar Yuvarlak vidalar Ölçü sistemine göre Mertrik vidalar Whitworth vidalar Kullanım yerine göre Bağlantı vidaları Hareket vidaları Ağız sayısına göre Tek ağızlı vidalar Çok ağızlı vidalar Helis yönüne göre Sağ vidalar Sol vidalar Diş aralığına göre Normal vidalar İnce diş vidalar Lullanım alanına göre Sac vidaları Ağaç vidaları

Şekil 11.4. Vidaların sınıflandırılması



Vida profili adı verilen diş şeklinin bir silindir üzerine bir helis eğrisi boyunca sarılması ile vida elde edilir. Bir helis eğrisi açıldığı zaman bir dik üçgen elde edilir. Dik üçgenin yüksekliğine (h) vida adımı (hatve) denir. Helisin eğim açısı ve silindirin çapı d olmak üzere aşağıdaki bağıntı geçerlidir.

dhtg

(11.1)

Diş: Helisel vida kanalı açıldıktan sonra oluşan çıkıntılardır. Çeşitli profillerde olabilir. Ancak, bir vidanın bütün dişleri aynı profildedir.

Diş üstü çapı (d): Vida açılmış silindirin çapıdır. Anma ölçüsü olarak da adlandırılır. Adım (h): Vidalarda iki diş arasındaki uzaklık ya da vidanın bir turda aldığı yoldur.

Bölüm dairesi çapı (d2): Vidanın diş üstü çapı ile diş dibi çapı arasından geçen çapın ölçüsüdür. Sadece hesaplarda kullanılır.

Diş dibi çapı (d1): Vidanın diş dibinden ölçülen çapıdır. Diş üstü çapından iki diş yüksekliğinin çıkarılmasıyla elde edilir.

Diş yüksekliği (t): Vidanın diş üstü çapı ile diş dibi çapı arasında kalan tek taraflı uzaklıktır.

Vida eğim açısı : Vida dişlerini oluşturan helis eğrisinin, bölüm dairesi açınım doğrusu ile yaptığı açıdır. Kullanım amacına göre vida profilleri; üçgen, trapez, yuvarlak, testere dişi, kare ve özel vida profilleri olarak üretilmektedir. Dikdörtgen vida profilleri standartlaştırılmamıştır.

Şekil 11.5. Sağ ve sol vida

Şekil 11.6. Helis eğrisi



Şekil 11.7. Vida dişi terimleri

Şekil 11.8. Çeşitli somun tipleri

Şekil 11.9. Standart vida profilleri şematik gösterimi Üçgen vida profilleri Üçgen vida profilleri tepe açılarına göre iki gruba ayrılırlar;

1) Metrik vida 2) Whitworth vida

Metrik vida profili eşkenar bir üçgen olup, tepe açısı 600’dir. Cıvataya açılan dişlerin uçları üçgen yüksekliğinin 1/8’i kadar kırılmış, dipleri çentik etkisini azaltmak ve imalatı kolaylaştırmak maksadıyla yuvarlatılmıştır.



Whitworth vida profili tepe açısı 550 olan ikizkenar bir üçgen şeklindedir. Dişlerin baş ve dipleri üçgen yüksekliğinin 1/6’i kadar kırılarak yuvarlatılmıştır. Withworth vida profili bugün yerini metrik vidaya bırakmıştır.

Üçgen profilli vidalar bağlantı cıvatalarında kullanılır. Trapez vida profili: Trapez vidada tepe açısı 300 olan bir trapez profil kullanılır. Vidalar, profillerin yan yüzeylerinden temas ederler ve vida ucunda boşluk bulunabilir. Trapez profil eksenel doğrultuda her iki yöndeki kuvvetleri aynı şekilde taşıyabilir.

Şekil 11.10. Vida profilleri ve ölçüleri Testere dişi vida profili: Testere dişi vida profili tepe açısı 300 olan bir dik üçgen şeklindedir. Eksenel doğrultuda tek yönde etki eden kuvvetlerin karşılanması için testere dişi vida profili profil şeklinden dolayı daha uygundur. Yuvarlak vida profili: Yuvarlak vida profilinde dişler yuvarlatılmıştır. Atmosfer etkilerine, toza, toprağa maruz ve sık sık takılıp sökülmesi gereken bağlantılarda sivri tepeli üçgen profiller kolaylıkla hasar görebildiklerinden kullanılmazlar. Raylı taşıtlardaki vagon kavramaları, armatür bağlantıları ve benzeri yerlerde toz ve topraktan kolay zarar görmeyen yuvarlak vida profilleri kullanılır.

İnce diş vidalar: Normal ölçülerdeki vida profilleri ve bunların adımları bazı işler için kaba gelir ve uygun olmaz. Örneğin, optik aletlerde, ince ayar işlerinde vidanın büyük dönme açılarına karşılık küçük eksenli eksenel ilerleme olması istenir. Bu amaçla küçük adımlı ince diş üçgen vidalar kullanılır. İnce diş vidalarda profillerin geometrik şekli normal profilin benzeri fakat küçüğüdür. Bütün vida profillerinin çeşitli adımlarda standartlaştırılmış ince vida serileri de mevcuttur.

11.3. CIVATA VE SOMUN ÇEŞİTLERİ Cıvatalar, başlı cıvata, başsız cıvata (saplama) vidalı pim, vidalı mil olarak gruplandırılabilir. Cıvata ya bir somunla birlikte kullanılır veya vida açılmış bir deliğe vidalanır.

Genel olarak, anahtarla sıkılan başlı cıvataların kullanılması tavsiye edilir. Baş şekilleri uygun ve yeterli mukavemette olduklarından başlı cıvatalara anahtarla istenilen moment uygulanabilir. Tornavida ile sıkılan cıvatalara uygulanabilecek moment sınırlı olduğu, baştaki tornavida ağzı da kolaylıkla bozulduğundan, özellikle korozyona maruz kalmış cıvataları sökmek de zordur.



Şekil 11.11. Cıvata ve somun ölçüleri Baş şekillerine göre cıvatalar;

1. Altı köşe başlı cıvatalar 2. Kare başlı cıvatalar 3. Havşa başlı cıvatalar 4. Mercek başlı cıvatalar 5. Yuvarlak başlı cıvatalar 6. Silindirik başlı cıvatalar 7. Özel başlı cıvatalar (tırtıllı, halkalı, kelebek, beton, çekiç başlı, saplı)

Altı köşe başlı cıvata en çok kullanılan cıvata tipidir. İçten altı köşe başlı cıvatalar (inbus cıvatası) gömme başlı cıvata bağlantılarında yer ihtiyacı az olduğu için daha uygundur.

Cıvatalar standart eleman olduklarından baş şekline, açılmış olan vidaya ve uzunluklarına göre gösterilirler. Örneğin, 20 mm çapında 60 mm uzunluğunda altı köşe başlı bir metrik cıvatanın gösterilişi; Altı köşe başlı cıvata M 20 x 60 TS 1021/1

Şekil 11.12. Altı köşe başlı cıvata Cıvataların vidalı kısımlarının uzunlukları somunun takılmasına veya cıvatanın deliğe vidalanmasına yetecek kadardır. Aynı vida ölçüsünde, çeşitli uzunlukta cıvata yapıldığı için şaft uzunluğunun kullanım yerine uygun olarak seçilmesi gerekir. Özel durumlar için başa kadar vida açılmış cıvatalar da yapılmaktadır. Saplama cıvatalarında vidanın yerine takılıp sıkıldıktan sonra sarsıntılar nedeniyle gevşemesini önlemek için sıkı geçmeye yakın bir toleransta işlenir. Saplama, yerine özel bir anahtarla takılıp sıkıldıktan sonra üzerine diğer parça geçirilir ve ucuna somun vidalanır.

Makinaların temellere tespitinde kullanılan cıvataların, şaft kısımları betona gömüleceklerinden, yeterli uzunlukta ve çıkmalarını önleyecek şekillerde yapılırlar.

Kelebek ve tırtıl başlı cıvatalar anahtar kullanılmadan elle sıkılabilirler. Gözlü cıvatalar sık sık açılıp kapatılan kapakların tespitinde kullanılır.

Halka başlı cıvata elektrik motorları, dişli kutuları ve ağır makine parçalarının taşınmasında ve montajında kullanılır. Cıvata halkasından geçirilen bir halat veya çubuk yardımıyla parçanın rahatlıkla kaldırılması mümkün olur.



Fırdöndü tertibatında kullanılan özel başlı cıvatanın bir tarafında sağ, diğer tarafında sol vida açılmış olup, döndürüldüğü zaman her iki ucun birbirine yakınlaşmasını ve sıkmayı sağlar. Kör tapa olarak kullanılan kapama cıvatalarındaki fatura, conta içim dayanma yüzeyi teşkil ederek sızdırmazlığı sağlar. Sac bağlantılarında ve ağaç işlerinde kullanılan sac ve ağaç vidaları takıldıkları parçadaki vidayı kendileri açarlar. Bu vidalar hassas cihaz tekniği, aparat imalatı ve elektronikte yumuşak metal ve ince sactan yapılmış parçaların bağlantılarında somun kullanılmadan bağlantının yapılmasını sağlarlar. Bu vidaların bir kısmı çekiçle yerine bir miktar çakıldıktan sonra tornavida ile sıkılarak ön gerilme verilir.

Şekil 11.13. Beton cıvataları

Şekil 11.14. Özel cıvatalar Somun çeşitleri:

Altı köşe somunlar (normal, faturalı, şapkalı, emniyetli, taçlı) Kare somunlar Kelebek somunlar Tırtıllı somunlar Yuvarlak somunlar Halkalı somunlar Kollu somunlar Özel somunlar (yarıklı, kanallı, vb.)

Şekil 11.15. Sonun çeşitleri



11.4. CIVATA VE SOMUN BAĞLANTILARININ YAPILMASI Kullanılacak cıvata ve somun tipinin seçiminde montaj imkanı en önemli rolü oynar. Sıkma için anahtar, kanca anahtar, tornavida ve diğer takımların rahatlıkla kullanılması, montaj ve demontajın kolay olması ön koşuldur. Somunun sıkılmasında normal altı köşe anahtar kullanılıyorsa, anahtarın döndürülmesi için yeterli hacim olmalı ve parça üzerinde döndürmeyi önleyecek çıkıntı bulunmamalıdır. Altı köşe somun anahtarlarının dönmesi için yer olmayan gömme başlı cıvata konstrüksiyonlarında boru anahtar kullanılır. Dönen makina parçalarında çıkıntılar her zaman tehlike yarattığından cıvata başlarının gömme yapılması daha uygundur. Özellikle takım tezgahlarında makinanın kolay temizlenmesi bakımından da gömme başlı cıvata konstrüksiyonları tercih edilir. İçten altı köşe başlı cıvatalar daha az yere ihtiyaç gösterdiklerinden gömme başlı konstrüksiyonlar için uygun özelliklere sahiptirler.

Somun ve cıvata başı altına konan çeşitli tipteki rondela veya pullarla, cıvata ve somunları sıkmak için kullanılan anahtarlar tamamlayıcı parçaları oluştururlar. Böylece sıkma ve sökme momentinin gereksiz artması önlenmiş olur. Ayrıca bağlanan parçaların yumuşak olması halinde, oturma yüzeyini artırdığından, parçaların ezilmesi önlenir.

Şekil 11.16. Anahtar ve cıvata sıkma Cıvata bağlantılarının özellikle dinamik zorlanmalar etkisinde kendi kendine gevşemesini veya bağlantının tamamen çözülmesini önlemek için tedbir alınmalıdır. Cıvata bağlantılarında kullanılan emniyet tedbirleri şekil bağlı ve kuvvet bağlı olmak üzere iki gruba ayrılır. Şekil bağlı emniyet tedbirlerinde gevşeme somunun özel şekli veya emniyet elemanının şekli ile önlenir. Emniyeti sağlayan eleman parçalanmadan veya şekli bozulmadan somunun gevşemesi mümkün değildir. Şekil bağlı emniyet tedbirleri; emniyet pimleri ve emniyet saclarıdır.

Şekil 11.17. Şekil bağlı cıvata emniyetleri Kuvvet bağlı emniyet tedbirlerinde ise cıvata ve somun arasında ek bir gerilme oluşturularak somunun gevşemesi önlenir. Yaylı rondelalar basit ve ucuz, fakat etkili emniyet tedbiridir. Somun içine açılan kanala fiber veya plastikten diş açılmamış bir halka konur. Somun



sıkıldığı zaman cıvata dişleri radyal yönde bir kuvvete maruz kalır ve gevşemesi zorlaşır. Çift veya kontra somun düzeni de basit ve etkili bir emniyet tedbiridir. Somun – cıvata bağlantılarının sökülmemesi esastır. Sıkılarak ön gerilme verilmiş bir cıvata bağlantısının kendiliğinden çözülmemesine otoblokaj (kilitlenme) denir. Bu özellik vida eğimine ve sürtünme katsayısına bağlıdır. Çözme yönüne uygulanan moment sıfır ya da sıfırdan küçükse otoblokaj vardır. Diğer bir ifade ile, vida eğim açısı sürtünme açısından küçük veya ona eşit ise kilitlenme sağlanmış olur.

Şekil 11.18. Kuvvet bağlı cıvata emniyetleri

11.5. CIVATA SOMUN MALZEMELERİ Cıvata ve somunlar genellikle çelikten imal edilir. Korozyona dayanıklılık istenen yerlerde paslanmaz çelikler ve bakır alaşımları (pirinç) kullanılır. Cıvata malzemelerinde ilk önce soğuk şekillendirme özelliğinin iyi olması istenir. Bu özeliği sağlamak için, cıvata üretiminde kullanılan çeliklerin mikro yapısındaki sementitler lamelli olmamalıdır. Çelik küreleştirme tavlamasına tabi tutularak sementitler küreleştirilir. Cıvataların çentik darbe tokluğu ve yorulma dayanımlarının iyi olması istenir. Böyle bir özellik genellikle ıslah etme işlemi ile sağlanır ve cıvatalar genellikle ıslah çeliklerinden yapılır. Cıvataların mekanik özelliklerini belirten semboller kabartma usulü kullanılarak cıvata başlarına yazılır. DIN ve ISO standartlarına göre cıvata kaliteleri aşağıda gösterildiği gibi iki rakamla verilir. Dayanım değerleri yaklaşık olarak hesaplanabilir. Bunun için, birinci rakamın 100 ile çarpımı çekme dayanımı (Rm) değerini verir. İki rakamın çarpımı ile elde edilen sayı 10 ile çarpılır ise akma sınırı (Re) değerini verir. SAE VE ASTM standartlarına göre cıvata kaliteleri, cıvata başlarına kabartma usulü konulan çizgiler ve sembollerle gösterilir.

11.6. CIVATALARIN BOYUTLANDIRILMASI Cıvatalar genel olarak eksenel doğrultuda gelen kuvvetlerin etkisi altında çekmeye zorlanırlar. Bununla birlikte, cıvataları eğmeye ve kesmeye zorlayan kuvvetler de sözkonusu olabilir. Bu bakımdan, cıvataların doğru bir şekilde boyutlandırılabilmesi için cıvataya etki eden kuvvetlerin bilinmesi gerekir.

Cıvata ve Somun Bağlantılarında Sıkma Kuvveti: Cıvata ve somunların sıkılmasında, uygulanması gereken kuvvetlerin hesaplanması bağlantıların yapılması için önemlidir.



Sıkma anında anahtarın bir turda aldığı yol, anahtar ucunun çizdiği dairenin çevresine; cıvatanın bir turda aldığı yol ise vida adımına eşittir.

Yapılan iş, cıvatayı sıkmaya çalışan döndürme momentine eşit olup, KuvvetxYolİş bağıntısı gereğince;

dM = Anahtara uygulanan kuvvet 1F x Anahtarın aldığı yol r2

dM = Cıvatanın oluşturduğu sıkma kuvveti 2F x Cıvatanın aldığı h

eşitlikleri geçerlidir. Burada; r anahtar uzunluğudur.

hFrxFM d 21 2 (11.2)

Çekme zorlanması:

Cıvata çF kuvveti etkisi altında çekmeye zorlanırsa, cıvatada oluşan çekme gerilmesi cıvata malzemesinin emniyetli çekme gerilmesinden küçük olmalıdır.

emçç

ç AF

, (11.3)

Daire kesitli cıvatanın kesit alanı; 4

2dA

Buna göre emniyetli cıvata çapı için

emç

çem n

Fd

,

4

(11.4)

eşitliği elde edilir.

Şekil 11.19. Çekmeye zorlanan cıvata bağlantısı Cıvatanın emniyetli çekme gerilmesi, S emniyet katsayısı, K cıvata malzemesinin çekme gerilmesi olmak üzere

SK

emç , (11.5)

eşitliği ile belirlenir.

Kesme zorlanması:

Cıvata kF kuvveti etkisi altında kesilmeye zorlanırsa, cıvatanın emniyetli kayma gerilmesi cıvataya uygulanan kuvvet sonucu oluşan kesme gerilmesinden büyük olmalıdır.



emk

AF

(11.6)

Daire kesitli cıvatanın kesit alanı; 4

2dA

Cıvata malzemesinin kayma gerilmesi K , emniyet katsayısı S olmak üzere, cıvata malzemesinin emniyetli kayma gerilmesi;

SK

em (11.7)

Şekil 11.20. Kesilmeye zorlanan cıvata bağlantısı

Sıkma Esnasında Hasar Oluşumu Cıvatalar sıkma esnasında burulma momenti uygulanır. Şekilde sıkma esnasında bir cıvata gösterilmiştir.

Şekil 11.21. Sıkma esnasında bir cıvata bağlantısı

Cıvatada oluşan kayma gerilmesi:

휏 =

(11.8)



BÖLÜM III HAREKET İLETİM ELEMANLARI

12. MİLLER VE AKSLAR

12.1. TANIM VE SINIFLANDIRMA Kuvvet makinalarından iş makinalarına güç veya hareket iletimi miller, yataklar, kavramalar, kasnak-kayış düzenleri, zincir dişli çarkları, dişli çarklar, kamalar ve fren düzenleri sayesinde sağlanır.

Güç üretimi amacıyla kullanılan kuvvet makinaları;

Elektrik motorları: Genel olarak 1200-2800 dev/dak sabit devirli (daha düşük ve değişken devirli özel üretimleri de mevcuttur), darbesiz çalışma.

İçten yanmalı motorlar: ~ 2000-8000 dev/dak değişken devirli, darbeli çalışma (dizel/otto motorları).

Türbinler: ~ 10000–30000 dev/dak değişken devirli, darbesiz çalışma, yüksek hız, şok ve kritik hız problemli.

Güç ve hareket iletim elemanları seçiminde en önemli etkenler verim, hacim ve sestir.

Verim; düz dişli, düz konik, düz kayışlı ve bütün zincirli sistemlerde % 95-98 arasında değişir. V kayışlarda kayış açısına; helis çark ve sonsuz vidalarda da helis açısına ve sürtünme katsayısına bağlı olarak verim düşer. Mil; dişli çark, kayış kasnağı, zincir dişlisi, kavrama göbeği, volan, rotor vb. parçaları üzerinde taşıyan ve bunların kendisiyle birlikte dönebilmeleri için genellikle iki yerinden yataklanmış olan önemli bir makina elemanıdır. Miller, üzerinde taşıdığı parçalardan kaynaklanan yükler sonucu eğilmeye, güç iletimini sağlayan döndürme momenti nedeniyle de burulmaya zorlanır.

Miller, dönme hareketini ileten silindirik elemanlardır. Ancak, krank milleri gibi eksantrik miller de vardır. Düz, eğilebilen, içi boş, krank ve kamalı mil çeşitleri mevcuttur.

Uygulamada freze ile kama yuvası açılmış miller son olarak tornada ince talaş kaldırılarak kullanıma hazır hale getirilir. Özellikle yataklar arası uzaklığın büyük olduğu sistemlerde ve ağırlık tasarrufu istenen yerlerde boru milleri kullanılır. Miller iki tarafından yataklanır. Milin yatak içinde kalan kısmına muylu denir. Hareketli bir milden başka bir mile hareketin iletilmesi için iki mil kavramalarla birbirine bağlanır. Akslar; bazı dönen veya salınım hareketi yapan parça ve elemanları üzerinde taşıyan ancak enerji iletme özelliği olmayan elemanlardır. Halat makaraları, taşıt tekerlekleri, konveyör destek makaraları ve tamburları, gergi kasnakları, gergi amaçlı zincir dişlileri, bazı hallerde dişli çarklar akslar tarafından taşınan elemanlara örnek olarak verilebilir. Raylı taşıtlar için tekerlek aksı olarak dönmeyen ve dönen aks şeklinde iki farklı konstrüksiyon mevcuttur. Dönen aks tam değişken eğilme zorlanmasına maruz kalır. Bu aks virajlarda ray ile tekerlek arasındaki sürtünmeden dolayı bir miktar burulma yükü de alır.

Bir krene ait döndürülen tekerleği ve ona bağlı dişliyi taşıyan dönmeyecek şekilde yapılmış aksa bazı hallerde perno da denir.



Şekil 12.1. Mil çeşitleri

Şekil 12.2. Aks Bir kamyonun ön tekerlek konstrüksiyonu ve tekerleği taşıyan dönmeyen türden aks kullanılır. Bir torna tezgahına ait döner punta; dönen bölüm işlev itibarı ile bir aks olarak düşünülebilir. Moment (tork) genelde döndürme çabası anlamında kullanılır. Şaftlar, vites kutularında değiştirilen momenti diğer aktarma organlarına iletir. Kısaca vites kutusundan aldığı hareketi diferansiyele ileten elemandır. Aynı zamanda boyca uzama gerektiren durumlarda mafsallara yardımcı olurlar.

Şekil 12.3. Şaft

Şekil 12.4. Yataklama



12.2. MİL MALZEMELERİ Miller, genellikle yuvarlak kesitli, karbonlu veya alaşımlı çeliklerden yapılır. Millerde dayanım ve tokluk gereklidir. Bu özellikleri elde etmek için, bilhassa aşırı zorlanan miller ıslah edilir. Islah edilmeyecek miller için soğuk çekilmiş çelik kullanmak daha avantajlıdır. Aşınan yerlerin çeşitli yöntemlerle yüzey sertleştirme işlemi yapılmasına gerek vardır. Miller genellikle değişken gerilme ile zorlandıklarından, mil yapılacak malzemeler yorulmaya karşı dayanıklı olmalıdır. Hareketli makinelerdeki millerin mümkün olduğu kadar hafif olması istenir. Bundan dolayı yüksek dayanımlı çelikler tercih edilir. Şayet mil darbeli çalışan bir makinede çalışıyor ise tokluk da iyi olmalıdır. Bu özellikleri sağlamak için mil ıslah çeliklerinden yapılır. Mil imal edildikten sonra sertliği 35...40HRC civarında olacak şekilde ıslah edilir. Şayet mil kaymalı yatak içinde çalışacak ise, yatak içinde kalan muylu kısmı 55HRC civarında yüzey sertleştirme işlemleriyle sertleştirilmelidir. Milin üzerinde gerilme yığılması oluşturan fatura, kama kanalı, vida, yağ deliği gibi yerlerin dikkatli tasarımı gerekir. Küçük çaplı millerin soğuk çekilmiş çelikten yapılması daha iyidir. Türkiye piyasasında akson adı altında S235(St37) çeliğinin soğuk çekilmiş şekli satılmaktadır. Çeliğin P, S gibi kalıntı elementleri ve oksitler sülfürler gibi kalıntı bileşiklerinden temiz olması yorulma dayanımını artırır. Milin üzerine yapılacak, krom kaplama, dolgu kaynağı ve kaynaklardır.

12.3. MİLLERİN MUKAVEMET HESABI Miller dönen elemanlar olup, çevresel kuvvetleri ve momentleri taşıyarak burulmaya zorlanırlar. Taşıdıkları yüklerden dolayı da burulma ile birlikte eğilme etkisinde kalırlar. Millerin boyutlandırılabilmesi, diğer bir ifade ile mil çapının belirlenebilmesi için milin etki altında kaldığı yüklerin miktarının ve etki biçiminin bilinmesi gerekir. 12.3.1. Millerin Burulmaya Zorlanması

Döndürme (burulma) momenti dM , dönme halindeki mukavemet momenti dW olmak üzere kayma gerilmesi aşağıdaki eşitlikle ifade edilir.

emd

d

WM

(12.1)

Döndürme momenti, güç ve açısal hız ya da kuvvet ve hız bağıntısından hesaplanabilir.

wMN d (12.2)

3062 nnw

(12.3)

30nM

N d (12.4)

Motor gücü PS (BG, HP) veya KW ile ifade edilir.

Motor gücü KW ile ifade edilirse;

sNmKW /10001 alınarak döndürme momenti hesaplanır.

30

/1000nM

sNmxKWN d (12.5)



dkdn

KWNNmM d /9549 (12.6)

Motor gücü PS (BG, HP) ile verilirse,

sNmPS /5,7351 alınarak benzer şekilde döndürme momenti hesaplanır.

dakdevn

HPBGPSNNmM d /,,7023 (12.7)

Dönen silindirik elemanlar için mukavemet momenti

16

3dWd

(12.8)

Güç ikinci bir yöntemle; kuvvet – çizgisel hız bağıntısına bağlı olarak hesaplanabilir.

FVN (12.9)

Çizgisel hız 60/dnV (12.10)

Çizgisel hız – açısal bağıntısı 2dwV (12.11)

Kuvvet – moment bağıntısı 2dFM d (12.12)

12.3.2. Millerin Eğilmeye Zorlanması Mil üzerindeki yükler mili eğilmeye zorlar. Burada yüklerin mil ortasına etki ettiği varsayılarak eğilme hesabı yapılmıştır.

Milin eğilme gerilmesi

eme

e

WM

(12.13)

Eğilme için mukavemet momenti

32

3dWe

(12.14)

Eğilme momenti ( l mili destekleyen elemanlar arasındaki uzaklık, F yük)

4FxlM e (12.15)

Şekil 12.5. Milin eğilmeye zorlanması



13. KAMALAR Kamalar, bir tarafı veya her iki tarafı eğimli dikdörtgen kesitli parçalar olmakla birlikte, konik, yuvarlak, yarım ay veya daha değişik profilli kamalar da mevcuttur. Milleri ve göbekleri bozmamaları için daha yumuşak malzemelerden yapılırlar. Kama kanal ve yuvaları genel olarak frezelerle açılır.

Kamalar, özellikle mil ve göbekler arasında kuvvet veya şekil bağlı çözülebilen birleştirmeleri gerçekleştirir. Görev itibariyle, dişli çark ve kasnaklardan millere veya tersine kuvvet iletimi sağlarlar. Kamala ayrıca, parçaların ayarlanarak ve sıkıştırılarak bağlanmasında da kullanılırlar.

Kamalar zorlanma durumlarına veya kullanıldıkları yerin özelliklerine göre enine ve boyuna çalışan kamalar olmak üzere iki gruba ayrılarak sınıflandırılırlar.

13.1. ENİNE KAMALAR Enine kamalar çubuk, mil ve benzeri parçaların eksenel yönde bağlanarak kuvvet iletiminde veya ayar işlerinde kullanılırlar. Değişken yüklerin taşınmasına uygundurlar. Kuvvet ileten yüzeyleri tek veya iki yüzü eğimli yapılabilir, tek veya çift kullanılabilirler. Kama eğimi, kilitlenme özelliği istenen yerlerde 1/30, 1/40; sık sık söküp takma gereken yerlerde 1/15, 1/20; ayar işlerinde kilitlenme özelliği istenmediğinden 1/5, 1/10 olarak imal edilirler. Otoblokajın istendiği yerlerde kama eğim açısı sürtünme açısının iki katından küçük seçilir.

Şekil 13.1. Enine kama bağlantısı

13.2. BOYUNA KAMALAR Boyuna kamalar kasnaklar, dişli çarklar, volanlar, kavramalar, kollar ve manivelalar gibi dönen veya salınım hareketi yapan parçaların millere bağlanmasında kullanılırlar.

Oyuk kama, düz kama, yuvalı kama, burunlu kama, teğetsel kama, yarım aya kama ve kamalı miller, feder (uygu kaması) boyuna çalışan kama tipleridir.

Oyuk kama ise tamamen kuvvet bağlı bir sistemdir. Burunlu kama yuvalı kamanın özel bir tipidir. Kamaya sökme kuvveti uygulamak için diğer ucuna erişme imkanı olmayan bağlantı yerlerinde kullanılır. Kamanın geniş olan burun kısmı büyük çakma ve sökme kuvvetlerinin uygulanmasında kolaylık sağlar.



Kamaların uçları yuvarlak (A tipi) veya düz (B tipi) olabilir. b kama genişliği, h kama yüksekliği ve l kama uzunluğu olmak üzere kama gösterimi:

Kama A bxhxl TS 147 veya Kama B bxhxl TS 147

Şekil 13.2. Boyuna kama çeşitleri 13.3. UYGU KAMALARI Yüzeyleri paralel olan prizmatik elemanlardır. Hiç bir Öngerilme söz konusu olmadığından tam bir şekil bağlantısı meydana getirirler. Bunlar: A tipi denilen uçları yuvarlak kamalar ve B tipi denilen uçları düz kamalar.

Şekil 13.3. Paralel (uygu) kamaları Uygu kamaları standarttır. Bunların geniĢliği b yüksekliği h, uzunluğu L, mil kanalı derinliği göbek kanalı derinliği ise ile ifade edilir. Tüm bu boyutlar çapa bağlı olarak standartlarda verilmiştir. Yapılacak boyutlandırma hesabı sadece uzunluk bulmak içindir. Uygu kamasının standart gösterimi:

Kamanın tipi b x h x L Örneğin B 12 x 8 x 45

TS 147 de, kama malzemesi olarak C45 Islah çeliği verilmiştir. Kamanın kullandığı bağlantıda, bağlantı elamanlarının malzemesi seçilirken kamanın malzemesinin en düşük dayanımlı olması tavsiye edilir. Bu şekilde, bağlantıda hasar meydana gelir ise ilk önce ucuz ve imalatı kolay olan kama hasar görür.



13.4. UYGU KAMALARININ HESAPLANMASI Uygu kamaları yüzey basıncı ve makaslamaya çalışır.

푀 = 퐹 (13.1)

푝 =

(13.2)

푡 = (13.3)

푝 =

=

≤ 푝 (13.4)

휏 =

=

≤ 휏 (13.5)

A tipi yuvarlak uçlu federlerde L1 = L - b

B tipi federlerde L1 = L burada L uygu kamasının nominal uzunluğudur.

Genel olarak kesme emniyet gerilmesi 휏 = 4,5 푑푎푁/푚푚

Tablo 2.3. Emniyetli yüzey basıncı (pem) Göbek malzemesi Statik zorlanma Değişken zorlanma

(daN/mm2) Çelik, dökme çelik 8…15 4…6 Dökme demir 5…10 2…5

Tecrübelere dayanılarak kamanın uzunluğu L ve göbeğin çapı D mil çapı d’ye bağlı olarak şu şekilde belirlenir.

Göbek dökme demir: 퐿 = (1,5 … 2)푑 퐷 = (2 … 2,2)푑

Göbek çelik veya dökme demir: 퐿 = (1 … 1,3)푑 퐷 = (1,8 … 2)푑

Pratikte enderde olsa yarım ay kamalar kullanılmaktadır.



14. PİM VE PERNOLAR 14.1. PİMLER Pimler, parçaların karşılıklı konumlarını tespit edip sökülüp takılmada aynı konumu elde etmek için merkezleme işlerinde, küçük zorlanmalar için mil-göbek bağlantılarında, yay gibi elemanların uçlarının tutturulmasında kullanılırlar.

Silindirik, konik, vidalı konik, çentikli, çatal (gupilya) ve gergi pimler mevcuttur.

Şekil 14.1. Silindirik pimler

Şekil 14.2. Konik pimler

Şekil 14.3. Çentikli pimler



Şekil 14.4. Gergi pimleri Silindirik pimler genel olarak merkezleme işlerinde kullanılırlar. Uygun çap ve toleranslarda imal edilerek bağlantı veya tespit elemanı olarak da kullanılabilirler. Kullanım amacına göre silindirik pimlerin uçları yuvarlak, konik veya düz olarak yapılır.

Pim tipi Çap x Tolerans x Boy TS… Silindirik pim 5 x h8 x 40 TS…

Konik pimler merkezleme işleri için daha iyi sonuç verir. Takım tezgahları gibi yüksek hassasiyetin istendiği yerlerde kullanılırlar. Birçok kere sökülüp takılabilirler. Küçük çapları ve uzunlukları ile belirtilirler. Koniklikleri 1:50’dir. Konik pim 6 x 50 TS…

Vidalı konik pimler iç veya dış vidalı olarak yapılabilirler. Makine parçalarının montajında durumlarını ayarlamak amacıyla kullanılan bu tip pimler, konik pimlerin uçlarına iç veya dış vidalı silindirik kısımlar ilave edilmek suretiyle elde edilirler. Konik pim 10 x 100 TS…

Çentikli pimlerin çevresinde 1200 aralıkla çentikler açılmıştır. Çakma işleminden sonra yüzeyler arasında meydana gelen kuvvetler çentikli pimin sağlamca oturmasını sağlar.

Çentikli silindirik pim 8 x 50 TS… Çentikli konik pim 6 x 40 TS…

Gupilyalar, somunların, ayar bileziklerinin ve pernoların güvenlik elemanları olarak kullanılırlar. Yarım daire kesitli çubuklardan maşa şeklinde biçimlendirilmiş ve yerlerine takıldıktan sonra uçları ters yönde bükülerek kullanılırlar. Uçlarının gerektiğinde kolayca açılabilmesi için gövdeyi meydana getiren kollar farklı uzunlukta hazırlanmıştır. Gupilya 5 x 30 TS…

Gergi pimleri (sıkma kovanları) yay çeliğinden yapılırlar. Çapları takılacakları delik çapından daha büyük ve hafif koniktir. Yerlerine takıldıkları zaman elastik olarak deforme olurlar ve delik kenarlarına kuvvetli ve iyi bir şekilde yaslanırlar. Sıkma kovanı 10 x 50 TS…

Pimler tornada işlendikten sonra taşlanırlar. Pimlerin yüzeyleri düzgün ve temiz olmalıdır. Geçtikleri yerlerdeki toleransa göre pim çaplarındaki toleranslar m6, h8 veya h11’dir. Pim



yerleri delindikten sonra raybalanarak pimler yerlerine çakılırlar. Pimler kullanıldıkları yerde kesilmeye zorlanırlar.

14.2. PERNOLAR Pernolar genellikle, çubukların birleştirilmesinde, bağlantı ve askı parçalarında, zincir, vb. yerlerde mafsal teşkil etmek üzere kullanılırlar. Tekerleklerin ve makaraların yataklanması aks görevi gören pernolarla yapılır. Motorlu taşıtlarda, lokomotif ve vagonlarda kullanılırlar. Boyut ve şekilleri standartlaştırılmış olan pernoların yerlerinden çıkmamaları için eksenel yönde emniyeye alınmaları gerekir. Pernolar gördükleri işlere göre parçaların birine sıkı, diğerine serbest geçme ile takılırlar. Başlı, başsız ve vidalı olarak imal edilebilirler. Perno 10 x h11 x 40 TS…

Şekil 14.5. Pernolar

Şekil 14.6. Perno ile yapılmış mafsal



14.3. PİM-PERNO MALZEMELERİ 14.3.1. Pim Malzemeleri Pimler, merkezleme veya emniyet elemanı olarak kullanılırlar; ayrıca hafif zorlamalı bağlantılarda bağlama elamanı olarak da kullanılabilirler. Silindirik, konik veya çentikli yapılı elemanlar olup muhtelif çeşitleri vardır. Pim malzemesi olarak cıvata malzemeleri kullanılır ve cıvatalar gibi kalitelere ayrılmıştır. En çok 5.6 ve 6.6 kalitedeki pimler kullanılır. Pimler küçük ve değiştirilmesi kolay olduğu için, pim malzemesi bağlantı elemanları içinde en zayıf olmalıdır.

14.3.2. Perno Malzemeleri Pernolar silindirik düz veya başlı olabilirler. Pernolar, mafsallı bağlantılarda, küçük tekerleklerin, kasnakların ve ruloların taşıyıcı elemanlara bağlanmasında kullanılır. Pernolardan aşınmaya ve yerine göre yorulmaya dayanıklılık istenir. Perno malzemesi olarak, genel yapı çelikleri, ıslah çelikleri, sementasyon çelikleri, otomat çelikleri kullanılabilir. Aşınmaya dayanıklılık istenen yerlerde sementasyon veya indüksiyon ile yüzey sertleştirmesi yapılabilir.

14.4. PERNO HESABI Pernolar yüzey basıncı, eğilme ve kesmeye zorlanırlar. 14.4.1. Yüzey Basıncı ve Ezilme Yan parçalarla perno arasındaki yüzey basıncı:

p =

≤ p (14.1)

Bilezik ile perno arasındaki yüzey basıncı:

p′ =

≤ p (14.2)

14.4.2. Eğilme

휎 = =

(14.3)

휎 = ( )

≤ 휎 (14.4)

σ = ( )π

≤ σ (14.5)

14.4.3. Kesilme

τ = (π / )

≤ τ (14.6)



15. YAYLAR 15.1. TANIM VE SINIFLANDIRMA Yaylar, büyük miktarda şekil değiştirme ile potansiyel enerji depo eden makina elemanlarıdır. Bu enerji, yayın türüne göre az veya çok sürtünme kaybı ile geri verilir. Bazı yaylar sadece sönüm amacı ile de kullanılabilirler.

Uygulam alanları: Eneri depolama amacı ile; saat mekanizmaları, klapenin geri itilmesi Kuvvet sınırlayıcı olarak; preslerde Darbe sönümleyici olarak; taşıt yayları, raylı taşıtların tampon yayları Kuvvet bağı elde etmek veya kuvveti dağıtmak için; gergi yayları, temas yayları Kuvvet ölçmek için; yaylı dinamometreler, basküller Kuvvet bağının devamı için; hareket ve aşınmanın olduğu haller Titreşim tekniğinde makinaların desteklenmesi için; kırıcılar, öğütücüler, çekiçler vb.

Metal yaylar esas olarak yayın şekline veya yaydaki zorlanmanın cinsine göre sınıflandırılırlar:

- Çekme-basmaya çalışan yaylar o Çekme veya basma yay çubukları o Bilezik yaylar

- Eğilmeye çalışan yaylar o Düz formlu yaylar o Spiral formlu yaylar o Disk veya özel formlu yaylar

- Burulmaya çalışan yaylar o Burulma çubukları o Helisel yaylar o Silindirik olmayan helisel sarımlı yaylar

Şekil 15.1. Yay çeşitleri

15.2. YAY KARAKTERİSTİKLERİ Yay karakteristiği kuvvet ile uzama arasındaki ilişkidir. Bu ilişki en genel hali ile üç değişik şekilde olabilir.



- Progresif özellik - Lineer özellik - Degresif özellik

Şekil 15.2. Yay karekteristikleri

15.3. YAY SİSTEMLERİ Uygulamaya bağlı olarak bazen tek yay yerine, birden fazla yayın seri veya paralel bağlanmış halleri kullanılır.

Yay sistemleri genel olarak 1. Kullanma hacminin sınırlı olduğu

2. Tek yaydan daha yeterli olduğu 3. İstenilen karakteristiklerin tek yaydan elde edilemediği hallerde kullanılırlar.

Seri bağlı yay sistemleri Tek yaya göre daha yumuşaktır (yaylanma rijitliği düşüktür)

Şekil 15.3. Seri bağlı yay sistemi

Paralel bağlı yay sistemleri Tek yaya göre daha serttir (yaylanma rijitliği büyüktür).



Şekil 15.4. Paralel bağlı yay sistemi

Şekil 2.52. Bilezik yay

Şekil 2.53. Yaprak yay

Şekil 2.54. Çok katlı yaprak yay

Şekil 2.55. Spiral yay



Şekil 2.56. Kangal yay Kapak mafsallarında, manivelalarda, kilit, mandal gibi elemanlarda sıklıkla kullanılırlar.

Şekil 2.57. Helisel çeki yayı Elastomer yaylar

Hem elastiklik, hem sönüm, hem de ısıl ve elektriksel yalıtkanlık sağlarlar. Daha ziyade sönüm amaçlı tercih edilirler.

15.4. YAY MALZEMELERİ İstenen özellikler

- Yüksek elastiklik sınırı - Yüksek zaman mukavemeti ve sürekli mukavemet - Yüksek uzama ve bükülme özelliği

Bu özellikleri iyileştirmek için yüksek karbonlu çelik ve/veya Si,Cr,Mn ve V alaşımları tercih edilir.

Tablo 15.1. Yaylar ve mukavemet değerleri



16. MİL – GÖBEK BAĞLANTILARI 16.1. TANIM VE SINIFLANDIRMA Mil üzerine yerleştirilen dişli çark, kasnak, volan gibi disk şeklindeki elemanlara genel anlamda göbek denir. Mil ve göbek tek bir sistem meydana getirecek şekilde birbirlerine şekildeki gibi bağlanırlar. Mil veya göbek üzerine bir moment veya eksenel bir kuvvet uygulandığında, bu moment veya kuvvet hiç kayma olmadan milden göbeğe veya göbekten mile iletilebilmelidir.

Şekil 16.1. Mil – göbek bağlantıları Mil ile göbek arasında moment iletimi iki şekilde olabilir:

1) Şekle bağlı olarak (uygu kamaları "federler”, kamalı "oluklu" miller vb.) 2) Sürtünme yolu ile (kamalar, konik geçmeler, sıkma geçmeler, sıkı geçmeler vb.)

Uygu kaması bağlantılarında mil ve göbeğe birer kanal açılır ve kama mil kanalına yerleştirilip göbek bunların üzerine geçirilir. Mil kanalı disk freze veya parmak freze ile açılır. Göbek kanalı en sağlıklı olarak broş (tığ) kullanılarak açılır.

Şekil 16.2. Mile kama yuvası açılması



16.2. KAMALI MİL-GÖBEK BAĞLANTILARI Kama bağlantılarında genel olarak, mile bağlanacak parça yerine oturtulur, bundan sonra kama eksenel yönde çakılır. Bazı özel hallerde, eksenel yönde kamayı çakmak için yeteri kadar yer yoksa, kama mil üzerindeki yuvasına yerleştirilerek göbek mile sürülür. Kamaların moment iletimi esas olarak yüzeyler arasındaki sürtünme kuvvetleri ile sağlanır. Ancak zorlanmanın artması halinde mil kayarak göbeğe nazaran döner ve yuvalı kamanın yan yüzeyleri kama yuvasına dayanır. Kama ezilme ve kesilmeye çalışarak yük taşımaya katılır. Bu zorlanma durumuna göre yuvalı kama, başlangıçta bir kuvvet bağı, daha sonra da şekil bağı meydana getirir.

Şekil 16.3. Oyuk kama

Şekil 16.4. Düz kama

Şekil 16.5. Yuvalı kama

Şekil 16.6. Burunlu kama



Şekil 16.7. Teğetsel kama

Şekil 16.8. Yarım aya kama

Şekil 16.9. Uygu kaması (feder) Kamalı Miller Mile yuva açıp feder yerleştirmek yerine milin kendisi birçok uygu kamasının profilini üzerinde taşıyan bir formda üretilir. Kamaların profili dikdörtgen, üçgen ve evolvent şeklinde olabilir. Kamalı mil ile göbek arasındaki merkezleme iç çapa göre, dış çapa göre ve yanaklara göre yapılır. Üzerinde taşıdığı elemanların eksenel yöndeki hareketine çok elverişlidir. Vites kutularında çok kullanılır. Profiller yüzey basıncına zorlanmaktadır. Momentin profiller arasında eşit olarak dağıtıldığı düşünülürse (z:profil sayısı);

퐹 = =

(2.81)

푑 = (2.82

푝 =

=

≤ 푝 (2.83)

ℎ = (2.84)



Şekil 16.10. Kamalı mil

Şekil 16.11. Kamalı mil-göbek bağlantısı 16.3. KONİK GEÇMELER İçi konik olarak işlenmiş göbek çok defa bir cıvata yardımı ile sağlanan eksenel kuvvet etkisi ile aynı koniklikte işlenmiş mil üzerine sürülerek bağlantı sağlanır. Temas yüzeyleri dönel ve temas sürekli olduğundan basıncın eşit yayılmış olduğu kabul edilir. Çok sık veya seyrek sökülüp takılan bağlantılarda, gemi pervanelerinin şafta tespitinde, matkaplarda, takım tezgahlarında kullanılır.

Şekil 16.12. Konik geçme

16.4. SIKMA GEÇMELER Yüzeyler arasındaki basınç civataların sıkılması ile sağlanmaktadır. Bu tür bağlantılar göbeğin mil üzerine istenilen yere takılmasına veya montaj sırasında gerekli ayarlamaların yapılmasına imkan verir.



Şekil 16.13. Sıkma geçme 16.5. SIKI GEÇMELER Bu tip bağlantılarda mil ve göbek arasındaki moment ve hareket iletimi geçme yüzeyleri arasında çap farklılığı sayesinde oluşturulan basınç ile sağlanmaktadır. Bu nedenle başlangıçta milin dış çapı (dM) göbeğin delik çapından (dG) büyük yapılır. Moment uygulandığında, geçme yüzeyleri arasında sürtünme kuvveti meydana gelir. Bağlantının sağlanabilmesi için Ms≥Mb olmalıdır.

Sıkı geçmeleri montaj şekillerine göre iki gruba ayrılır:

Eksenel sıkı (pres) geçmeler Radyal sıkı geçmeler

Eksenel sıkı geçmeler, parçalar oda sıcaklığında eksenel bir kuvvetin yardımıyla monte edilirler. Eksenel yönde itme hızının 2 mm/s'yi geçmemesi gerekir. Montaj sırasında mil ucunun kazıma yapıp malzeme kaldırmaması, ayrıca merkezlemeyi kolaylaĢtırmak amacıyla uç kısımda yaklaşık 5°' lik bir açıyla 2 ... 5 mm. kadar pah kırılmalıdır. Pres geçmede parçaların yüzey pürüzlülüğü bozulabilir. Bu durum bağlantıyı olumsuz etkileyeceğinden önemli yerlerde kullanılacak bağlantılar mil ve göbek yüzeylerinin arasına gönderilen basınçlı yağ tabakası yardımı ile yapılır. Radyal sıkı geçmelerde genellikle göbek ısıtılır. Sıcaklık parçaların birbiri üzerine rahatlıkla geçirilmesine olanak verecek dereceye kadar yükseltilir. Soğuma sırasında delik çapı büzülür ve istenilen sıkılık sağlanır. Isıtma işlemi, 100°C'a kadar sıcak plakalar üzerinde, 350°C'ta kadar yağ banyosunda, 700 °C'ta kadar ise fırında veya alevle yapılabilir. Bazen de mil soğutularak çapın küçülmesi sağlanır. Soğutma işlemi, -70°C'ta kadar kuru buz (karbondioksit kan) -190 °C'ta kadar ise sıvı hava ile yapılır. Sıcak geçmelerde yüzey pürüzleri bozulmaz.

Şekil 16.14. Sıkı geçme

16.6. PİM BAĞLANTILARI Pimler küçük makine elemanları olup bağlama, merkezleme ve emniyet elemanı olarak kullanılırlar. Silindirik, konik ve çentikli pimler olarak sınıflandırılabilirler. Silindirik pimler toleranslı olarak monte edilirler. Delikleride hassas işçilik gerektirir. Çentikli pimler bu



hassasiyeti gerektirmez. Delikleri kaba olarak işlenebilir. Aynı prensip elastik “esnek” pimler içinde geçerlidir. Konik pimlerinde delikleri raybalama işlemine tabi tutulmalıdır.

Şekil 16.15. Pim bağllantısı

Şekil 16.16. Pim kullanım örnekleri

Şekil 16.17. Çentikli pim bağlantısı

Şekil 16.18. Gupilya bağlantısı



16.7. PERNO BAĞLANTILARI Pernolar silindirik elemanlar olup mafsallı yani dönme serbestliğine sahip küçük tekerleklerin, kasnakların ve ruloların taşıyıcı elemanlara bağlanmasında, ve pistonbiyel bağlantılarında kullanılan elemanlardır.

Şekil 16.19. Perno bağlantısı

Şekil 16.20. Pernoyla biyel kolu-piston bağlantısı



17. YATAKLAR 17.1. TANIM VE SINIFLANDIRMA Yataklar, muyluları ve dolayısıyla milleri destekleyerek onların istenilen konumda durabilmesini veya hareket edebilmesini sağlayan makine elemanlarıdır.

Yatakların taşıması gereken özellikler; 1) Sürtünmeden dolayı kayıplar az olmalıdır 2) Geometrik şeklin bozulmaması için aşınma az olmalı, özellikle mil aşınmamalıdır 3) Ortaya çıkan ısı kullanılan malzemelerin emniyet sınırlarını aşmamalıdır

Yataklar iki gruba ayrılır; 1- Kaymalı yataklar 2- Yuvarlanmalı (rulmanlı) yataklar

17.2. KAYMALI YATAKLAR Yatağı hareketsi, muylusu yatak içerisinde sürtünerek dönme hareketi yapan yataklara KAYMALI YATAKLAR denir. Kaymalı yataklarda muylu, yatak gövdesine yerleştirilmiş bir zarf veya burç içerisinde döner. Muylu ile temas eden zarf, çabuk aşınmayacak, yağlamanın az olduğu hallerde muyluyu sarmayacak malzemelerden yapılır.

Kaymalı yatakların sahip olması gereken özellikleri; 1) Yatak, sürtünmeyi ve aşınmayı azaltmalıdır 2) Yatak muyluyu boydan boya sarmalıdır 3) İyi yağlanabilmeli ve yağı tutabilmelidir 4) Kolaylıkla sökülüp takılabilmelidir 5) İç yatak kolayca değiştirilebilmelidir 6) Üzerine gelen yükleri dengeli bir şekilde taşıyabilmelidir

Kaymalı yataklar gövde zarf veya bilezik, kapak ve bağlantı elemanlarından oluşur.

Gövde yatağın alt parçası, kapak ise üst parçasıdır. Gövde ve kapak genellikle dökme demirden yapılırlar. Kapak iç yatağa bağlama elemanları ile bağlanır. İç yatak görevini gören zarf gövde ile kapak arasındaki boşluğa yerleştirilir. İki parçalı yapılması değişmesini kolaylaştırır. Bağlama elemanları kapağı gövdeye bağlamak için kullanılan cıvata, saplama, rondela, somun gibi elemanlardır. Kaymalı yataklar gelen yüklere ve zorlanma durumuna göre enine ve boyuna kaymalı yataklar şeklinde iki gruba ayrılırlar. Mile, dolayısıyla yatağa gelen yük, mili ve yatak eksenini dikey olarak etkileyen yataklara ENİNE (RADYAL ) KAYMALI YATAKLAR denir. Enine kaymalı yataklar tek parçalı ve kapaklı yapılabileceği gibi, muylunun rahatça takılması ve yıpranmaması için çok parçalı olarak da yapılabilirler. Yatağa gelen yükler muylu eksenine boyuna yönde etkileyen yataklara BOYUNA (EKSENEL) KAYMALI YATAKLAR denir. Bu yataklarda muylular alınları üzerinde çalışırlar. Muylunun alın üzerinde kolayca çalışabilmesi ve aşındığında değiştirilebilmesi için altına bronz veya dökme demirden yapılmış kayma plakaları konur. Plakanın dönmemesi için iki vida ile gövdeye bağlanır.



Millerin imalatı zor ve pahalıdır. Bu nedenle yatak içerisinde çalışırken bozulmaması istenir. Yatağın muyluya temas eden yüzeyleri daha yumuşak malzemeden yapılır. Böylece, milin aşınması, yatağın bozulması önlenebilir ve sistemin ömrü uzatılabilir. İç yatak aşındığında kolayca değiştirilir ve yatağın bütünüyle değiştirilmesi önlenir.

Şekil 17.1. Radyal kaymalı yatak

Şekil 17.2. Eksenel kaymalı yatak Yatak malzemelerinden istenen özellikler;

1- Yağ tarafından iyi ıslatılabilmelidir 2- Yeterince aşınma ve basınç mukavemetine sahip olmalıdır 3- Sıcaklıkla sertliğini çok fazla kaybetmemelidir 4- Yağ kesilmesi, yağsız çalışma hallerinde mil malzemesine hemen kaynamamalıdır 5- Döküm ve talaş alma işçiliğinin kolay olması, düzgün bir yüzey vermesi gerekir 6- Isıyı olabildiğince iyi iletmelidir 7- Korozyona karşı dayanıklı olmalıdır 8- Gerektiğinde özgül ağırlıkları küçük olmalıdır 9- Ekonomik olmalıdır

Yataklara gelen yükler arttığı ölçüde sert ve mukavemeti yüksek yatak malzemeleri kullanılır.

Yatak malzemeleri; 1) Beyaz metal (SnPbZn, SnSbCu, SnSbCuPb, vb. alaşımları) 2) Kızıl döküm (dökme demir) 3) Bronz (kalay, kurşun ve alüminyum bronzu) 4) Sert lastik (perbunan) 5) Sert odun (plesenk) 6) Sentetik yatak malzemeleri



17.3. YUVARLANMALI (RULMANLI) YATAKLAR 17.3.1. Tanım ve Sınıflandırma İç ve dış bilezik arasına konan ve yuvarlanmayı temin eden parçalar dönmeyi kolaylaştırır. Muylusu yuvarlanma elemanı ile dönen yataklara YUVARLANMALI (RULMANLI) YATAKLAR denir. Rulmanlı yataklar da taşıdıkları yükün geliş yönüne göre eksenel (aksiyal) ve radyal yuvarlanmalı yataklar olmak üzere iki gruba ayrılırlar. Taşıdıkları yükün miktarına göre tek veya çift sıralı olabilirler.

Şekil 17.3. Radyal yuvarlanmalı yatak

Şekil 17.4. Eksenel yuvarlanmalı yatak 17.3.2. Rulmanlı Yatakların Özellikleri

1) Sürtünme direnci azdır. Bu nedenle; a) Güç kaybı az, verim yüksektir b) Mil kısa zamanda harekete geçer c) Yüksek hızlarda kullanmaya elverişlidirler d) Uzun ömürlüdürler

2) Dar toleranslarda yapılabildiğinden hassas makinaların yapımı kolaydır

3) Az yer kapladıklarından makine konstrüksiyonu da küçüktür 4) Az yağ sarfeder 5) Standartlaştırıldıklarından kolay temin edilirler 6) Sökülüp takılmaları kolaydır 7) Mil malzemesinden etkilenmezler

17.3.3. Rulmanlı Yatakların Sakıncaları

1) Vuruntulara karşı az mukavemetlidirler 2) Montaj (yataklama) işlemleri zordur 3) Sesli çalışırlar 4) Tozlu yerlerde kullanımı elverişli değildir 5) Pahalıdırlar



Yuvarlanmalı yataklar iç bilezik, dış bilezik, yuvarlanma elemanı ve kafes sisteminden oluşur.

İç bilezik, çelik malzemeden yapılarak sertleştirilir ve milin muylu kısmına sıkıca geçirilir ve muylu ile birlikte döner.

Dış bilezik, çelikten yapılıp sertleştirilip taşlandıktan sonra makine gövdesine sıkıca geçirilir. İç ve dış bilezik arasına konan yuvarlanma elemanları bilye, silindirik makara, konik makara, fıçı makara ve iğne makara şeklindedir. Yuvarlanma elemanları sert, vuruntulara dayabıklı krom-nikel alaşımlı çeklikten sıcak haddelenerek yapılırlar.

Kafes sistemi, yuvarlanma elemanlarına kılavuzluk yaparlar ve yuvarlanma elemanlarının eşit aralıklarda durmasını sağlarlar. Kafes sistemi aynı zamanda özellikle açık ortamlarda çalışan rulmanları toz, kum ve pislikten koruma görevini de yerine getirirler. Kullanım yerlerine bağlı olarak, rulmanlı yatağı çevreden gelen toz ve diğer zararlı maddelerden korunması maksadıyla ayrıca koruyucu da kullanılır. Rulmanlı yataklar preslerle yerlerine takılır ve sökülürler. Pres olmadığı durumlarda çekiç kullanılabilir. Sökme işleminde çektirme aparatlarından da yararlanılabilir. Yuvarlanmalı yatakların siparişlerinde aşağıdaki özelliklerin belirtilmesi gerekir:

1) Yuvarlanmalı yatağın tipi (bilyeli, makaralı, vb.) 2) İç çap, dış çap, genişlik 3) Firma seri numarası 4) Gerektiğinde özel işaret ve semboller

17.4. YATAKLARDA SÜRTÜNME VE YATAKLARIN YAĞLANMASI Eş çalışan yüzeyler arasında bir sürtünme meydana gelir. Sürtünme, eş çalışan iki yüzeyin birbirine gösterdiği dirençtir. Bu direnç kuvveti hareket yönüne göre ters yöndedir. Yüzeyler arasında duruma göre aşağıdaki sürtünme tipleri vardır;

1- Kuru sürtünme: Yatak malzemeleri doğrudan doğruya temas halindedirler. Yataklar kısa zamanda aşınır ve ısınır. Yer yer kaynaklaşma (yatak sarması), aşınma ve yenme meydana gelir.

2- Yarı sıvı sürtünme: Hareketin başlangıcında kısmen kuru, kısmen sıvılı sürtünme olur. Düşük hızlarda kalın yağlama maddesi ile iyi çalışılabilir.

3- Sıvı sürtünme: Sıvılı sürtünmede metal-metal sürtünmesi yoktur. Yatak malzemeleri arasında kopuksuz ince bir yağ filmi vardır. Malzemeler sanki bu sıvı içinde yüzer, birbirine tems etmezler.

Sürtünen yatak elemanlarında aşınma olur ve bu durum önemli problemler meydana getirir. Aşırı aşınma sonucu kırılma olur. Aşınma türleri;

1- Kaynama aşınması 2- Talaş kaldırma ile aşınma 3- Akışkan erozyonu 4- Kimyasal aşınma

Sürtünme ve açınma etkilerini azaltmak amacıyla yatakların yağlanması gerekir. Yağlama ile makina yataklarının emniyetle çalışması ve uzun ömürlü olması sağlanır. Yatakların yağlanmasına gres yağı ve sıvı yağ kullanılır. Rulmanlı yatakların yağlanmasında genellikle



özel rulman gresi kullanılır ve gres yağı yatak içindeki boşluğa konur. Bu yataklar yılda bir ya da iki kez yapılır. Yağlama işleminde özellikle sıcaklığın düşük olduğu yerlerde sıvı yağ da kullanılabilir. Yağlama elle ya da otomatik olarak yapılabilir.

Yataklarda yağlamanın yapılabilmesi için yataklar içinde oluklar açılır, olukların herhangi bir yerinde de yağ deliği delinir. Yağ delikleri tek ya da çift sıralı olabilir. 17.5. YATAK MALZEMELERİ 17.5.1. Rulmanlı Yatak Malzemeleri Rulmanlı yatakların bilezikleri ve dönen elemanları derinlemesine sertleşme kabiliyeti olan çeliklerden yapılır. Sertleştirme sonucu 58- 65HRC sertlik elde edilir. Rulmanın çalışma sıcaklığı 125 °C'nin üstüne çıkması durumunda sıcağa dayanıklı (%4Cr,%7W, %2V, %4Mo, %5Co gibi) rulman çelikleri kullanılır. Korozyonlu ortamlarda çalışacak rulmanlı yataklar için martenzitik paslanmaz çelikler (%15Cr, %4Mo, %5Co) kullanılır. Rulman çelikleri vakum ergitme yöntemiyle elde edilir. Bu yöntem ile elde edilen çeliğin homojen bir mikro yapısı vardır ve kalıntılar çok azdır. Böyle bir çeliğin güvenirliliği yüksek olur. Dönen elemanları tutmak için kullanılan kafesler, küçük boyutlu rulmanlı yataklarda çelik saclardan veya pirinçten preslenerek yapılır; büyük boyutlu rulmanlı yataklarda talaşlı işleme ile yapılmış çelik veya pirinç kafesler kullanılabilir. Aşrı sıcak ve yüksek korozyonlu ortamlar için geliştirilmiş seramik malzemeler kullanılır. 17.5.2. Kaymalı Yatak Malzemeleri Kaymalı yatak malzemeleri sertliklerine göre üçe ayrılır:

Sertlikleri 50 BSD (HB)'den küçük olan plastik alaşımlar. Plastik alaşımlar, beyaz alaşımlar, kurşun bronzları, plastik alüminyum alaşımları ve gümüştür. Aşırı yüklenen ve aşırı hızla çalışan yataklarda plastik alaşımlar kullanılır. Yatak tam yağlamalı çalışmalıdır.

Sertliği 50-100 BSD arasında olan yumuşak alaşımlar. Yumuşak alaşımlar, yumuşak bronzlar (Sn, Sn-Pb, Sn-Pb-Zn bronzları) ve alüminyum alaşımlarıdır.

Sertliği 100 BSD'den büyük olan sert alaşımlar. Sert alaşımlar, Alüminyum ve demir bronzları ve dökme demirlerdir. Yumuşak ve sert alaşımlar, tam yağlamanın yapılamadığı sınır sürtünmeli durumlarda kullanılır.

Beyaz Yatak Alaşımları: Beyaz yatak alaşımları plastik matriks içinde sert bileşiklerin yer aldığı yumuşak metal (Sn, Pb, Cd, Sb, Zn) alaşımlarıdır. Beyaz yatak alaşımları, sınır sürtünme şartlarında düşük sürtünme katsayıları, iyi plastik özelliği, kendi kendine alıştırma özelliği ve aşınma dayanımları yönünden diğer malzemelerden ayırt edilirler. Plastiklik, yükün yatak üzerine homojen dağılmasını sağlar ve sert tozların, yağın oksitlenmesinden meydana gelen sert parçacıkların yatağa girmesi durumunda fazla tehlike oluşturmasının önüne geçer. Bu sert parçacıklar beyaz yatak malzemesinin içine gömülür abrazyon aşınması yapmasına mani olur. Beyaz yatak alaşımlarının en önemli sakıncası bilhassa yüksek sıcaklıklardaki temas yorulma dayanımının düşük olmasıdır. Beyaz yatak alaşımları, 25-35 HRC sertliğinde ıslah edilmiş çelik mil ile beraber çalışır. Mil sertliğinin 50-55 HRC olması güvenirliğin artmasına neden olur. Beyaz yatak alaşımları, yatak burcu üstüne çok ince olarak kaplanır. Kalınlığın azalması ile temas yorulma dayanımı artar

Çok Katlı kaplamalar: Çok katlı kaplamalarda beyaz metal tabakasına destek olması için 0,2- 0,5 mm kalınlığında yatak malzemesi kaplanır. Bu destek tabakası temas yorulması dayanımını ve darbe dayanımını artırır. Destek malzemesi olarak, alüminyum bronzları kullanılır. En iyi netice sinterleme yöntemiyle üretilmiş porözlü Cu-AI, Cu-Ni alaşımlardır. Dökme demir yataklar, bronzlara göre daha ucuz olduklarından dolayı bronz yatak yerine



kullanılır. En önemli sakıncası kırılgan olmalarıdır. Hafif alaış malzemelerinden en çok kullanılanı Alüminyum bronzudur. %6Sn+%1,5Ni+% 0,5-1 Sb+% 0,5 Si+% 0,5-1 Mn+Al alaşımı hem iyi plastiklik hem de yüksek dayanım özelliği verir. Alüminyum alaşımı yatakların korozyona dayanıklılıkları iyidir. Bu alaşımların sakıncası, düşük aşınma dayanımlı olmalarıdır. Yatak, basınçlı yağ ile yağlanmalıdır ve milin sertliği 55 HRC'den büyük olmalıdır. Alüminyum alaşımlı yatakların kullanılması durumunda yüksek seviyedeki ısıl genleşme katsayısı göz önünde bulundurulmalıdır.

Metal Seramikler: Sınır sürtünme şartlarında veya yeterli yağlama olmaması durumlarında, kendinden yağlamalı metal seramik bronz-grafit, demir-grafit kompozisyonları kullanılır. Bu yataklar metal ve grafit tozların preslenip sinterlenmesiyle elde edilir. Metal seramik yataklar, mikroporözlü yapılarından dolayı büyük miktarda yağ emebilirler ve hiç yağlanmadan uzun süre çalışabilir. % 97-98 Fe+% 2-3 grafit kompozisyonunda yüksek kalite gözlenmiştir. % 7'ye kadar Ni ilavesi plastikliği ve darbelere dayanıklılığı artırır. Bu malzemeler korozyona da dayanıklıdırlar. Metal olmayan yatak malzemeleri, plastikler, sert ağaçlar, kauçuk ve grafittir. Bütün bu malzemelerden yapılmış yatakların içinde çalışacak millerin sertliği 50 HRC'den büyük olmalıdır. Bu malzemelerin özellikleri, düşük ısı iletim katsayısına sahiptirler ve su ile çalışma özelikleri yağ ile çalışma özelliklerinden iyidir. Plastik yataklar, sınır sürtünme şartlarında çalışan, yavaş dönme hareketi ve titreşimli hareket yapan yerlerde, düzenli yağlamanın mümkün olmadığı zamanlarda önem kazanır. Bu yataklar düşük yüklerde yağlama yapmadan da çalışabilir. Yatak yapılacak plastik, su ile şişmeyen ve yağlama sıvılarına kimyasal olarak aktif olmayan özellikte olmalıdır. Plastik yatağın taşıyabileceği yük, plastiğin sertliğine ve mukavemetine, çalışma sıcaklığına, dönme hızına, yağlamanın tipine ve kalitesine bağlı olarak 1-10 N/mm2 arasında değişir. Genellikle yatak olarak kullanılan plastikler: polyamidler ve flurokarbonlardır. Plastiklerin aşınma dirençleri oldukça yüksektir. Karbon grafit, grafit, kömür, kurum ve kok karışımının katran, zift gibi yapıştırıcılarla karıştırılması, preslenmesi ve sinterlenmesi ile elde edilir. Karbon grafit iyi bir yatak malzemesi özelliği verir, kolayca işlenebilir; fakat kırılgandır. Dayanımı, ısı iletimini ve aşınma direncini artırmak karbon grafit içine Cu, Cd ve beyaz metal tozları katılır. Kırılganlık formaldehit, silikon reçineleri ve teflon ile doyurularak azaltılabilir.

Yağlamasız yataklar, yağlamanın mümkün olmadığı, yağlama yağının sisteme zarar verebileceği ve yağlama yapılsa bile vakum gibi etkilerden dolayı yatakta yağın kalmayacağı yerlerde kullanılır. Bu yataklar çalışır iken ısınır ve ısının yükselmesi aşınmayı artırır ve yatağın yük taşıma kabiliyetini azaltır. Aşınma miktarı basınç ve hızın çarpımı ile orantılıdır. Oluşan ısının yataktan uzaklaştırılması için uygun yatak tasarımı ve malzeme seçimi yapılmalıdır. 17.6. YAĞLAR VE YAĞLAMA 17.6.1. Tanım ve Sınıflandırma Hareketli makina elemanlarının sürtünen yüzeylerinde sürtünme ile oluşan aşınmayı ve sürtünme ısısını azaltabilmek için iki eleman arasında bir tabaka oluşturması işlemine YAĞMALA denir. Yağlama sayesinde cisimlerin yüzeyleri arasındaki direkt temas engellenerek sürtünme azaltılır. Bu amaçla yüz yüze çalışan iki elemanın arasında çok ince bir yağ tabakası (film) oluşturulur. Yağlama maddesi çalışan yüzeylerin her ikisine de yapışır. Bu şekilde sürtünme yağlayıcının kendi molekülleri arasında oluşur. Böylece, elemanların aşınması, gürültüsü ve zorlanması önlenmiş olur.



17.6.2. Yağlamanın Faydaları 1) Makina elemanları arasındaki sürtünme direncini azaltmak. Böylece;

a) Güç kaybı azalır b) Aşınma azalır c) Sıcaklık düşer

2) Isınan parçaları soğutmak 3) Vuruntuları karşılayarak hareketin yumuşatılmasını sağlamak 4) Makine elemanlarını korozyona karşı korumak 5) Mikro talaşların sürtünen yüzeylerden uzaklaşmasını sağlamak

17.6.3. Yağların Görevleri

1) Yağlayıcı yağlanan yüzeylere iyice yapışmalı ve sürtünen yüzeyler arasında yağ filmi oluşturmalıdır. Ancak, bu yüzeylere kimyasal etki yapmamalıdır.

2) Yağlayıcı kendi molekülleri arasında küçük bir sürtünme direnci göstermelidir. 3) Sıcağa ve atmosfer etkilerine dayanıklı olmalıdır. 4) Ucuz ve ekonomik olmalıdır. 5) Asit derecesi düşük olmalıdır. 6) Yağlama sürtünmeyi en aza indirmelidir. 7) Yağın viskozitesi yağlamanın yapılacağı yere uygun olmalıdır.

Yağın ısıya karşı dayanıklılığını artırmak için polarize maddeler, yani yağ asitleri (fosforlu bileşikler, klorlu ve kükürtlü maddeler) katılır. Yağlar zaman zaman bazı yağlama bölgelerinde kopukluklar meydana getirebilir. Bu sakıncanın giderilmesi için yağlayıcıya magnetik etki sağlayan demirli yağlayıcılar ilave edilir. 17.6.4. Yağ Çeşitleri Bitkisel, hayvansal ve madeni yağlayıcılar;

1- Katı yağlayıcılar (Grafit, MoS2, teflon) 2- Plastik yağlayıcılar (Gresler)

a) Sodyum sabunlu gresler b) Kalsiyum sabunlu gresler c) Lityum sabunlu gresler

3- Sıvı yağlayıcılar a) Organik yağlayıcılar

1) Hayvansal yağlar 2) Bitkisel yağlar

b) Petrol asıllı yağlar c) Sentetik yağlar

4- Gaz yağlayıcılar (Hava, CO2 yüksek hızlarda)

Gresler yağ asitleri ile alkali elementlerin (lityum, kalsiyum, sodyum, vb.) sabunlaştırılması ile elde edilirler. Elde edilen alkali sabunlarına madeni yağlar katılır. Suyunu gidermek için ısıtılan gres hızlı soğutulursa ince gres, yavaş soğutulursa iri taneli gres elde edilir. Rulmanlı yatakların yağlanmasında yaygınca kullanılırlar. Gresler oda sıcaklığında sıvı yağlar gibi akıcı değildirler. Sızıntının önlenemediği, yüksek olmayan sıcaklıklarda ve toz vb. yabancı maddelerin makina içerisine girmesi kolay olan yerlerde kullanılırlar. Metalik yüzeylere yapışma özelliğine sahip olan gresler basınca dayanıklıdırlar ve sızdırmazlık sağlarlar.



Madensel yağ da denen sentetik yağlar (mobil yağlar), yapay olarak petrolün aralıklı bir şekilde damıtılmasından elde edilir. Tepkili uçaklarda, uzay araçlarında, otomotiv endüstrisinde, iş ve imalat makinalarında yağlayıcı madde olarak kullanılırlar.

17.6.5. Viskozite Yağların en önemli özellikleri viskoziteleridir. Viskozite, yağ molekülleri arasındaki sürtünme veya yağın kendi tabakaları arasında hareket ederken gösterdiği direnç olarak tanımlanır. Diğer bir ifade ile viskozite, yağların akmaya karşı gösterdikleri dirençtir.

Viskozite, yağın kalitesini ifade etmekten çok kullanma koşullarına uygun yağ seçimine imkan verir.

Yağların viskoziteleri viskozimetre ile ölçülür. Engler viskozimetresinde 200 cm3 suyun ve aynı miktar yağın aynı koşullarda akma süreleri karşılaştırılarak yağın viskozitesi Engler derecesi cinsinden belirlenmektedir.

s

y

tt

E 0 (17.1)

0E Engler viskozitesi, yt yağın akma zamanı, st suyun akma zamanı

Engler viskozimetresinde, girişi 2,9 mm, çıkışı 2,8 mm çapında ve 20 mm uzunluktaki borudan 20 0C sıcaklıkta 200 cm3 suyun akması için geçen süre ortalama 50 (50-52) saniye olup, 1 Engler Derecesi 0E olarak kabul edilir.

yağın özgül ağırlığı (0,9 g/cm3) olmak üzere yağların dinamik viskozitesi

2/00064,000074,0( mKgsE

E (17.2)

Yağların viskoziteleri sıcaklık yükseldikçe düşer, yani yağ ısındıkça incelir. Teknikte, yağların viskozitelerinin sıcaklıkla az değişmesi istenir. Basınç arttıkça vizkozite de artar. Ancak bu değişme sıcaklıktaki değişmeden az olur.

17.6.6. Yağlama Sistemleri Yağlamada kullanılan yağın tekrar kullanılıp kullanılmamasına göre iki yağlama sistemi vardır;

1- Açık devre yağlama sistemi: Yağ, yağlama bölgesinde görevini yaptıktan sonra tekrar kullanılmaz. Bu yağlama sisteminde yağdanlık, damlalık, fitilli yağlama sistemleri kullanılır.

2- Kapalı devre yağlama sistemi: Yağ, yağlama bölgesinde görevini yaptıktan sonra tekrar süzülür, temizlenir ve yeniden kullanılır. Kapalı devre yağlama sistemlerinde bilezik, palet, zincir ve pompa kullanılır.

Yağlama sistemleri yağlama koşullarına göre üç gruba ayrılır; 1- Elle yağlama 2- Otomatik yağlama 3- Basınçlı yağlama



17.6.6.1. Elle Yağlama Elle yapılan yağlamada makine içerisindeki yağın bozulması veya değiştirilmesi dikkate alınmadan belirli zaman aralıklarıyla makinalara yağ ilave edilir. El ile yapılan yağlamada yağ doğrudan el ile sürülür ya da yağdanlık, gresörlük, dammalılk, fitilli yağdanlık gibi yağlama aygıtları el ile kullanılarak yağlama yapılır. 17.6.6.2. Otomatik Yağlama Otomatik yağlama sisteminde yağ deposundan yağlama aygıtları (yağ keçeleri, yağ bilezikleri, yağ kepçeleri, dişli çarklar, kamlar, zincirler, vb.) ile alınan yağ yağlama bölgesine taşınır, yağlama işlemini tamamlayan yağ tekrar uygun kanallardan yağ deposuna iletilir. Yağ bilezikleri serbest veya sabit olabilir. Serbest yağ bileziği mil üzerinde dönmekle birlikte, muylu ile yağ bileziği arasındaki sürtünme nedeniyle yağ bileziğinin dönüş hızı milin dönüş hızından düşüktür. Serbest bilezik dönerken depodan aldığı yağı muylu üzerine taşıyarak yağlama işlemini sağlar. Düşük hızlarda ve kalın yağlarda mil üzerinde kayarlar ve yağlama işlemini tam olarak yapamazlar. Takımlarının kolaylaştırılması maksadıyla yağ bilezikleri iki parçalı olarak yapılırlar. Sabit yağ bilezikleri muylu ile birlikte döner. Düşük devirlerde de yağlama işlemini yapabilirler.

Zincirle yağlamada muylu üzerine serbest takılı bir zincir kullanılır. Zincirler muylu üzerinde dönerken bileziklere orana daha çok yağ taşırlar ve daha iyi yağlama yaparlar. Yağ deposu dibindeki tortuyu taşımaması için bilezikler, deponun dibine kadar inmeyecek şekilde ayarlanmalıdır. 17.6.6.3. Basınçlı Yağlama Yağ, yatak ve muylulara basınçlı olarak iletilir. Bu maksatla yağ pompası (dişli pompa) kullanılarak yağın istenen yerlere iletilmesi sağlanır. Basınçlı yağlamada diyaframlı ve paletli pompalar da kullanılabilir.

Şekil 17.5. Yağdanlık



18. KAVRAMALAR 18.1. TANIM VE SINIFLANDIRMA Aynı veya farklı eksen üzerindeki milleri birbirine sıkı, oynak veya çözülür kapanır şekilde birleştiren makine elemanlarına kavrama denir. Kavramaların ölçüleri mil çapına göre ölçülendirilmiştir.

Motor mili durdurulmadan diğer milin istenildiği anda durdurulması, döndürülmesi kavramalar sayesinde olur.

Kavrama ile birbirine bağlanan miller iki ucundan yataklanmalıdır. Kavrama bir yataktan sonra yerleştirilmiş olmalıdır ki, kavrama devre dışı kaldığı zaman da mil yine çalışabilecek konumda kalsın.

Kavrama çeşitleri; 1- Rijit (sabit, sıkı) kavramalar (bilezikli, manşonlu, flanşlı, Sellers) 2- Oynak (hareketli kavramalar (genleşmeli, elastik, kardan, oldham) 3- Çözülebilir kavramalar (dişli, lamelli, sürtünmeli, emniyet, hidrolik, otomatik)

18.2. RİJİT KAVRAMALAR Aynı eksenli hareket veren ve alan mil birbirine çözülemeyecek biçimde sıkıca bağlanmıştır. Hareketi veren mil döndüğünde hareket alan mil de zorunlu olarak döner. 18.2.1. Bilezikli kavramalar İki mil uç uca getirilerek dış kısımlarına iki yarım kovan geçirilip bileziklerle sıkılır. Bileziklerin sıkılmasını kolaylaştırmak maksadıyla kovanın üst yüzeyi iki yana doğru konik yapılmıştır. Takılıp sökülmeleri kolay olduğundan yaygınca kullanılırlar ve ayrıca nemli yerlerde tercih edilirler.

Şekil 18.1. Bilezikli kavrama

Şekil 18.2. Manşonlu kavrama

18.2.2. Manşonlu Kavrama Uç uca getirilen millerin üzerine tek taraflı eğimli iki parçalı zarf takılarak üzerine geçirilen manşonlarla sıkılır.



18.2.3. Flanşlı Kavrama Çevresinde cıvata delikleri bulunan dairesel plaka biçimindeki flanşlar sıcakta, kamalı veya hidrolik geçme ile mil uçlarına sıkıca takılırlar. Flanşlar arasında merkezleme amacıyla iki parçalı bilezikler yerleştirilerek cıvata ve somunlarla sıkma işlemi yapılır. Sızdırmazlığın önemli olduğu yerlerde araya contalar takılır. Millerin takıldığı yatakların iki parçalı olması montajı ve yatakların sökülmesini kolaylaştırır.

Şekil 18.3. Flanşlı kavrama 18.2.4. Sellers Kavraması İç kısım iki tarafa konik bir koruyucu ile dış kısmı bu koruyucuya aynı koniklikte yapılmış sıkıştırma bileziğinden meydana gelir. Millerin uçlarına kama ile bağlanan sıkıştırma bilezikleri cıvatalarla çektirilerek miller uç uca getirilir. Cıvatalar kovanların ve konik bileziklerin içinden geçtikleri için kavrama parçalarının birbiri içinde dönmesi engellenmiş olur. Sellers kavramalarında koniklik 1:10 ile 1:20 arasındadır. Sellers kavramasının kolay sökülüp takılması için yatakların kavramanın biraz uzağına yerleştirilmesi gerekir. Bu kavrama genellikle büyük döndürme momentinin istendiği yerlerde kullanılır. 18.3. OYNAK KAVRAMALAR Millerin eksenleri arasındaki çok küçük sapmalara ve açısal eksenlere imkan veren bağlantıları sağlarlar. 18.3.1. Genleşmeli Kavrama Sıcak ortamlarda kullanılan ve ısınıp genleşerek mil ekseni boyunca uzayan millerin birleştirilmesinde kullanılırlar. Genleşmeli kavramalar mil eksenleri arasında küçük sapmalara da izin verir. Üç parmak çıkıntısı üç parmak girintisi içine geçerek bağlantı sağlar. Genleşmelerin karşılanması maksadıyla parmaklar arasında uzama payı bırakılır.

Şekil 18.4. Genleşmeli kavrama 18.3.2. Elastik Kavramalar Radyal ve eksenel doğrultudaki kaymaları, çalışma sırasında meydana gelebilecek sarsıntı ve vuruntuları azaltmak maksadıyla kullanılırlar. Elastik özelliğin sağlanması için deri plaka, lastik tampon, lastik perno ya da yay gibi esnek malzemeler kullanılır. Elastik kavramaların esası mil başlarına geçirilmiş dişli veya pernolu iki plaka (flanş) ile bunarın arasına



yerleştirilmiş esnek malzemelerden meydana gelir. Elastik kavrama tipleri; periflex, bibby, voith-mourer, serbest elastik ara parçalı, dönme elsatikli.

Şekil 18.5. Elastik kavrama

18.3.3. Kardan Kavraması Açılı eksenleri karşılıklı olarak 5-80 arasında kaçık olan millerin birleştirilmesinde kullanılır. Haçlı mafsal olarak da bilinen kardan kavraması iki çatal göbek ile bu göbekleri birleştiren haç şeklindeki istavrozdan meydana gelir. Taşıtların vites kutusunda hareketin arka tekerleklere taşınması, arka tekerleklerin yaylanmalarından dolayı şaftın oynaması kardan kavraması ile mümkün olur. Açısal hızın sabit olarak taşınamaması en önemli sakıncasıdır.

Şekil 18.6. Kardan kavraması

18.3.4. Oldham Kavraması Eksenleri arasında küçük açıklık bulunan millerin bağlantısında kullanılır. A ve B parçaları millerin uçlarına kamalarla bağlanır. C ara parçasının merkezi her konumda A ve B diskleri üzerindeki çıkıntıların simetri doğrularının kesiştiği nokta üzerinde olur. C ara diski hafif ve elastik malzemeden yapılır. A ve B parçaları millerle beraber dönerken C parçası dairesel hareketi sırasında radyal yönde de kaymalar yapar.

Şekil 18.7. Oldham kavraması

18.4. ÇÖZÜLEBİLİR KAVRAMALAR 18.4.1. Dişli Kavrama Şekil bağlı olup, istenildiğinde bağlantı kurulur. Hareket halinde iki mili bağlayabilmek için millerin hızları eşit seviyede tutulmalıdır.



Şekil 18.8. Dişli kavrama

18.4.2. Lamelli Kavrama Çok sayıda sürtünme yüzeyi oluşturularak elde edilen kavramadır. Sürtünme yüzeyinin artırılması sürtünme kuvvetini, dolayısıyla taşınan yükü artırır. Merkezleme güçlüğü olan yerlerde elektromagnetik kavramalarla beraber kullanılır ve bu uygulamadan iyi sonuç alınır. Lamellerin hidrolik basınçla kontrol edilen hidrolik lamelli kavramaların da geniş kullanım alanları vardır. Kavramaların açılıp kapanması hidrolik basınçla sağlanır. 18.4.3. Sürtünmeli Kavrama Mil uçlarına takılan sürtünme yüzeyli disk biçimindeki parçalarla sürtünme kuvveti oluşturarak birleşmeyi sağlayan ve hareketi diğer mile ileten kavramalardır. Sürtünmeli kavramalar, kuvvet makinalarını iş makinalarından istenildiği zaman ayıran ve kuvvet makinası durdurulmadan iş makinasına bağlayabilen kavramalardır. Sürtünen yüzeyler düz veya konik olabilir. Düz diskler küçük kuvvetlerin, konik diskler ise daha çok büyük kuvvetlerin iletilmesinde kullanılırlar. Motorlu taşıtlarda bu tip kavramalar, debriyaj kavraması olarak, kullanılmaktadır.

Şekil 18.9. Sürtünmeli kavrama

18.4.4. Emniyet Kavraması Hareketli milde doğabilecek tehlikeli durumun ikinci mile geçmesini önlemede kullanılır. Bu amaçla aşırı yüklemelerde birbirine geçen dişler kırılacak biçimde yapılırlar. Dişlerin kırılması ile hareket iletimi durur.

Şekil 18.10. Emniyet kavraması



18.4.5. Hidrolik Kavrama Sürtünme kuvvetini meydana getiren nrmal kuvvet hidrolik olarak sağlanır veya sıvının bir çarktan diğerine çarpması sonucu hareket iletimi sağlanır. Bu özelliği ile hidrolik kavramalar otomatik kavrama olarak görev yaparlar.

Şekil 18.11. Hidrolik kavrama

18.4.6. Otomatik Kavrama Çoğu zaman emniyet kavraması olarak da görev yapan otomatik kavramaların esası merkezkaç kuvvetlerinin etkisinden yararlanmaya dayanır. Dönme hızı arttıkça merkezkaç kuvvetle cidarlara savrulan ağırlıklar ya sürtünme kuvveti meydana getirir veya sürtünmeyi sağlayan yay kuvvetini azaltır. Taşıtlarda fren yapma ile yaylı balatalar açılıp tekerleklere sürtünerek fren yapılmaktadır.

Şekil 18.12. Otomatik kavrama



19. KASNAK – KAYIŞ DÜZENLERİ 19.1. TANIM VE SINIFLANDIRMA Bir milden diğer bir mile hareket ve güç iletimi, mil eksenleri arasındaki mesafeye bağlı olarak üç şekilde sağlanabilir;

1. Kısa aralıklarda: Dişli çarklarla,

2. Orta aralıklarda: Kasnak – kayış düzenleri ve zincir dişli çarklarla, 3. Büyük aralıklarda: Kasnak – kayış düzenleri ile.

Miller arasındaki mesafe fazla ve iletim oranının az miktarda değişmesi sakıncalı değilse, kasnak – kayış sistemleri ile hareket iletimi sağlanabilir. Kasnaklar, eksenleri farklı miller arasındaki hareket iletiminde de kullanılabilirler. Güç iletiminde uzak mesafe üstünlüğü ile kayışlı ve zincirli mekanizmalar önemlidir.

Üstünlükleri: Uzak mesafeye ve farklı açılara güç iletimi, basit, ucuz, hafif, sessiz, düz kayışta yüksek verim, darbe ve aşırı yük sönümler, yüksek hız, volana uygun

Eksiklikleri: Yüksek hacim, mile fazla kuvvet uygular, kayma yapar, polimer malzeme sıcaklık ve rutubetten etkilenir, V kayışlarda düşük verim. 19.2. KASNAKLAR 19.2.1. Tanım ve Sınıflandırma Miller arasında hareket iletiminde kayışla birlikte kullanılan dairesel makine elemanlarına kasnak denir. Kasnaklar üç ana kısımdan meydana gelir: ispit, gövde, göbek. Kasnağın kayışa değen kısmına ispit denir. Güç iletiminde kullanılan kayışın kesitine göre düz kayış ispiti, V kayış ispiti ve yuvarlak kayış (halat) ispiti mevcuttur. Kasnağın ispitini göbek kısmıyla birleştiren elemanlara kasnak gövdesi denir. Gövde, kollu veya dolu olarak perde şeklinde imal edilirler. Kasnağın takıldığı mile geçen halka biçimindeki orta kısmına kasnak göbeği denir. Kasnağın mile bağlanması genellikle kamalarla sağlandığından göbekte uygun kama yuvası açılmıştır.

Şekil 19.1. Kasnak Kasnaklar ispit profillerine, kullanış amacına, dönme sayısı isteğine ve çalışma esasına göre sınıflandırılabilir.

İspit profillerine göre kasnaklar; 1- Düz kayış kasnakları 2- V kayış kasnakları 3- Yuvarlak kayış kasnakları



Şekil 19.2. İspit profilleri

Kullanış amacına göre kayış kasnakları:

1- Güç ve hareket kasnakları a) Düz kasnaklar (avare kasnak düzeni) b) Kademeli kasnaklar c) Konik kasnaklar

2- Kılavuz kasnaklar 3- Gergi kasnakları

Şekil 19.3. Kasnak yapısı

19.2.2. Güç ve Hareket Kasnakları Güç ve hareket kasnakları kayış yardımıyla güç ve hareketin bir milden diğer bir mile iletilmesini sağlarlar. Dönme sayısı isteğine göre yapılmış değişik tipleri vardır.

19.2.2.1. Düz Kasnaklar Sökülüp takılmanın kolaylaştırılması maksadıyla, genel olarak küçük çaplı kasnaklar tek parçalı, büyük kasnaklar iki parçalı yapılırılar. Düz kasnakların ispitleri düz ya da bombeli yapılabilir. Bombeli kasnaklarda kayışın yana kayması önlenmekle birlikte ömrünün kısalması sakıncası vardır. Hareket iletimi kasnak çapları ve kayma oranına bağlıdır. Hareket iletiminde kasnak – kayış sistemi avare kasnak düzeni şeklinde de kullanılabilir. Bu maksatla iki kasmaktan yararlanılır. Kasnaklardan biri mile kama veya cıvata ile bağlı olup, mil ile beraber döner. İkinci kasnak milden bağımsız döner. Kendilerini taşıyan mile kama ve cıvata gibi elemanlarla bağlı olan düz kasnaklara SIKI KASNAK denir. Millerine bağlanmamış, mili döndüğü zaman dönmeyen veya miline hareket vermeyen düz kasnaklara da AVARE (SERBEST) KASNAK denir. Avare kasnak düzeninde sıkı ver serbest kasnak bir arada bulunur. Kayış sıkı kasnak üzerinde iken iş tezgahı çalışır. Tezgahın durdurulması istendiği zaman bir tertibatla kayış serbest kasnak üzerine alınır. Böylece sıkı kasnak dönmeyeceğinden tezgahın durması sağlanır.



Şekil 19.4. Avara kasnak düzeni

19.2.2.2. Kademeli Kasnaklar Birden fazla değişik çaplı düz kasnağın birleştirilmiş durumu gibidir. Birbirini döndüren kademeli kasnakların karşılıklı çapları toplamı birbirine eşit ve sabittir. Bunlara merdivenli ya da basamaklı kasnaklar da denilmektedir. Her kademede mile farklı devir sayısı iletir. Genellikle küçük masa tipi matkap tezgahlarında kullanılır.

Şekil 19.5. Kademeli kasnak

19.2.2.3. Konik Kasnaklar Kesik koniye benzerler. Kasnağın eğimi 120 veya 150’dir. Bu tip kasnaklar benzerleri ile birlikte kullanılırlar. Küçük güçlerin kademesiz iletimini sağlarlar. Kayış kasnak üzerinde kaydırılarak döndürülen kasnağın devir sayısı değiştirilir.

Şekil 19.6. Konik kasnak



19.2.3. Kılavuz Kasnaklar Hareket ileten millerin eksenleri birbirine paralel değil veya paralel olduğu halde güç ve hareket kasnakları birbirine göre kaçık ise kayış atmasını önlemek için kılavuz kasnaklar kullanılır. Kılavuz kasnaklar kayışa yön verdiklerinden bunlara yöneltici kasnaklar da denir.

Şeil 19.7. Kılavuz kasnaklar

19.2.4. Gergi Kasnakları Kayışlar çalışma sırasında ısınma ve kuvvetin gerdirme etkisiyle uzarlar. Bu durumda kayışla kasnak arasında meydana gelen kaymalardan dolayı verim düşer. Döndüren kasnaktan döndürülen kasnağa istenilen devir sayısı verim oranında azalır. Kayışın kasnak üzerinde kaymasını azaltabilmek amacıyla sarılma açısını büyütebilmek veya kayışı sürekli olarak gergin tutabilmek için gergi kasnakları kullanılır. Gergi kasnaklarında kayışın gerdirilmesi yay kuvveti veya ağırlık yardımı ile sağlanır.

Şekil 19.8. Gergi kasnakları

19.3. KASNAKLARDA ÇAP VE DÖNÜŞÜM ORANLARI Kasnak-kayış tertibatlarında kayış kayması olabilir. Kayış kaymasının olmaması halinde döndüren kasnağın çevre hızı döndürülen kasnağın çevre hızına eşittir.

Döndüren (1) ve döndürülen (2) kasnakları çevresel hızları;

6011

1ndV

(19.1)



6022

2ndV

(19.2)

Kayma olmaması halinde;

21 VV (19.3)

Kayma olmaması halinde 0k Devir sayıları ve çaplar arasındaki ilişki;

2211 ndnd (19.4)

İletim (dönüşüm) oranı;

1

2

2

1

nn

ddi (19.5)

Sistemin iletim oranı ...321 iiii (19.6)

Kayma olması halinde 0k çap-devir sayısı ilişkisi;

2211 1 ndknd (19.7)

Kayıp halinde verim 1

2

NN

(19.8)

Sistemin toplam verimi ...321 (19.9)

Şekil 19.9. Kasnak hareketleri

Şekil 19.10. Kasnakta ölçüler

Döndüren kuvvet dM

FF d221 (19.11)

Kuvvetler arasındaki oran sınırı 1

2

1 eFF

(19.12)

Merkezkaç kuvvet olması halinde 12

2

21 e

qVFqVF

(19.13)



Burada q kayışın kg/m ağırlığı, sürtünme katsayısıdır.

Küçük sarılma açısı E

dd2

2/cos 121

(19.14)

V kayışlarda sürtünme katsayısı 2/sin VV

(19.15)

V V kayış açısı (340-390)

Gerdirme kuvveti 2/sin)( 121 FFFg (19.16)

Gerdirme kuvveti Fg az olursa kayış kayar, fazla olursa verim düşer.

19.4. KAYIŞLAR 19.4.1. Tanım ve Sınıflandırma Kayışlar, kasnaklar arasında bir kasnaktan diğerine hareket ve kuvvet iletiminde kullanılan, elastik özelliğe sahip elemanlardır. Miller arası mesafelerin orta uzunlukta olduğu yerlerde kullanılırlar, çözülebilir ve kolayca değiştirilebilir. Kayışlar yapıldıkları malzemelere ve biçimlerine göre sınıflandırılırlar.

Malzemelerine göre kayışlar Biçimlerine göre kayışlar 1- Kösele kayışlar 2- Tekstil kayışlar (pamuk, kıl, ipek) 3- Lastik (kauçuk) kayışlar 4- Balata kayışlar 5- Çelik kayışlar

1- Düz kayışlar 2- Trapez (V) kayışlar 3- Yuvarlak kayışlar 4- Dişli kayışlar 5- Mafsallı kayışlar

19.4.2. Düz Kayışlar Dikdörtgen kesitli kayışlardır. Düz ve bombeli kasnaklarda kullanılırlar ve bu şekilde kayma azaltılır. Prensip olarak, genişliği fazla ve kalınlığı az olan kayışlar kullanılır. Böylece kayışın kasnağa değen yüzeyi artırılarak eğilme yeteneği çoğaltılır. Genel olarak eksenler arası fazla ve kasnaklardan birinin çapı çok küçükse düz kayış tercih edilir. Avare kasnak düzenlerinde de düz kayışlar kullanılır. Düz kayışlar bez, kauçuklu bez, bezli balata, çelik sac, polyester-kromlu kösele gibi malzemelerden yapılırlar. kayış malzemesi aşınmaya dayanıklı olmalı, sürtünme katsayısı büyük olmalıdır. Kayışın aynı zamanda esnek ve dayanıklı olması gerekir. 19.4.3. Trapez (V) kayışlar Trapez veya V kayışlar genel olarak lastik veya tekstil (pamuk), balata ve kösele gibi malzemelerden yapılırlar. Trapez kayışların boyları sonsuzdur. Ancak, bazı makinalar için standart boyda V kayışları da yapılmaktadır. İstenilen boyda V kayış bulunamadığından, kasnaklar arasında gergi kasnakları veya başka düzenler kullanılarak istenilen verim ede edilebilir. Büyük güçlerin taşınmasında çok profilli V kayışlar kullanılır.

V kayışlar daha az hacim kaplar fakat verimi daha azdır.



Şekil 19.11. Düz kayış

Şekil 19.12. Trapez (V) kayış Kayış seçiminde bilinmesi gereken özellikler;

1- Çevre hızı: smV /25 olmalıdır.

2- Eksenler arası uzaklık: cde 32 (c değeri TS148/10’a göre seçilir).

3- Sarılma açısı: E

dd2

)2/cos( 12 ; e

dd 1200 60180 (19.17)

4- Güç: N

5- Ortalama kayış boyu:

2902sin2

21221 ddeddL (19.18)

2

1221 22

2

E

ddEddEL (19.19)

19.4.4. Yuvarlak Kayışlar Lastik ve köseleden yapılan kayışlar küçük güçlerin iletiminde (dikiş makinası, yağ ve soğutma suyu pompaları, vb.) kullanılır. Bununla birlikte çelik halat şeklindeki büyük çaplı yuvarlak kayışlar büyük güçlerin iletiminde kullanılmaktadır. 19.4.5. Dişli Kayışlar Özel dişli çark tipindeki kasnaklarda kullanılırlar ve hareket iletiminde kayma olmaz. 19.4.6. Mafsallı Kayışlar Çok küçük hızlarda büyük güçlerin iletilmesinde kullanılırlar. Kayışların uçları raptiye, kayış perçinleri cıvata ve somunlarla ya da dikilerek veya yapıştırılarak birleştirilir.

Genelde kayış sayısı 3-6 arası uygun olup 8’i geçmemelidir. Çok fazla kayış sayısı için kasnak genişliğini azaltmak için özel kayış tipleri vardır.



20. ZİNCİRLER VE ZİNCİR DİŞLİÇARKLARI Miller arasında mesafenin fazla olduğu ve hareket iletiminde kaymanın istenmediği durumlarda zincir ve zincir dişli çarkları kullanılır. Zincir dişli çarkları aynı düzlemde ve millerin birbirine paralel olması gerekir. Çevresel hızın 20 m/s’den küçük olması istenir. Motorlu taşıtlarda, kaldırma makinalarında, asansörlerde, bisiklet ve vinçlerde yaygın olarak kullanılırlar. Zincir dişli çarkları çevresine sarılan zincirlerin biçimine uygun yapılırlar. Hareket iletiminde çeşitli tiplerde zincir kullanılır ve her tip zincir için uygun zincir dişli çarklar seçilir. Yük zincirleri, transmisyon zincirleri ve özel zincirler zincir dişli çarklarla kullanılarak hareket iletimi sağlanmaktadır. Yük zincirleri hareket iletiminde kullanılmazlar. Özellikle, kancalarla yükleri kaldırma ve taşıma makinalarına bağlamaya yararlar. Halkalı veya baklalı zincir olarak da adlandırılırlar. Transmisyon zincirleri özel dişli çarklar yardımıyla kayma olmadan aralıklı iki mil arasındaki güç ve hareket ileten zincirlerdir. Blok, roleli ve sessiz zincir tipleri vardır. Blok zincirler küçük güçlerin iletiminde kullanılırlar ve kısa ömürlüdürler.

Roleli zincirler rahat çalışır, fazla aşınmaz ve uzun ömürlüdürler. Büyük güçleri daha yüksek hızlarda iletmeye elverişlidirler.

Sessiz zincirler sessiz çalışırlar ve dişli zincirler olarak da adlandırılırlar. İleri ve geri hareketin olduğu yerlerde, deniz taşıtlarında ve motor endüstrisinde kullanılırlar.

Özel zincirler özel amaçlar için hazırlanmış zincirlerdir. Bunlardan plastik zincirler transmisyon zincirleriyle, malzemeleri dışında, benzer özellik gösterirler. Dayanımı artırmak için içerisine çelik teller yerleştirilir. Büyük güçlerin taşınmasında sessiz çalışırlar. Su içinde rahatlıkla kullanılabilirler.

Şekil 20.1. Halka zincir ve dişli çarkı



Şekli 20.2. Blok zincir ve dişli çarkı

Şekil 20.3. Roleli zincir ve dişli çarkı

Şekil 20.4. Sessiz zincir ve dişli çarkı

Şekil 20.5. Yük kaldırma zinciri



21. DİŞLİ ÇARK SİSTEMLERİ 21.1. TANIM VE SINIFLANDIRMA Hareket ve güç iletiminde kullanılan, üzerinde eşit aralıklı ve özel profilli çıkıntıları bulunan silindirik veya konik yüzeyli makine elemanlarıdır. Miller arasındaki uzaklık kasnak-kayış ve zincir dişli çark sistemindeki kadar fazla değildir. Çalışmaları, çarkların çevresindeki dişlerin birbirlerini kavrayıp itmeleri sonucu olduğundan dişli çarklar zorunlu hareketli mekanzimalardır. Millerin birinin hareketi, belirli devir sayısı ile diğer mile iletilir ve dişli çarklar arasında kayma olmaz.

Bir dişli mekanizması, bir döndüren dişli ile bunun karşılığı olan bir döndürülen dişli çarktan meydana gelir. Dişli çarkların diş şekilleri takıldıkları millerin durumuna göre farklılıklar gösterir. Dişli çarklar her türlü güç ve dairesel hareketin iletilmesinde, doğrusal hareketin dairesel harekete, dairesel hareketin doğrusal harekete dönüştürülmesinde kullanılır. Takım tezgahları ve taşıtların hız kutuları gibi bütün genel makine endüstrisinde yaygınca kullanılırlar.

Şekil 21.1. Dişli çark çifti

Dişli çarklar kullanım amacına göre çelik, dökme demir, bronz, pirinç, hafif metal alaşımları, fiber, plastik, vb. malzemelerden yapılırlar. Dişliler imal edildikten sonra diş yüzeyleri taşlanır ve sertleştirilir.

Dişli çarkların avantajları: 1) Eksenel kayma ve güç kaybı yoktur. 2) Hareket ve güç iletimi kolaydır. 3) Mil eksenleri arası çok küçük değerlere düşürülebilir.

Dişli çarkların sınıflandırılması: Mil eksenlerine göre;

1- Mil eksenleri aynı düzlemde 2- Mil eksenleri ayrı düzlemde

Çalışma durumlarına göre; 1- Dıştan çalışan dişli çarklar 2- İçten çalışan dişli çarklar

Dişlerin açıldığı yüzeylere göre; 1- Silindirik yüzeyli dişli çarklar 2- Konik yüzeyli dişli çarklar 3- Düzlem yüzeyli dişli çarklar (kremayer)

Diş yanaklar eğrisi biçimine göre; 1- Evolvent eğrili dişli çarklar 2- Sikloid eğirili dişli çarklar



Diş biçimlerine göre; 1- Düz dişli çarklar 2- Helisel dişli çarklar 3- Konik dişli çarklar 4- Sonsuz vida ve dişli çarkı 5- Kremayer ve dişli çarkı

21.1.1. Düz Dişli Çarklar Düz dişli çarklarda dişler mil eksenine paralel biçimde çalışırlar. Mil eksenlerinin çalışma konumları paraleldir. Kuvvet ve hareket iletiminde kullanılırlar. İçten veya dıştan çalışan tipleri vardır. Dişli çark sisteminde dişli çarkların dönme yönleri birbirine terstir. İç dişli sisteminde dişler birbirini daha sıkı kavrayarak iteceklerinden daha büyük kuvvetlerin iletilmesi mümkündür ve dişli çarklar aynı yönlü dönerler.

Şeki 21.2. Düz dişli çark 21.1.2. Helisel Dişli Çarklar Dişleri eksene göre dönüktür. Helisel dişli çarklar paralel, dikey fakat birbirini kesmeyen ve aralarında gelişigüzel açı bulunan millerde güç ve hareket iletiminde kullanılırlar. Helisel dişlilerde çalışma düzgün ve rahattır.

Şekil 21.3. Helisel dişli çark 21.1.3. Konik Dişli Çarklar Dişler konik bir yüzeye açılmıştır ve uzantıları birbirini kesen miller arasında hareket iletirler. Diş doğrultuları düz veya eğri olabilir. Eğrisel konik dişli çarklar vuruntusuz, sessiz çalışması istenen ve fazla zorlanan yerlerde (taşıt diferansiyelleri gibi) kullanılırlar. Konik dişli çarkların kullanım durumuna göre konik eğir dişler, daire yaylı dişler, evolvent dişler, helis dişler, ok dişler biçiminde yapılırlar. Helisel ok dişli çarklar eksenel kuvvetlerin dengelenmesini sağlar. Ok dişli çarklarda çalışma sırasında eksenel kayma olmaz, yüksek hızlarda büyük güçlerin sessizce iletilmesine elverişlidirler. Haddelerde ve preslerde yaygınca kullanılırlar. Ayrıca, buhar türbinleri ve elektrik motorlarında hız düşürücü dişli çarkı olarak da başarıyla kullanılmaktadırlar.



Şekil 21.4. Konik dişli çark

Şekil 21.5. Ok dişli çark

Şekil 21.6. Eksenleri kesişen konik yüzeyli dişli çark çiftleri 21.1.4. Sonsuz Vida ve Dişli Çarkı Birbirlerine dik ve uzantıları birbirini kesmeyen miller arasında, düşük iletim oranlarında hareket iletimi sağlarlar. Vinç, asansör, ceraskal, kriko, pompa, gemi dümenleri ve oto direksiyonlarında kullanılırlar. Sonsuz vida mekanizmasında hareket daima sonsuz vidadan dişli çarka doğru geçer. Sonsuz vida ve dişlisi sessiz çalışır ve titreşim yapmaz. Diş sayılarına göre çevirme oranları 1:2 ile 1:100 arasında olabilir.

Şekil 21.7. Sonsuz vida ve dişli çarkı



21.1.5. Kremayer ve Dişli Çarkı Dönme hareketini doğrusal harekete veya aksine kuvvet iletimi sağlayan mekanizmadır. Torna arabalarının kayıtlar üzerinde yatay hareketi, matkap tablasının sütunu üzerinde düşey hareketi kremayer ve dişli çark sistemiyle sağlanır. Düz dişli çarkların bir tipidir.

Şekil 21.8. Kremayer ve dişli çarkı

Şekil 21.9. Eksenleri paralel çalışan dişli silindirik yüzeyli dişli çark çiftleri

Şekil 21.10. Eksenleri farklı düzlemlerde olan dişli çark çifti

Şekil 21.11. Dişçi çark ölçüleri



21.2. REDÜKTÖRLER Redüktör, bir dönme hareketinin devir-tork/moment oranını dişliler yardımıyla değiştiren dişli sistemidir. Vites kutularıyla birlikte dişli çark düzeneklerinin paralel dişli dizilerinin bir elemanıdır. Yapısal bakımdan redüktörler, gövde içine yerleştirilmiş dişli çarklar, miller, yataklar v.b. gibi elemanlardan oluşan sistemlerdir.

Redüktör, elektrik motorlarının yüksek dönüş hızlarını iş makinalarına uygun dönüş hızlarına düşürmek için tasarlanan kapalı dişli düzenekleridir.

Redüktör de bir dişli çark sistemidir. Bu yüzden de kullanım amaçları aynıdır. Bu amaçları aşağıdaki gibi sıralayabiliriz:

1) Çeşitli konumlarda bulunan miller arasında devinim ve güç iletmek, 2) Çeşitli dönme yönleri elde etmek, 3) Küçük bir hacimde büyük bir çevrim oranı elde etmek, 4) İki döndürülen elemandan oluşan sistemlerde bu iki eleman arasında devinim

bakımından bağımsızlık sağlamak. Tüm dişli düzeneklerinde olduğu gibi redüktörlerde de çevrim oranı ile beraber dönme yönü de önemlidir. Bu bakımdan döndüren ve döndürülen elemanların dönme yönleri birbirine göre ters olduğu durumda (-) işareti, aynı yönde olduğu durumda (+) işareti ile gösterilir.

Redüktörlerde sistemi oluşturan herhangi bir dişlinin diş sayısı çevrim oranını etkiler. Bu kural tüm paralel dişli dizileri için geçerlidir.

Örneğin; iki kademeli bir redüktörde hareket giriş milinden çıkış miline kadar iletilirken; devir iki kere değişir ve devir sayısı azalır. Giriş milinin üzerindeki dişli en küçük dişlidir ve hız burada en yüksektir. Çıkış milinin üzerindeki dişli ise en büyük dişlidir ve hız burada en düşük, aksine tork (moment) en yüksektir. Giriş milinden itibaren dişlilere sırasıyla 1, 2, 3 ve 4 dişlileri dersek, z diş sayılarını ve i de çevrim oranlarını göstermek üzere toplam çevrim oranını;

i = i x i = x =

(21.1)

şeklinde gösterebiliriz. Kademe sayısının tek sayı olması durumunda giriş çıkış dönme yönleri ters, çift sayı olması durumunda aynıdır. Kademenin veya redüktörün randımanı (verim derecesi) çıkış gücünün "Pç" giriş gücüne "Pg" oranı olup bu daima birden küçüktür. 휂 = ç ≤ 1 (21.2)

Yapılan deneyler sonucu bir dişli kademesindeki elemanların verim dereceleri bulunmuş ve bu değerler Tablo 2.4’de verilmiştir.. Tablo 2.4. Elemanların verim dereceleri Tanımı Sembol ve Değeri 1. Taşlanmış ve iyi yağlanan dişli kademesi ηDk = 0,995 2. İşlenmiş ve iyi yağlanan dişli kademesi ηDk = 0,990 3. İşlenmemiş ve iyi yağlanan dişli kademesi ηDk = 0,980 4. Rulman yatak verim derecesi ηRY = 0,995 5. Kaygan yatak verim derecesi ηKY = 0,970 6. Normal yağlanan contanın verim derecesi ηCo = 0,980



Redüktörü oluşturan kademelerin verimi η1, η2, η3,…, ηn ise, dişlilerin toplam verimi;

ηtop = η1 ⋅η2 ⋅η3 ⋅⋅⋅ηn (21.3) olarak ifade edilebilir.

Buna göre, çıkış ve giriş dönme momentlerinin arasında aşağıdaki bağıntı vardır; Mbç=ηtop*(ng/nç)*Mbg; Mbç=ηtop*itop*Mbg (21.4)

Verim kaybı

ηK = ( 1 - ηtop )⋅ 100 (21.5)

Ancak toplam verim hesabında dişli çarkları taşıyan millerin yataklarındaki verimlerin de gözönüne alınması gerekir.

Günümüzde redüktörler çeşitli firmalar tarafından standart boyutlarda üretilerek piyasaya sürülmektedir. Redüktör tiplerinin seçiminde çevrim oranı, verim, boyut ve ağırlık gibi faktörleri gözönünde tutmak gerekir. Redüktörlerin sınıflandırılması ise aşağıdaki gibi yapılır;

1) Kademe sayısına göre; 1, 2 ve daha fazla kademeli redüktörler, 2) Kullanılan dişli çeşidine göre; Sonsuz dişli, helisel, ayna-mahruti, paralel dişli, planet

Şekil 21.12. Düz dişli

Şekil 21.13. Redüktör 21.3. DİŞLİ ÇARKLARDA HIZ VE BOYUTLAR Diş modülü : m

Diş sayısı : Z Bölüm dairesi çapı : d

Kavrama açısı : (15, 20, 250)

Diş genişliği : b



Eş çalışan düz dişli çarklarda döndüren (1) ve döndürülen (2) dişli çarkların çevresel hızları;

6011

1ndV

(21.6)

6022

2ndV

(21.7)

Çevresel hızlar için 21 VV eşitliği geçerli olduğundan, dişliler arasındaki iletim oranı

1

2

2

1

nn

ddi (21.8)

Diş sayısı Z , diş adımı t olmak üzere, dişli çark çevresi ( 21 ttt ’dir)

11 dtZ (21.9)

22 dtZ (21.10)

Diş sayıları ile iletim oranı

2

1

2

1

1

2

ZZ

dd

nni (21.11)

Diş modülü

tm (21.12)

Şekil 21.14. Dişli çarklarda hareket elemanları



BÖLÜM IV İŞ MAKİNALARI

22. KALDIRMA VE TAŞIMA MAKİNALARI 22.1. MALZEME TAŞIMA KAVRAMI Hammaddenin kaynağından alınarak işlenip ürün halinde satış ambarına verilmesine kadar malzemeye yaptırılan hareket “malzeme taşıma (transport)” olarak tanımlanır. Daha geniş anlamıyla, bir üretim sisteminde ürün veya hizmet üretmek amacıyla yapılan faaliyetlerde yer alan bütün taşımalar malzeme taşıma olarak nitelendirilir. Bir tesisteki hammadde, malzeme, yarı ürün ve ürünlerin taşınması, depolardaki yükleme, boşaltma ve istifleme faaliyetleri, bürolardaki evrak ve formların, hatta haber ve bilgilerin hareketleri malzeme taşıma kapsamına girer. Uygun ve etkin bir malzeme taşıma projesinin planlamasının yapılabilmesi için taşıma ve depolama metotları, yükleme ve boşaltma tekniği, gerektiğinde ambalajlama metotlarının, taşıma teçhizatının özellikleri, standartları ve fizibiliteleri ile en uygun taşıma araçlarının seçimi gibi hususların önceden bilinmesi gerekir. Malzeme taşımanın temel unsurları:

1) Hareket: En etkili yöntemle ve en ucuza malzemeler bir yerden bir yere taşınmalıdır. 2) Zaman: O an için malzemeler nerede ihtiyaç varsa o anda orada olmalıdır. 3) Yer: Malzemeler kullanım için en uygun yerde ve pozisyonda olmalıdır. 4) Sıklık (Yoğunluk): İhtiyaç düzeyi gerçekleştirilmekte olan işlemlerin kademelerine

göre değişmektedir. Materyaller işlemler için doğru sayı, ağırlık, hacim veya sayıda temin veya tahliye edilmelidir.

5) Kullanım Alanı: Depolama yeri ve etkin kullanımı tüm işlemler ve operasyonların temel faktörüdür.

Modern üretim tekniğinde üretim büyük ölçüde malzeme taşımaya, malzeme taşımanın verimi ve hızına bağlıdır. Malzeme taşıma ürünün fiyatını artırırken, kalitesini artırmayan bir faaliyettir. Fakat her üretim sırasında mutlaka taşıma faaliyetleri sözkonusudur. Malzeme taşıma konusu tesis düzenlemede de önemli bir yer tutar. Malzeme taşıma toplam maliyeti görünmeyen bir maliyet unsuru olarak etkilemektedir. Bu maliyet, endüstrinin ve tesisin niteliğine bağlı olmakla beraber, genel olarak, toplam maliyetin % 20 – 80’i arasında değişen bir orandadır. Taşımaların toplam maliyetin % 5 – 20’sini oluşturması normal sayılmasına rağmen, döküm gibi ağır endüstrilerde bu oran % 80’lere kadar yükselmektedir. Tesiste malzeme taşıma bakımından yapılacak tasarrufun özellikle bu tür tesisler için önemli olduğu görülmektedir. Bu nedenle mühendislerin malzeme taşıma ile ilgili bütün faktörleri dikkate almaları gerekir. Bu konu gereken dikkatle incelenmezse üretim maliyetleri artar.

22.2. MALZEMELERİN SINIFLANDIRILMASI Taşınacak malzemelerin türü ve mekanik özellikleri makinayı belirleyen en önemli özelliktir. Taşımaya konu olan malzemeler yapıları ve dolayısıyla taşıma teknikleri açısından iki grupta değerlendirilir:

1) Dökme malzemeler 2) Parça veya birim malzemeler



Dökme malzemelerin taşınması akıcı malzemelerin (örneğin çimento, un, kum vb.) ve küçük parçalar halindeki malzemelerin (örneğin kömür, parke, talaş vb.) taşınmasını ve depolanmasını içerir.

Dökme malzemeler toz, granül, pul halindeki maddeler ve reçineler gibi malzemelerdir (kömür, gübre, sülfür, tuz, şeker, un, demir cevheri vb.). Dökme malzemeler hacimsel ve belli bir şekil verilmemiş, paketlenmemiş olarak taşınan ve depolanan malzemeler olmakla birlikte gerektiğinde birim malzemeler haline getirilebilir.. Bunlar belli bir şekli olmayan irili-ufaklı parçalardan oluştuğu gibi, sıvı hallerde de bulunabilirler fakat sıvılar genellikle şişeleme, depolama, ambalajlama veya tüplere doldurmak suretiyle kullandıkları için parça malzeme kategorisine de girerler. Dökme malzemelerin depolanmalarında çeşitli kaplar, silolar, depolar, yığma alanları; taşınmasında ise istifleyiciler (stacker), konveyörler, besleyiciler (feeder), akışı sağlayacak aygıtlar, boru hatları, kepçeler, kamyonlar, transmikserler, v.b. kullanılır.

Dökme malzemelerin sahip oldukları mekanik ve fiziksel özellikler transport makinalarının seçiminde önemli rol oynar. Bu özellikler şunlardır: parça boyutu, sürtünme katsayısı, dökme malın yığın yoğunluğu, dökme malın aşındırma etkisi, aşınma, adhezyon / yapışma, kohezyon, sıkıştırılabilirlik, korozyon, nemlilik, sıcaklık sınırları, yuvarlanma açısı, kayma açısı. Parça yük, tek bir malzemeden, birkaç malzemenin bir araya getirilmesinden veya dökme malzemelerin uygun bir şekilde bir araya getirilmesinden oluşabilir. Tek malzemeler bir yerden bir yere taşıma, bir yerden kaldırma veya depolama sırasında sanki tek bir kütle gibi hareket ettirilirler. Sıvı ve gazların taşınması akışkanlar mekaniği alanına girer gibi düşünülse de, bunların konteynerlerinin yer değiştirilmesi ve depolanması tek mal taşıma alanına gider.

Parça veya birim malzemeler, ağırlıkları ve boyutları nedeniyle sayı ile tanımlanabilen malzemelerdir. Örnek olarak otomobil, ambalajlı mallar, sandıklar, konteynerler verilebilir. Parça ve birim mallar, “kesikli” çalışan kaldırma makinalarıyla (vinç, kren vb.) veya “sürekli” çalışan taşıma makinalarıyla (konveyör) da taşınabilirler.

Taşınacak malzemelerin hangi maddelerden oluştuğu önemlidir. Endüstride maddelerin taşınma ve depolanmasını maddelerin bu özellikleri etkiler. Maddelerin miktarları ancak maddelerin hal ve karakteristikleri ile birlikte gözönüne alınınca söz konusu olabilir. Bu yüzden maddeleri hal, özellikler ve miktar olmak üzere temel üç grup altında toplamak gerekir. Maddeler hal olarak; gazlar, sıvılar, yarı sıvılar ve katılar olmak üzere dört kısma ayrılırlar. Maddelerin gösterdikleri değişiklikler için aşağıdaki özellikler göz önünde bulundurulur.

a) Kimyasal özellikler b) Fiziksel özellikler c) Mekanik özellikler d) Elektriksel özellikler e) Isıl özellikler f) Durum – süreklilik özellikleri g) Boyut ve biçim özellikleri h) Hacim ve ağırlık özellikleri i) Diğer özellikler

Taşınacak malzemenin cinsi, birim ağırlığı, miktarı ve taşıma uzaklığı ile fiziksel ve mekanik özellikleri taşıma makinalarının seçiminde önemli rol oynar.



Taşınacak malzemelerin çeşidi ve fiziksel özellikleri kurulacak taşıma tesisinin konstrüktif özelliklerinin ve yapısının belirlenmesinde en önemli etkendir. Bu nedenle, tesisin projelendirilmesinde ilk bilinmesi gereken veri taşınacak malzemenin cinsidir. Oldukça çeşitleri bulunan taşıma makinalarının her biri, birbirilerine göre önemli farklılıklar gösteren malzemelerin taşınmasında aynı derecede uygunluk göstermez. Bu bakımdan taşıma düzeninin seçilmesinde dikkatli davranmak gerekir. İsabetli yapılan taşıma makinası seçimi zamandan ve iş gücünden tasarruf sağlar. Seçimi geniş ölçüde etkileyen hususlar şunlardır:

1- Malzeme taşıma debisi 2- Taşıma yolu ve uzunluğu 3- Yükleme ve boşaltma düzenleri.

22.3. KALDIRMA VE TAŞIMA MAKİNALARININ SINIFLANDIRILMASI Bir malzemenin bir yerden diğer bir yere taşınmasında, kaldırılmasında ve indirilmesinde kullanılan makinalara “kaldırma ve taşıma makinaları” veya kısaca “transport makinaları” denir.

Kaldırma ve taşıma makinalarının çalışma ilkeleri, tasarım özellikleri ile taşınacak malzemelerin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin büyük çeşitlilikler göstermeleri “kaldırma ve taşıma makinalarının” genel bir sınıflandırılmasının yapılmasını hemen hemen olanaksızlaştırır.

Transport tekniğinde kullanılan araçlar, gördükleri iş ve yapı bakımından çok çeşitlidir. Bu nedenle üniversal bir sınıflandırma yapmak güçtür.

American Materials Handling Society tarafından yapılan sınıflandırmada araçlar yapılarına göre 9 gruba ayrılmıştır:

1- Konveyörler 2- Vinç ve asansörler 3- Konumlandırma ve kontrol araçları 4- Endüstriyel taşıtlar 5- Motorlu taşıtlar 6- Demiryolu araçları 7- Deniz taşıtları 8- Hava taşıtları 9- Konteyner ve paletler

İşletme içinde yapılan transport işlemleri açısından yukarıdaki grupların sadece birkaçı önem taşır. Örneğin, demiryolu, deniz ve hava taşıtları tesis içi malzeme taşıma araçlarından sayılmaz. Reed tarafından yapılan sınıflandırmaya göre fabrikalardaki malzeme hareketinde kullanılan araçlar 3 grupta toplanır:

1- Sabit izli araçlar 2- Sınırlı alanda çalışabilen araçlar 3- Geniş ve sınırsız alanda çalışabilen araçlar

Ağır bir parçanın kaldırılarak belirli mesafeler içerisinde taşınması veya dökme bir malzemenin, örneğin tahılın silolara doldurulması çok ayrı özellikler gösterir. Ayrıca teleferik, asansör gibi taşıyıcılarla yük ve insan taşıması da gözönüne alındığında kaldırma ve taşıma makinalarının çeşitliliği ve bunların da sınıflandırılmasının zorluğu ortaya çıkar.



Genellikle “kaldırma ve taşıma makinaları” çalışma ilkelerine göre iki büyük grupta değerlendirilir:

1) Kesikli taşıyıcılar (Kaldırma makinaları) 2) Sürekli taşıyıcılar (Taşıma makinaları)

“Kesikli taşıyıcılar” genellikle “kaldırma makinaları” olarak adlandırılmakta; “sürekli taşıyıcılar” ise kısaca “taşıyıcılar” olarak adlandırılmaktadır. Kaldırma ve taşıma makinalarının sınıflandırılması güçlükler nedeniyle sözkonsu araçlar burada çeşitleri itibariyle değerlendirilmiştir.

22.4. KALDIRMA VE TAŞIMA MAKİNALARININ GÖREVLERİ

1. Yer üstü ve altındaki doğal kaynaklarda mevcut (kömür, kum ve petrol gibi) ham maddelerin çıkarılması, taşınması, temizlenmesi, tasnifi veya istifi işlemlerinde tamamen veya kısmen transport makinaları kullanılır.

2. Endüstriyel tesislerde (kara, deniz ve hava taşıtları ile gelen) malı veya malzemeleri, “yükleme ve boşaltma” işleri,

3. Endüstriyel tesislerde, ambarlarda ve diğer işletmelerde (ham, yarı işlenmiş ve tamişlenmiş malzemenin) taşınması ve istifi,

4. Endüstriyel işletmelerde ağır parçaların taşınması, tezgahlara bağlanması ve işlendikten sonra tezgahtan alınması,

5. Seri imalatta “malzeme akışının” ekonomik yarar getirecek şekilde düzenlenmesi, 6. Büyük makina ve tesislerin montaj ve demontajında (takılıp, sökülmesinde) ve

revizyon ve onarılması, 7. İnşaat şantiyelerinde malzemelerin çeşitli maksatlarla taşınması, 8. Bir taşıtın onarım amacı ile “kaldırıp indirilmesi (kriko ile kaldırma), 9. Tane mal veya tozların borular içinde akışkanlarla taşınması, 10. Ergitilmiş metallerin “potalar” ile taşınarak döküm yapılması, 11. İnsanların ve yüklerin asansörler, teleferikler veya çok katlı mağaza ve istasyonlarda

yürüyen merdivenlerle taşınması, 12. Çeşitli konveyörler (bantlı, zincirli), elevatörler gibi taşıyıcılar ile mal ve

malzemelerin taşınması.

22.5. KALDIRMA MAKİNALARININ ELEMANLARI VE TERTİBATLARI 22.5.1. Halatlar Tel halatlar, birçok ince telin öz etrafına bir araya getirilip helisel olarak sarılmasıyla üretilen, ağır, gerilebilir, güçlü, hava koşullarından etkilenmeyen ve yapısal olarak en dayanıklı ve esnek yük kaldırma aracıdır.

Kullanılan malzemeye göre kendir ve tel halat türleri vardır. Kendir halatlar, çabuk aşınmaları ve mukavemetlerinin düşük oluşu nedeniyle sadece küçük kaldırma araçlarında kullanılırlar. Tel halatlar genellikle çelik ve pirinç gibi malzemelerden üretilir. Açık havada kullanılması planlanan farklı tipteki tel halatların korozyon nedeniyle paslanmasını önlemek amacıyla galvanizleme işlemi uygulanır ve bu tellere “parlak” adı verilir.

Yüksek mukavemet değerinde (1600-1800 N/mm2) çeşitli kesitlerdeki ince teller sarılarak kordonları ve kordonlar da bir çekirdek malzeme üzerine sarılarak tel halatları meydana getirirler. Kaldırma makinalarında çekirdek malzemesi olarak kendir, sentetik malzeme veya



çelik tel kullanılır. Bir kordonda tel belirli bir sarım açısı ile kordona sarılır. Sarım şekillerine göre değişik kesitlerde kordonlar elde edilir.

Şekil 22.1. Yuvarlak tel halat Bugün zincirler yerine çoğunlukla tel halatlar kullanılmaktadır. Tel halatların zincirlere göre üstünlükleri vardır:

a) Hafiftirler, bu nedenle hızlı çalışan kaldırma makinalarında kütle tesirleri azdır. b) İşletme emniyetleri yüksek, kontrolleri kolaydır. Ani kopma olmaz, kopan tellerin

kontrolü ile gerekli emniyet tedbirleri alınabilir. c) Zincirlerden daha elastiktirler, hafif darbelere karşı daha dayanıklıdırlar. d) Yüksek hızlarda sessiz çalışırlar. e) Kullanım yerine göre birim fiyatları zincirlerden daha düşüktür. f) Yüksek taşıma gücüne sahiptirler. g) Yorulma ve nemden az etkilenirler.

Tel halatlar ağır yüklerin kaldırılmasında ve iletilmesinde kullanıldıkları için sağlam ve emniyetli elemanlarla bağlanmaları gerekir.

Halat hesabı: Tel halat hesabının amacı, yeterli ömre sahip halatın seçimidir. Halatın çalışma ömrüne aşağıdaki faktörler etki eder:

a) Halatın çalışma sınıfı (tahrik kuvvet türlerine bağlı) b) Halata tesir eden dinamik yükler c) Halatta meydana gelen çekme gerilmesi d) Halatta meydana gelen eğilme gerilmesi e) Halat ile yiv arasındaki yüzey basıncı f) Halatın eğilme sayısı g) Halat malzemesi h) Halatın bakımı ve yağlanması

DIN 15020’ye göre kaldırma makinalarında kullanılabilecek en küçük halat çapı

d = c F (22.1)

eşitliği ile hesaplanır.

Burada, d en küçük halat çapı (mm), F maksimum zincir çekme kuvveti (N), c DIN 15020 ile verilen katsayı mm/√N .

Katsayı c, tahrik gruplarına, transport tehlike seviyesine, halatların dönme durumuna bağlı olarak 0.056 ile 0.150 arasında değişmektedir (Demirsoy, 1993).



Halatın emniyet katsayısı 4-12 arasında değişir. FB halatın kopma mukavemeti, FS halatın çekme mukavemeti olmak üzere emniyet katsayısı

S = (22.2)

Halatın kopma mukavemeti

F = k f A σ (22.3) Halatın kesit alanı

퐴 = (22.4)

F = k f σ (22.5)

Halat çapı

d =

= c F (22.6)

c =

(22.7)

DIN 3051’e göre doldurma faktörü f, lif özlü halatlarda 0.455, çelik özlü halatlarda 0.5278.

Sarım faktörü, 푘 = 0.8250, 푘 = 0.7681

휎 : Tek telin çekme gerilmesi

İvme kuvvetlerinin halatın çekme kuvvetini %10 artıracağı varsayılır. Buna göre nominal çekme kuvveti

F = ( . )

(22.8)

G = G + G G yük kuvveti (N)

퐺 kanca ve makara takımlarının ağırlığı (N)

Halatın her bir telindeki çekme gerilmesi

σ =

(22.9)

Burada n halattaki tel sayısı, 푑 tel çapıdır. Tamburda halatta meydana gelen eğilme gerilmesi

σ = (22.10)

Burada E elastisite modülü, D makara çapıdır. Halatta çekme ve eğilme nedeniyle meydana gelen toplam gerilme değeri emniyet gerilmesinden küçük olmalıdır.

σ = σ + σ < σ

Halatların seçiminde ve kullanımında aşağıdaki hususlara dikkat edilmelidir:

a) Çalışma koşullarına uygun halatlar seçilmelidir. b) Aşırı yüklemeden kaçınılmalıdır.



c) Soğuk havalarda ani yükleme yapılmamalıdır. d) Donmuş halde halat kullanılmamalıdır. e) Yük miktarı bilinmiyorsa, ani yükleme mevcutsa, personel için tehlike mevcutsa,

işletme koşulları normal değilse özel tedbirler alınmalı veya daha büyük çaplı halat kullanılmalıdır.

f) Keskin köşelerde veya kenarlarda halatın yön değiştirmesinden kaçınılmalıdır. g) Halatın ani ve darbeli yüklenmesinden kaçınılmalıdır. h) Depolanan halat kuru ve temiz yerlerde saklamalıdır. i) Makara ve tambur yeteri kadar büyük çaplı olmalıdır. j) Aşırı eğilmeden kaçınılmalıdır. k) Halat titreşimi kontrol edilmelidir. l) Tambur yivleri uygun olmalıdır. m) Halatın tambura sarımı iki katı aşmamalıdır. n) Halat ucu bağlantısına dikkat edilmelidir. o) Yağlamanın düzenli olması sağlanmalıdır. p) Halat üzerindeki bölgesel açınma durumları sürekli kontrol edilmelidir.

Halat seçiminde yorulma mukavemeti ve aşınma direnci dikkate alınmalıdır. Çünkü halat ömür en çok bu parametrelere bağlıdır. Yorulmanın en önemli nedeni halatın makara ve tambur çevresindeki eğilme tekrarıdır.

Aşınma direncini artırmak için; - Büyük çaplı halat kullanılmalıdır. - Halat malzemesi yüksek karbon ve mangan alaşımlı olmalıdır. - Yüksek kalitede çelik kullanılmalı ve ısıl işlem yapılmalıdır. - Halat konstrüksiyonu uygun seçilmelidir.

Halatlar belirli bir programa göre düzenli olarak yağlanmalıdır. Yağlamadan önce halat temizlenmeli ve kurutulmalıdır 22.5.2. Zincirler Zincirler daha çok küçük güçlü veya el ile çalışan kaldırma makinalarında kullanılmaktadır. Halatlara göre daha az elastikiyete sahip olup, kopma olasılıkları bilinmez. Kaldırma makinalarında yapım şekline bağlı olarak yuvarlak ve yassı zincirler kullanılır. Yuvarlak zincirler, küçük tonajlı palanga sistemleri ve el ile çalışan kaldırma makinaları için uygundur. Çalışma hızı 1 m/s altında olmalıdır. Yassı zincirler, grup halindeki çelik lamaların pimler vasıtasıyla oynak olarak birleştirilmeleri ile üretilmektedir. Kaynak yerlerinin olmaması ve lama sayısının fazla olması emniyetli çalışmalara uygun özelliklerdir. Buna karşın, yan çekmelere ve yükün enine salınımlarına uygun olmadıklarından ancak özel durumlarda kullanılırlar. Diğer yandan pimlerdeki yüksek yüzey basıncı aşınmayı artırır. Bu bakımdan iyi yağlanmalıdırlar. 22.5.3. Makaralar ve Palangalar 22.5.3.1. Makaralar Sabit bir eksen etrafında serbestçe dönebilen, çevresinde ipin (zincir, halat) geçebilmesi için yiv (halat yuvası) olan dairesel düzeneklere makara denir. Makaralar, kaldırma ve yük taşıma aracı olarak zincir ve halat gibi elemanlara dönel hareketle yük taşıma işlemlerini kolaylaştıran elemanlardır.



Makaralar, konveyörlerde, seri üretim bantlarında, palangalarda, kaldırma ve taşıma makinalarında, vinçlerde vb. yerlerde kullanılır. Makaralar sabit veya hareketli olabilir.

Sabit Makaralar: Çevresinden geçen ip çekildiğinde yalnızca dönme hareketi yapabilen makaralara sabit makara denir. Sabit makaralar, bir yere monte edilmiş şekilde kullanılan makaralardır. Sabit makaralarda hareket iletimi yapılırken makara sabit bir eksen etrafında döner.

Şekil 22.2. Sabit makara

Kuvvet ve yük için momentler: F = G (22.11)

M = G r (22.12)

M = F r (22.13)

G r = F r (22.14)

Sabit makaraların işlevsel özellikleri: Sabit makaralar kuvvetin yönünü değiştirmek için kullanılır.

Sabit makaralarda kuvvet ve yoldan kazanç yoktur. Uygulanan kuvvetin yönünü değiştirerek yükün kaldırılmasında büyük kolaylık sağlar.

Yükü kaldırmak için yüke eşit bir kuvvet kullanılır. P yükünü h kadar kaldırmak için ipin ucunu h kadar çekmek gerekir.

Sabit makaralarda makara ağırlığı uygulanan kuvveti etkilemez, sadece makaranın tavandan asıldığı ipi etkiler

Sabit makaralarda kuvvetin uygulandığı ipin farklı açılarla çekilmesi, uygulana kuvveti büyüklüğünü değiştirmez.

Hareketli Makaralar: Hareketli makaralar, yükün makaranın eksenine asıldığı sistemlerdir. İpin bir ucu tavana asılıp makaranın etrafından geçirildikten sonra diğer uca kuvvet uygulanarak yük kaldırılır. Bu sistemde yük ve makara birlikte yükselir veya alçalır. Çevresinden geçen ip çekildiğinde hem dönebilen hem de yükselip alçalabilen makaralara hareketli makara denir.



Şekil 22.3. Hareketli makara

Hareketli makaralarda yükü kaldırmak için uygulanacak kuvvet yükün yarısına eşdeğerdir.

F = (22.15)

Hareketli makaralarda kuvetten kazanç vardır.

Hareketli makaraya bağlı olan bir yükü h kadar kaldırmak için ipi 2h kadar çekmek gerekir. Yoldan kayıp vardır.

Hareketli makaralar, sabit makaralarda olduğu gibi kuvvetin yönünde değişiklik meydana getirmez.

Hareketli makaralarda, makara ağırlığı uygulanan kuvveti etkiler. Hareketli makarada kayıplar için verim dikkate alınmalıdır.

F = η (N) (22.16) 22.5.3.2. Palangalar Hareketli ve sabit makara gruplarından oluşan sistemlere palanga denir.

Halatlı, zincirli palangalar mevcuttur. Zincirli palangaların sonsuz vidalı ve planet mekanzimalı tipleri vardır. Zincirli palangalar ceraskal adıyla da anılırlar. Zincirli palangalar 500 kg’dan 20 tona kadar yükler için ve 10 m kaldırma yüksekliğine kadar üretilmektedir.

Şekil 22.4. Sabit palanga



Hareketli makaralarda yüke uygulanan kuvvetin bir sınırı vardır. Oysa palangalarla çok büyük kuvvetleri hareket ettirmek mümkündür. Palangayı oluşturan makaraların sayısı ve kuvvetin uygulanış yönü kuvvet kazancını

etkiler. Bir palanganın kaldıracağı kuvvetin miktarı, palanga sisteminde kullanılan ip sayıları ile

taşınacak yükün toplamı hesaba katılır.

Şekil 22.5. Hareketli palanga sistemi 22.5.4. Kancalar Kancalar, yükün kaldırma makinasına asılmasını sağlarlar. Halat veya zincir sayesinde doğrudan taşıyıcı sisteme bağlandığı gibi üst kısmına açılan vida yardımıyla kanca bloku traversine de bağlanabilir. Vidalı kısım 3 tonluk yüklere kadar üçgen vida profili, daha büyük yükler için trapez veya yuvarlak diş profili şeklinde yapılmaktadır. Kancayı traverse tespit eden somunun çözülmeye karşı emniyete alınması gerekir. Kanca, travers ve travers üzerine yataklanan makaralar kanca blokunu oluşturur. Kancalar, kullanım amacına göre basit veya çift (iki yanlı) kancalar olarak tasarlanmaktadır.

Şekil 22.6. Basit kanca

Şekil 22.7. Çift kanca



22.5.5. Tamburlar Tamburlar, zincir veya halatların üzerine sarılarak tahrik edilmesini sağlarlar. Zincir ve tel halatlar için farklı olarak tasarlanırlar. Tambur yüzeyi halat ve zincir profiline göre düz veya profilli olabilir.

Şekil 22.8. Tambur 22.5.6. Akslar Halat ve zincir makaraları, tambur ve makaralar, genellikle serbest olarak sabit duran akslara yataklanmaktadır. Akslar, sabit olduklarından üzerlerine gelen yük altında sadece eğilmeye maruz kalırlar.

Şekil 22.9. Aks 22.5.7. Kepçeler Kepçeler dökme malzemelerin iletimi için önemli bir kaldırma elemanı olup, çeşitli endüstri alanlarında kullanılmaktadırlar. Çalışma sırasında kepçe açık olarak dökme malzemenin üzerine oturtulur. Kendi ağırlığı ile dökme malzemenin içine dalar ve kapandığında içerisine malzeme dolar. Malzeme içerisine dalma sırasındaki direnç, kapanmada yüksek bir kapanma kuvvetini gerektirir. Kepçenin ağırlığı doldurma kapasitesi açısından önemlidir.

Şekil 22.10. Kepçe



22.5.8. Frenler Frenler, kaldırma makinalarının önemli bir emniyet tertibatıdır. Kaldırma makinalarının çalışma koşullarına ve isteklerine göre çeşitli fren tipleri geliştirilmiştir. Çalışma prensibine göre frenler; indirme freni, hareket freni ve tutma freni olarak üç şekildedir. Frenleme tertibatları konstrüktif açıdan pabuçlu, bandlı, diskli ve özel frenler şeklinde üretilmektedir. Fren hesaplarında öncelikle frenleme momenti önemlidir. Fren hesaplarında, özgül sürtünme gücünün emniyetli sürtünme gücüne eşit veya küçük olmasının kontrolü yeterlidir. Mekanik frenler için yüksek sürtünme katsayılı balata malzemeleri kullanılır. Sürtünme katsayısı, balatanın cinsine, fren diskinin malzemesine, dönme hızına, yüzey basıncına ve sıcaklığa bağlıdır.

Şekil 22.11. Fren 22.5.9. Kilitler Kilitler, kaldırma sırasında müdahale etmeden, indirme sırasında devreye girerek yükün istenen konumda sabit yükseklikte tutulmasını ve ani düşüşlerde emniyet sağlar. Dişli (tırnaklı) ve sürtünmeli olarak iki ayrı biçimde yapılırlar. Dişli kilitler, dış dişli ve içi dişli olarak yapılırlar. Tırnak dişlere takılarak dişlinin ters yönde dönmesine mani olur, sistemin kilitlenmesini sağlar.

Şekil 22.12. Dişli kilit



Sürtünmeli kilitler, dişli kilitlere göre sessiz ve çarpma etkisi olmadan çalışırlar. Kilit tambura dayanan bir kamdan meydana gelmiştir. Kam dönme yükünün tersi yönde sürtünme etkisi göstererek yük indirmede denge sağlamaya çalışır. Sürtünme ile meydana gelen moment fren momentini aştığında kilitlenme sağlanır.

Şekil 22.13. Sürtünmeli kilit

22.5.10. Tekerlek ve Raylar Tekerlekler iki ya da tek kenarlı olarak yapılırlar. Krenin yönlendirilmesi yan baskı tekerlekleri ile emniyet altına alınmış ise tekerlekler kenarsız olarak da yapılabilir. Kenarların oldukça büyük yön verici kuvvetlerle çalışmaları nedeniyle büyük aşınmalar meydana gelir. Bu nedenle tekerlek kenarları kalın yapılır. Tekerlekler hafif ve orta işletme koşullarında çelik döküm veya sfero dökümden yapılırlar. Rulmanlı veya kaymalı yataklarla donatılırlar.

Şekil 22.14. Tekerlek tipleri Kren rayları DIN 536 ile öçlüleri verildiği biçimiyle kullanılır. Geniş bir çalışma yüzeyi ve yüksek mukavemete sahip ray profili ile emniyetli bir çalışma ortamı sağlanabilir.

Şekil 22.15. Ray



22.5.11. Motorlar Kaldırma ve taşıma makinalarının tahrikinde içten yanmalı motorlar, elektrik motorları, akü gibi güç sistemleri kullanılır.

İçten yanmalı motorlar yere bağımsız olarak çalışırlar. Motorun enerjisi iletim makinasının hareketli parçalarına dişil kutusu aracılığı ile elektrik, hidrolik ve pnömatik sistemleriyle iletilir. Güçlü iletim makinalarında elektrik motorları tercih edilmekle, bu motorlar yere bağımlı olarak çalışırlar. Özellikle kapalı mekanlarda diesel motorlara göre çevreye zararlı madde yaymamaları avantajlı yanlarıdır. 22.5.12. Krikolar Mekanik tip olarak kremayerli ve vidalı tipleri vardır. Akışkanlı olarak da pnömatik ve hidrolik tipleri vardır.

Montaj işlerinde ve araç tamirinde kremayerli krikolar kullanılır. Taşıma kapasiteleri 20 tona kadar, kaldırma yükseklikleri 300-400 mm arasında değişmektedir.

Vidalı krikoların taşıma kapasiteleri 25 ton, kaldırma yüksekliği 300 mm ve ağırlığı 50 kg kadardır. Vida, bir manivela veya kilitli anahtar yardımıyla döndürülür.

Şekil 22.16. Kriko hidrolik

Şekil 22.17. Kriko kremayerli

Şekil 22.18. Kriko vidalı



22.5.13. Çıkrıklar Halatlı, el ile çalışan, elektrikli çıkrık çeşitleri üretilmektedir. Halatlı çıkrıklar istendiği kadar yüksek kaldırma ve çalışma hızı sağlamaktadır. Bu nedenle çalışma alanı oldukça geniştir. İnşaatlarda, montaj işlerinde ve endüstri işletmelerinde yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Elektrikli çıkrıkla küçük ve orta yükler için üniversal kaldırma makinalarıdır. Manuel kaldırma araçlarına oranla tercih edilen kaldırma makinalarıdır. Genel olarak tambur, dişli kutusu ve fren tertibatlı motordan oluşur. El çıkrıklarının yük kaldırma kapasiteleri 200 kg-5 ton arasındadır. Palangalarla birlikte kullanılarak kapasiteleri artırılabilmektedir.

Şekil 22.19. Çıkrık 22.6. VİNÇLER Ağır yükleri kaldırıp indirmede kullanılan araçlardır. Bir veya birden çok kasnağa sahip olabilirler. Bu kasnaklara bir halat sarılıdır.

Bir vinç bir veya daha çok sayıda sabit makara, yine bir veya daha çok sayıda hareketli makara ile duruma göre halat veya zincir ile bir kancadan oluşur. Makara sayısının çokluğu vincin mekanik açıdan ne kadar avantajlı olduğunu belirtir. Eğer bir vinçte dört adet makara varsa yük ağırlığının dörtte biri kadar kuvvet uygulamak yükü kaldırmak için yeterli olur.

Vinç, aşağı – yukarı her zaman bir dişli sistemiyle veya sonsuz vida ile tahrik edilir, böylece motor durduğunda yük kasnağı ters yönde çevirmez ve otoblokaj (kilitlenme) sağlanır. Yüklerin kararlı bir şekilde indirilmesini sağlamak için vinçlerde bir fren tertibatı da bulunur. Vinçler hareket yeteneklerine göre sabit, lastik tekerlekli ve paletli tipleri vardır.

Zaman zaman vinç sözcüğü krenler için kullanılmaktadır. Vinçlerle krenler arasındaki yapısal ve fonksiyonel farklılıklar bu kullanımın yanlış olduğunu göstermektedir. Vinçler daha çok yük kaldırma indirme amacıyla kullanılırken, krenler bu görevle birlikte taşıma görevini de yerine getirirler.

Şekil 22.20. Mobil vinç



22.7. KRENLER Özellikle ağır yüklerin kaldırılması ve taşınması maksadıyla birçok kren tipi geliştirilmiştir. Sınırlı alanda çalışabilen taşıma makinalarıdır. Krenler genellikle iki ana grupta toplanırlar: Köprülü krenler ve kollu krenler. Bunlar da kendi aralarında çok sayıda değişik türe ayrılır. Krenlerde kaldırma aracı olarak, kancanın ucuna sılan file, ip veya çelik halat kullanılır. Maden filizi, kum ve toprak gibi dökme yüklerin kaldırılmasında birbirine geçmiş iki parçalı kepçelerden yararlanılır. 22.7.1. Köprülü Krenler Tesis içi taşımalarda elektrikli yürür köprülü krenler kullanılır. Kaldırma aracı, bütün çalışma alanının üstünü kaplayan çelik raylardan oluşan köprünün üstünde ileri – geri hareket ederek her yere ulaşırken, köprü de, iki ucundan bağlı olduğu başka bir ray sistemi üzerinde bina boyunca yürüyebilir. Böylece, taşınan malzemeye üç boyutlu hareket yaptırılabilir. Tavanda yer alan bu tür krenler, ya köprüden aşağı asılan kablo ve düğmelerle ya da köprünün bir ucunda yer alan kabinin içinde ve köprü ile hareket eden operatör tarafından yönetilir. Köprülü krenler, erimiş metallerin taşınmasında olduğu gibi, ağır makina parçalarının ve makinaların kaldırılmasında ve taşınmasında da kullanılabilirler. Bina dışında yer alan raylı taşıma sistemleri genellikle raylar üstünde hareket eden tekerlekli ayakların üstüne yerleştirilir. Bunlarda köprü, çoğunlukla ayaklardan dışarı uzanarak çalışma alanının genişletilmesini sağlar. Bu durumda dengenin bozulmaması için ya ayaklara ya da köprünün ucuna karşı ağırlıklar ve destekler yerleştirilir. Son yıllarda şişme lastik tekerlekler üstünde bütün çalışma alanını serbestçe dolaşabilen dev krenler yapılmıştır. Tekerlekler havalı direksiyon sistemiyle 90o döndürülebildiğinden krene kolayca manevra yaptırılabilmektedir.

Şekil 22.21. Köprülü kren 22.7.2. Kollu Krenler Daha hareketli olan kollu krenler oldukça yaygındır. Kol, hafif olması için genellikle kafes biçiminde yapılan uzun bir kiriştir. Kaldırma görevini genellikle bir tamburun üzerine sarılan kablo yapar. Hareketli kol kendisini taşıyan kulenin çevresinde açısal bir dönüş yapar. Hareketli kollu krenlerde genellikle Diesel motoru kullanılır. Kirişin ağırlığı ne kadar az olursa kren o ölçüde fazla yük kaldırabileceğinden, yapının hafif olması önemlidir. Zeminin düzgün olduğu yerlerde kullanılan kollu krenler lastik tekerlekli araçlar üstüne yerleştirilir. Zeminin yumuşak ve düzensiz olduğu yerlerde ise, paletli araçlara takılır. Palet, aracın ağırlığını, tekerleklere göre daha geniş bir alana yaydığından, birim alana etki eden kuvvet azalır. Kollu krenler yeterince hızlı hareket edemediklerinden, istendiğinde özel olarak yapılmış araçlar üzerine yerleştirilebilirler. Bu amaçla, teleskopik kollu krenler geliştirilmiştir.

Yüksek binaların yapımında kuleli krenler kullanılır. Kafes sistemi biçimindeki taşıyıcı kulenin üstünde, iki yana uzanan yatay bir kol yer alır. Bu kolun bir ucunda dengeleme ağırlığı da bulunabilir. Kaldırma düzeneği, kol üstünde, tekerlekler yardımıyla hareket eder.



Tekerlekli kaldırma düzeneği, taşıyıcı kuleye yakınken, aygıtın kaldıracağı ağırlık en üst düzeye ulaşır; uçlara yaklaştıkça, kaldırılan yük de azalır. Yüksekliğine bağlı olarak yere montesinde gerekli tedbirler alınmalıdır.

Şekil 22.22. Kollu kren Baş yüksekliğinin üstündeki seviyelerindeki malzeme taşıma sistemlerinin elemanları (mesela raylar, taşıyıcılar, yük arabaları, palangalar, tek raylar ve krenler) genelde kullanılmayan baş yüksekliğinin üzerindeki bölgeleri efektif bir şekilde kullanımını, tesis iç malzeme taşımayı yaparak sağlar. Bu, zemindeki kıymetli alanları malzeme taşıma dışındaki işlerde kullanabilmelerini sağlar. Ayrıca zemindeki trafiği azaltır ve taşıma zamanını etkinlikler ve departmanlar kuş uçuşu yolları sayesinde azaltır.

22.8. KONVEYÖRLER Konveyörler, malzemeyi sabit bir hat üzerinde sürekli olarak veya gruplar halinde taşıyan sabit izli taşıma araçlarıdır. Malzemenin zaman, hız ve yer bakımından hassas ve kontrollü taşımasını sağlarlar. Tahıl, maden filizi, kömür gibi hammaddelerin taşınması ve montaj hattı boyunca parçaların hareketi kullanım alanları olarak sayılabilir. Konveyörler kas gücü ile, yer çekimi kuvvetiyle, basınçlı hava ile, titreşimle ya da motorla çalışan kayışlar, zincirler veya kablolarla tahrik edilebilirler. Konveyörlerin çeşitli tipleri aşağıda sıralanmıştır:

1) Kaymalı veya doğal tahrikli konveyörler. 2) Bantlı konveyörler. 3) Zincirli konveyörler. 4) Havalı (pnömatik) konveyörler. 5) Helisel (vidalı) konveyörler. 6) Titreşimli konveyörler.

22.8.1. Kaymalı Konveyörler Taşıma gücü olarak yerçekiminden yararlanılır. Malzeme, pürüzsüz bir eğik düzlem veya rulmanlı yataklar içinde dönen silindir veya makaralar üzerinde küçük bir itme hareketi ile kaydırılarak taşınır. Taşıma hızını, malzeme ile kayma yüzeyi arasındaki sürtünme katsayısı ve düzlemin eğikliği belirler. Genelde hız ayarı, düzlem eğikliği değiştirilerek yapılır. Kaymalı konveyör tipinin belirlenmesinde taşınacak malzemenin nitelikleri (ağırlığı, şekli, hacmi, kırılganlığı), taşıma uzaklığı ve kullanım sürekliliği dikkate alınır. Transport mesafesine bağlı olarak yerçekimi dolayısıyla varış noktasındaki hız artacağından özellikle kırılgan malzemelerin kaymalı konveyörlerle taşınması sakıncalıdır.



Şekil 22.23. Kaymalı konveyör 22.8.2. Bantlı Konveyörler Bantlı konveyörlerin taşıma gücü, plastik veya benzeri malzemelerden yapılmış esnek bir bandı tahrik eden elektrik motorundan alınır. Taşınacak malzemenin cinsine göre düz veya V şeklinde olabilen bant profilinin altında aşağıya doğru esnemeyi engelleyen ve sürtünleyi azaltan silindirler yer alır. Özellikle taneli cisimlerin taşınırken dağılmasını önlemek amacıyla bant profili yaygın V şeklinde seçilir. Belirli sınırlar içinde ayarlanabilir hızdaki bantlı konveyörlerin taşıma uzaklığı için limit yoktur. Transport uzaklığı, yük gücü, bant gerginliği tasarım aşamasında belirleyici faktörlerdir.

Şekil 22.24. Bantlı konveyör 22.8.3. Zincirli Konveyörler Zincirli konveyörlerde hareket, bir motorla tahrik edilen sonsuz zincirle sağlanır. Bu tip konveyörler bantlılara kıyasla iki avantaja sahiptir. Doğrudan mekanik tahrik dolayısıyla sürtünme kayıpları azdır. Zincire takılacak çeşitli kaplarlar farklı malzemelerin taşınabilmesi olanağı vardır. Zincirin esnek ve aynı zamanda sağlam olması yatay, eğik ve düşey taşımaların, aynı sistemde bir arada yapılmasını mümkün kılar.

Şekil 22.25. Zincirli konveyör 22.8.4. Pnömatik Konveyörler Pnömatik konveyörler, çevreye toz, buhar veya başka yollarla zarar verebilecek malzemelerin transportunda kullanılırlar. Toz, tane veya ufak paketler şeklindeki malzeme, boru gibi kapalı bir sistem içinde güçlü bir vantilatörün yarattığı hava basıncı ile istenen noktaya doğru sürüklenerek taşınır. Dizayn güçlüğü, yüksek maliyet, sınırlı malzeme cinsi, enerji kaybı nedeniyle düşük verimlilik dezavantajlarına sahip pnömatik konveyörlerin üstünlükleri şunlardır:

a) Çevre kirliliğine neden olmaz



b) Değişik ve köşeli rotalar izleyebilir c) Gerektiğinde tavandan, duvar kenarından veya zemin altından geçirilerek yer tasarrufu sağlar d) Dökülme sonucu malzeme kaybı oluşmaz e) Bozulabilir malzemeler dış etkenlerden korunur f) Kullanımı kolaydır g) Tamir ve bakım masrafları düşüktür h) Standart parçalardan oluşur

Şekil 22.26. Pnömatik konveyör 22.8.5. Helisel Konveyörler Helisel konveyörlerde taşıma, bir eksen etrafında ve taşıyıcı kap içinde dönen helisel yüzeyin itme gücü ile sağlanır. Yatay, eğik veya düşey doğrultuda ve her iki yönde transport yapabilen helisel konveyörlerde taşınacak malzeme açısından kısıtlama yoktur. Konveyöre verilecek aşırı yük sıkışmalara ve sistemin bozulmasına neden olacağından malzeme miktarını ayarlayan regülatör araçlar kullanılır.

Şekil 22.27. Helisel konveyör 22.8.6. Titreşimli Konveyörler Titreşimli konveyörlerde malzeme, mekanik veya elektromagnetik bir güç tarafından belli doğrultuda titreşim hareketi yaptırılan bir kap içinde taşınır. Taneli cisimlerin transportu için elverişli olan titreşimli konveyörler, düzensiz malzeme akışını kontrol altına almak amacıyla bantlı veya zincirli konveyörlerden önce besleyici olarak kullanılır. Mekanik titreşimde hareket bir eksantrik mille, elektromagnetik tipte ise alternatif akımla gövdeyi çekip bırakan bir mıknatısla sağlanır.

Şekil 22.28. Titreşimli konveyör



22.9. ELEVATÖRLER Elevatörler, sabit izli taşıma makinalarının önemli bir gurubunu oluştururlar. Tahıl gibi ambalajsız dökme yüklerin bir seviyeden başka bir seviyeye olabildiğince dar bir alandan en kısa zamanda taşınması istenir. Bu tür taşımalar en ekonomik şekilde elevatörlerle gerçekleştirilir. Elevatörlerin aşağıdaki tipleri vardır:

1) Kovalı elevatörler 2) Pnömatik elevatörler 3) Zincirli elevatörler 4) Archimedes burgulu elevatörler

22.9.1. Kovalı Elevatörler En yaygın elevatör türüdür ve tahıldan kireçtaşına kadar birçok dökme yükün taşınmasında kullanılır. Kapasiteleri 3 m yüksekliğe saatte 2 ton yükten, 69 – 90 m yüksekliklere saatte 2000 ton yüke kadar değişir. Boşaltma işlemi yerçekimi kuvveti ile veya boşaltma noktasında ters dönen kovalarla sağlanır.

Şekil 22.29. Kovalı elevatör 22.9.2. Pnömatik Elevatörler Özellikle, okyanus aşırı gemilerle taşınan yüklerin kıyı tesislerine saatte 2000 tona varan bir kapasite ile boşaltılmasında kullanılır. Dökme yük, hortumun boşaltma ağzındaki bir pervanenin ya da çarkın yardımı ile çekilir. Saatte 70 – 80 tonluk küçük kapasiteli sistemlerde, pnömatik mekanizma raylar üstüne yerleştirilir ve bir diesel motoruyla bağımsız olarak tahrik edilir.

Şekil 22.30. Pnömatik elevatör 22.9.3. Zincirli Elevatörler Zincirli elevatörün esası bir çelik borudur. Borunun içinde, eklem yerlerine dökme yükü iletmeye yarayan kanat uzantıları bulunan bir sonsuz zincir vardır. Bu araçlar bir kez çalıştığında, taşınan madde, girişten çıkışa kadar aracı doldurur. Böylece, taşınan malzemenin



parçacıkları, aracın zinciri ile birlikte birbirini iterek yukarı çıkar. Bu taşıma düşey, yatay, ikisi arasında bir açı ya da bunların bir kombinasyonu şeklinde olabilir.

Şekil 22.31. Zincirli elevatör 22.9.4. Archimedes Burgulu Elevatörler Kesiksiz taşıma ilkesine göre çalışır. Uzunluğu yaklaşık 9 m olan taşıma aracı, gene olarak yatayla 70o – 80o açı yapacak biçimde tasarlanırlar. İki tekerlekli bir şasi üstüne takılı olan ve kapasitesi saatte 20 – 30 tonu bulan bu araçlar tarım endüstrisinde yaygın olarak kullanılırlar.

Şekil 22.32. Arşimet burgulu elevatör

22.10. ASANSÖRLER Seviye farkı olan yerlerde yükleri düşey olarak hareket ettiren taşıma araçlarıdır. Yüksek fırınlarda kullanılan asansörlerin yolu ise eğiktir. Asansörler genellikle çok katlı yüksek binalarda ve maden kuyularında kullanılırlar. Kasnaklı veya tamburlu biçimde olabilirler.

Şekil 22.33. Asansör



22.11. FORKLİFTLER Yükleri yatay olduğu gibi düşey yönlerde de taşıyabildiğinden ayrı bir üstünlüğe sahip olan forkliftlerde tahrik gücü bir benzin, dizel veya elektrik motorundan alınır. Önde bulunan platform, çatal veya çubuk gibi değişik şekildeki parçalarla her türlü malzemenin transportu mümkün olur. Taşıma kapasitesi bakımından 0.5 ile 10 ton arasında değişen tipleri vardır. Nakledilecek malzemenin üzerine yerleştirildiği platform veya çatal, hidrolik mekanizmelar yardımıyla yatay doğrultuda hareket ettirilir. Bu araçlar, 150 cm genişliğinde bir koridorda hareket edip kapasitesi dahilindeki yükü 3 ile 8 metre arasındaki yüksekliğe kadar kaldırabilmektedir. Depolamada hacimden yararlanma açısından büyük avantaj sağlar. Forkliftlerin seçiminde sadece kapasitenin göz önüne alınması yetersizdir. Bu araçların manevra kabiliyetleri çok yüksek olduğundan dar yerlerde hareket edip dönme yapabilirler, ancak fabrika veya depodaki boşluklar ile alınması düşünülen arabaların dönme yarıçapları karşılaştırılmalıdır. Diğer taraftan yükün ağırlığı kadar yoğunluğunun ve ağırlık merkezi konumunun da göz önüne alınması gerekir. Özellikle yükseğe kaldırmada aracın dengesinin bozulup devrilmemesi için karakteristik boyutlar önceden belirlenmelidir. Endüstriyel taşıyıcıların en önemli temsilcisidir.

Şekil 22.34. Forklift

22.12. İNSAN GÜCÜ İnsangücü ile itilerek taşıma yapan iki veya dört tekerlekli el arabalarını önlerinde yer alan çatal veya platform, yükü taşıyan paletin altına sürülerek yükleme yapılır. Elle veya motorla çalışan bir hidrolik mekanizmanın sağladığı kaldırma yüksekliği, yükü ancak yerden kesecek kadardır. 2.5 tona kadar ağırlık taşıyabilen el arabası, bir işçi tarafından itilerek yükün varacağı noktaya getirilir ve boşaltma yapılır. İş akışının düzensiz ve belirsiz olduğu atölyelerde en ekonomik taşıma araçlarıdır.

Şekil 22.35. El arabası, 4 tekerlekli



22.13. OTOMATİK KONTROLLÜ ARAÇ SİSTEMLERİ Otomatik kontrollü araç sistemleri (AGVS) endüstriyel taşıyıcı tabanlı materyal transportu ile benzer kullanım alanlarına sahiptir. Fakat AGVS sistemlerinde adından da anlaşıldığı gibi otomatik kontrollü olduğundan dolayı sürücüye ihtiyaç duymaz. AGVS sistemleri genellikle akü ile tahrik edilir, sürücüsüzdür ve tesis içinde stratejik olarak seçilmiş alma ve bırakma noktaları vardır otomatik şekilde rotalandırılırlar. Eğer doğru olarak donatılırlarsa, AGVS sistemleri diğer bazı fonksiyonları da yerine getirebilirler; örneğin, otomatik depolama araçları ya da montaj platformu gibi. AGVS’ler için dört temel operasyon çevresi dağıtım yapılan toptan satış yerleri, üretim depolama odaları ve dağıtım sistemleri, esnek imalat sistemleri ve montaj sistemleridir. Araçlar yere döşenmiş indüktif kaplı çevrimli teller, yerde boyanmış kimyasal çizgi veya laser tabanlı dolaşım sistemleri ile kontrol edilir. Tüm araç hareketleri, yük alma ve dağıtım ara fazları bilgisayar kontrolü altındadır.

Şekil 22.36. AGVS 22.14. OTOMATİK DEPOLAMA VE BULUP GETİRME SİSTEMLERİ Otomatik depolama ve bulup getirme sistemleri (AS/RS) birçok göz ve raflardan oluşur. Bu raflar ve gözler dar bir yolun iki yanında sıralanır. Depolama ve bulup getirme için ekipmanlarla techiz edilmiş bir makine yardımıyla gözlerde ve raflarda depolama ve bulup getirme işlemi yapılır. AS/RS makinası dikey yerleştirilmiş bir köprü krene benzemektedir. Bir ucu, yere monte edilmiş rayda giden, diğer ucu fiziksel olarak raf yapısının üstünde bulunan raya veya kanala tutturulmuştur. Yük arabası bir yandan dikey olarak direk üzerinde dikey hareket yaparken diğer taraftan ince ara yolda yatay düzlemde gider. Bu yolla raf yapısı üzerinde tek malı alış noktasından alıp depolama yerine kadar götürür ve rafın içine malı yerleştirir. Bulup getirme ise bu operasyonun tam tersidir. Boş taşıyıcı araba direk üzerinde doğru rafın önüne gelir, raftan malı alır ve varış noktasına malı götürür ki bu noktada genellikle dar yolun en sonundaki noktadır. AS/RS makinalarının üzerinde depolama ve bulup getirme işlemlerini kontrol için insan bulunabildiği gibi, bu işlemler tamamıyla bilgisayar tarafından da kontrol edilebilir. Bu zamanda sıkı bir envanter kontrolünün sağlanabilmesi gereklidir. Paletlenmiş tek malları depolamaya AS/RS makinaları 31 metre veya daha fazla yükseklikte ve birkaç yüz metre derinliktedir. Fakat bu sistemler çok daha küçük boyutlarda olabilir ve standart boyuttaki çekmeceler içinde küçük parçaların depolanmasında kullanılabilir. Bu tür sistemle küçük yük AS/K sistemleri olarak adlandırılır. Tipik bir küçük yük AS/RS makinasında, belirli koddaki kutuları belirli depolama bölgelerinden operatör istasyonuna girer. Her kutu birkaç bölüme ayrılmıştır ve her kutunun toplam ağırlığı 100 ila 350 kilogram arasında değişmektedir. Operatör getirilen kutudan gerekli malzemeleri seçerken AS/RS makine daha evvel getirmiş olduğu kutuyu yerine götürüp koyar. Sistem bir klavye yardımıyla operatör tarafından yönetilebileceği gibi, her şey tamamen bilgisayar kontrolü ile de yapılabilir.



Şekil 22.37. AS/RS

22.15. ÇEKMELİK VE PALETLER Yardımcı taşıma araçlarıdırlar. Doğrudan taşıma yapmazlar. Görevleri, taşınacak malzemenin belli boyutlu bir hacim içinde toplanmasını ve korunmasını sağlamaktır. Paletler, 10 – 15 cm kalınlıkta bir veya iki yüzlü kullanılabilen standart boyutlu düzenlerdir. Çekmelikler, yüklerin daha büyük birim miktarlarda taşınmasını sağlayan, standart boyutlu, prizmatik ve tamamen kapalı metal kaplardır. Konteyner olarak da bilinen bu araçlar kara, deniz ve demiryolları taşımacılığında özellikle kullanılmaktadırlar. Hammadde, malzeme ve makinaların taşınmasında önemli kolaylık ve ekonomi sağlarlar.

Şekil 22.38. Çekmelik

Şekil 22.39. Palet



23. KOMPRESÖRLER

23.1. TANIM VE SINIFLANDIRMA Isıtma, havalandırma, soğutma, yanma ve kurutma gibi işlerde genel olarak vantilatörler yardımıyla elde edilen düşük basınçlı hava kullanılmaktadır. Endüstride çoğu zaman yüksek basınçlı havaya da ihtiyaç duyulur. Basınçlı hava kompresörler yardımıyla elde edilir. Kompresörlerin kullanım alanları oldukça geniştir. Taşınamayan kompresörler küçük aletleri çalıştıran ve lastik şişiren düzeneklerde, havalı matkaplarda, otomobil boyama sistemlerinde, pnömatik preslerde, ısı makinalarında, takım tezgahlarının basınçlı kumanda sistemlerinde vb. yerlerde kullanılır. Taşınabilen kompresörler ise beton kırmada veya kaya delmede kullanılan hava tabancaları ile pompalarda kullanılır.

Sıkıştırılmış hava enerjinin en güvenilir bir çeşididir. Bu nedenle, patlayıcı gaz bulunan yerlerde ve su altında güvenle kullanılır.

Şekil 23.1. Kompresör ve donanımları Kompresör tipleri

Pistonlu kompresörler

Turbo (santrifüj) kompresörler

Vidalı kompresörler

Paletli kompresörler Kompresörler genellikle elektrik motoru yardımıyla tahrik edilmektedir. 23.2. PİSTONLU KOMPRESÖRLER

Pistonlu kompresör sisteminde kompresör içerisinde bulunan piston yardımıyla sıkıştırma işlemi yapılır. Bu işlemi yapabilmesi için kompresör gücünü elektrik motoru yardımıyla almaktadır. Kompresörler kullanım alanlarına göre çeşitlilik göstermektedir bunlardan yatay ve düşey olarak bahsedilebilir. En çok kullanım alanı içerisinde olan kompresör çeşitleri düşey tipli olanlardır. Düşey tipin kullanılmasındaki gerekçe daha az yer kaplaması, daha ucuza mal olmaları ve devir sayılarının daha fazla olmasıdır. Dikkat edilirse A tipinde emme sübabından emilen gaz silindir içerisinde bir dönme yapmakta ve tekrar basma sübabından basınçla çıkmaktadır. Halbuki B ve C tiplerinde ise silindir içinde bir yönde akmaktadır.



B tipinde yağ gaz ile birlikte kompresörden çıkar ve yağ ayırıcı iyi değilse bütün devreyi dolaşır. A tipinde her iki sübap da silindirin üst kısmındaki sübap bloğuna konulmuştur, emiş kısmındaki K borusu yoluyla yağ alt kısma akar.

Şekil 23.2. Pistonlu kompresör tipleri Sübaplardaki hızlar soğutucu akışkanın cinsine göre belirli değerlerin üstüne çıkmamalıdır. Mesela amonyak kullanılan tesislerde emme sübabındaki hız 20 m/s, basma sübabındaki hız ise 25 m/s’ den yüksek olmamalıdır.

Şekil 23.3. Pistonlu kompresörlerin çalışma çevrimi

Şekil 2.3’te A kısmında görüldüğü gibi piston silindir içinde aşağıya doğru inerken silindirin içerisindeki basıncı emme hattındaki basıncın altına düşürür. Bu basınç farkı emme sübabını açar ve soğutucu akışkan silindire girer. Bu arada basma hattındaki basınç silindir içerisindeki basınçtan büyük olduğu için basma sübabını kapalı tutar.

B kısmında görüleceği üzere piston yukarıya doğru çıkarken sıkıştırma işlemini gerçekleştirir. Bu sırada silindir içindeki gaz basıncı büyük ölçüde artar. Silindir içindeki yüksek basınç bu kez emme sübabını kapalı tutar. Silindir içerisindeki basınç basma hattındaki basıncı aştığı zaman basma sübabı açılır ve yüksek basınçlı gaz basma hattına girer.

Pistonlu kompresörlerin sabit olanları elektrik motoruyla, hareketli veya taşınabilir olanları ise benzin veya diesel motorları ile tahrik edilir. Önemli parçaları gövde, krank mili, piston, piston kolu ve silindirdir.



Pistonlu kompresörler büyük sıkıştırma oranları ve küçük debiler için uygundurlar. 5 bara kadar basınçlar için tek kademeli kompresörler kullanılır. Bu kompresörler kademeli pistonlu veya çok silindirli olabilirler. Silindirler sıralı olabileceği gibi V veya yıldız seklinde yerleştirilebilirler ve motorlardakine benzeyen biyel mekanizması kullanılır. Süpablar, tek kademeli kompresörlerde silindirin üst kısmında iki kademeli kompresörlerde ise silindirin her iki tarafında bulunur. Sıkıştırma sonunda oluşan ısıyı uzaklaştırmak için alçak veya yüksek basınç kademeleri arasına bir soğutma düzeneği yerleştirilir. Bu amaçla, su ya da hava soğutmalı ısı değiştiricilerinden yararlanılır. İçten yanmalı motorlarda olduğu gibi pistonlu kompresörlerde silindirin dizilişi ve düzenlenmesi çok çeşitlidir.

Şekil 23.4. İki kademeli kompresör Kademeli kompresörlerde emme anında silindirin alt kısmına hava dolarken üst kısmı sıkıştırma kademesi durumundadır. İkinci kademede ise silindirin üst kısmı emme, alt kısmı ise sıkıştırma yapar. Soğutma iki kademe arasında havanın soğutucudan geçmesiyle sağlanır. Motor ile tahrik edilen pistonlu kompresör havayı sıkıştırarak bir depoya basar. Hava motoru basınçlı havayı genişletmek suretiyle iş yapar. Piston üst ölü noktadan alt ölü noktaya hareket ederken emme supabı (8) açılır ve piston alt ölü noktaya gidinceye kadar silindir içerisine (7) dışarıdan alınan hava dolar. Bu sırada basınçlı hava deposundaki (13) basıncın etkisi altında bulunan boşaltma supabı (9) kapalı kalır. Emme süresince emme supabı açık kalır. Piston alt ölü noktadan üst ölü noktaya hareket ederken, piston üst ölü noktaya varmadan biraz önce (basınçlı hava deposundaki basınca bağlı olarak) basma supabı açılır ve basınçlı hava deposuna hava basılır. Bu işlemden sonra aynı çevrim tekrarlanır.

Şekil 23.5. Pistonlu kompresör ile havanın sıkıştırılması ve kullanımı



Uygulamada pistonlu kompresörlerde, pistonla supaplar arasında bir miktar mesafe kalır ve silindir hacminin bir kısmı sıkıştırma işleminde kullanılmaz. Bu hacme ölü hacim denir. Ölü hacimden dolayı silindir içinde sıkıştırılmış olan havanın tamamı dışarı atılamaz. Pistonun geri hareketi sırasında, dışarı atılamayan hava genişleyerek emilecek taze hava miktarını azaltır. Ayrıca, sıkıştırma sırasında sıcaklığı yükselen silindir cidarları içeri giren havanın hacmini artırarak içeri giren ve sıkıştırılarak iş yapan gazın miktarı azalır. Silindir hacminin kullanılma derecesi emme hacminin strok hacmine oranı olarak tanımlanır ve doldurma veya yükleme derecesi olarak adlandırılır.

sVVV 21 (23.1)

Ölü hacmin öV strok hacmine sV oranı

s

ö

VV

(23.2)

şeklinde ifade edilirse, doldurma derecesi

1/1 /112 npp (23.3)

eşitliği ile ifade edilebilir.

Sıkıştırma ve genişleme aynı politropik üsle gerçekleşirse, çevrimden elde edilen teknik iş

)1/(2211 /1

1

nn

t ppVVpn

nW (23.4)

eşitliği ile ifade edilir.

23.3. TURBO (SANTRİFÜJ) KOMPRESÖRLER Türbo veya santrifüj kompresörler de dönme ilkesine göre çalışır. Ancak, bunların konstrüksiyonları daha farklı olduğundan ayrı bir grup olarak ele alınırlar. Santrifüj kompresörler, uygun bir gövde içinde büyük bir hızla dönen, kanatlara sahip bir veya birden çok çarktan meydana gelir. Hava belirli bir sıcaklık ve hızla çarka girer, daha büyük basınç ve sıcaklıkta çarktan çıkar. Havanın çarktan çıkıştaki hız enerjisi salyangoz gövdesi veya sabit kanatçıklar yardımıyla basınç enerjisine, yani statik basınca dönüştürülür. Genellikle fazla basınç istenmeyen, fakat büyük hava debilerine ihtiyaç duyulan alanlarda kullanılırlar. Basınç oranı 4’den fazla olan durumlarda birden fazla türbokompresör seri olarak bağlanarak kullanılır. Bu tip kompresörler, maden ocaklarında, uzun tünellerin havalandırılmasında, fabrika gazlarının sıkıştırılmasında, vb. yerlerde kullanılırlar.

Şekil 23.6. Türbokompresör



23.4. VİDALI KOMPRESÖRLER

Vidalı burgulu) kompresörler, birbirine dokunmadan dönen ve havayı bir yandan alıp sarmalların dönmesiyle sıkıştıran iki sarmal çiftinden oluşur. Küçük ve yüksek hızlarda çalışmaya elverişli olduklarından yüksek hava debisi gerektiren yerlerde kullanılırlar. Düzgün (kesintisiz) gaz akışı sağlamaları, emme ve basma sübaplarının bulunmayışı, arıza kaynağının ve basınç kayıplarının ortadan kalkması ve diğer tip kompresörlerden daha hafif ve küçük boyutta olmaları bu kompresörlerin avantajlarını oluşturur.

Şekil 23.7. Vidalı kompresör 23.5. PALETLİ KOMPRESÖRLER Bu kompresörlerin havayı sıkıştırma prensibi motora bağlanmış olan bir rotor ve rotor üzerindeki rotor eksenine dik olarak yerleştirilmiş paletlere bağlıdır. Kompresör çalıştırıldığında gövde ekseninden kaçık basma tarafı yüzeye yakın olarak yerleştirilmiş rotor dönmeye başlar. Dönüşü esnasında rotor içerisindeki hareketli paletler merkezkaç kuvveti ile rotordan ayrılma eğiliminde olurlar. Silindirik yapıdaki gövdenin yüzeyi ile sürekli temas halindeki paletler arasındaki hacim, emiş kısmında geniş iken basma kısmına yaklaştıkça paletler arasındaki hacim küçülür ve basınç artar. Bu sayede sisteme basınçlı hava gönderilir.

5 bar basınca kadar tek kademeli, daha yüksek basınçlarda ise iki ya da çok kademeli yapılırlar. Alçak basınçlara daha uygun olan paletli kompresörler, tükettikleri enerji bakımından verimleri pistonlu kompresörlerden daha düşüktür.

Şekil 23.8. Paletli kompresör



24. VANTİLATÖRLER 24.1. VATİLATÖR TANIMI VE SINIFLANDIRMA Sürekli olarak havayı bir yerden diğer bir yere basan ve püskürten makinalara vantilatör denir. Vantilatörlerin kompresörlerden en önemli farkı düşük basınçlarda çalışmalarıdır. Vantilatörlerde elde elden basınç genellikle 15 kPa’dan daha düşüktür. Böyle düşük basınçlarda havanın yoğunluğundaki değişmeler ihmal edilebileceğinden, hava sıkıştırılamaz bir akışkan olarak kabul edilir. Bu özelliğinden dolayı vantilatörlerle ilgili hesaplar pompalarda olduğu gibi yapılır. Bir vantilatör, gövde ve bunun içinde dönmekte olan bir çarktan ibarettir. Ancak, tip ve boyutluluk bakımından çok çeşitlilik gösterirler. Vantilatörler, basınca göre üç gruba ayrılır:

1. Düşük basınçlı vantilatörler (100 mmSS) 2. Orta basınçlı vantilatörler (100 – 300 mmSS) 3. Yüksek basınçlı vantilatörler (300 – 150 mmSS)

Vantilatörler, konstrüksiyonlarına göre üç ana gruba ayrılır: 1. Santifüj vantilatörler 2. Helikoidal vantilatörler 3. Eksenel vantilatörler

24.2. SANTRİFÜJ VANTİLATÖRLER Santrifüj vantilatörleri salyangoz biçimli bir gövde ve bu gövdenin içinde dönme hareketi yapan kanatlı bir çarktan oluşur. Salyangoz kısmında çarkın dönme ekseni boyunca bir hava giriş açıklığı, bu eksene dik doğrultuda ise bir hava çıkış açıklığı bulunur.

Şekil 24.1. Santrifüj vantilatör Hava, vantilatör gövdesi içine çark ekseni doğrultusunda girer, kanatlarda 90o lik bir yön değişimine uğradıktan sonra radyal yönde püskürtülmek suretiyle dışarı atılır. Salyangozun görevi vantilatör içine alınan havayı sınırlandırmak ve kanatların çıkış kısmında meydana gelen dinamik basıncı statik basınca dönüştürmektir. Basılan havanın 90o lik yön değişimine maruz kalması vantilatör veriminde azalmaya yol açar. Diğer bir ifade ile darbelerin ve çevrinti olaylarının etkisiyle bir miktar enerji kaybolur. Santrifüj tip vantilatörlerin verimi, tiplerine bağlı olarak %45 il % 75 arasında değişir.



24.3. HELİKOİDAL VANTİLATÖRLER Helikoidal vantilatörler, genel olarak hava akımına karşı gösterilen direncin zayıf olduğu alanlarda kullanılır. Kanallara sahip olmayan uygulama alanlarında veya kısa kanal parkurlarında helikoidal vantilatörlerden yararlanılır. Büyük miktardaki hava debisi ekonomik bir şekilde harekete geçirilebilmekte ve yatırım masrafları az olmaktadır. Bundan dolayı genel havalandırma tekniği alanında helikoidal vantilatörler geniş çapta kullanılmaktadırlar. Binalarda havanın dışarı ve içeri atılmasında, ısıtıcı bataryalarında, soğutucularda vb. cihazlarda helikoidal vantilatörlerden yararlanılmaktadır. Helikoidal vantilatörler içine hava her yönde girer. Havanın büyük bir kısmı eksenel doğrultuda basılırken, diğer bir kısmı ise radyal yönde üflenir. Helikoidal vantilatörler tarafından tüketilen güç vantilatöre gösterilen dirençle orantılı olarak artar. Direncin aşırı derecede artması durumlarında, vantilatör tarafından çekilen güç artar ve elektrik motoru yanma tehlikesi gösterebilir. Bu sebeple elektrik motoru geniş emniyet sınırları içindende seçilmelidir. Santrifüj basma etkisinin sağlanabilmesi için kanatların çevresinde yeterli boşluk bırakılmalıdır. Helikoidal vantilatörün silindirik bir kanal içine monte edilmesi durumunda, iyi bir verimle çalışabilmesi için kanal çapının pervane çapına oranla %25 daha büyük olması gerekir. Basit yapılı helikoidal vantilatörlerde verim % 70 -80 arasındadır.

Şekil 24.2. Helikoidal vantilatör

24.4. EKSENEL VANTİLATÖRLER Eksenel vantilatörle de, silindirik biçimli bir karter içinde dönme hareketi yapan bir veya birkaç tane pervane bulunur. Vantilatör boşluğundan geçen hava debisinin yönü pervaneni eksenine paraleldir. Düz kanallar içine yerleştirebilmeleri, yüksek verim ve küçük boyuta sahip olmaları bu vantilatörlerin üstün özelliklerini oluşturur. Montaj işlemleri de kolay olan eksenel vantilatörlerin uygulama alanlarında son zamanlarda önemli gelişmeler olmuştur. Eksenel vantilatörlerin verim değerleri normal olarak % 70 -80 arasında değişmekte, büyük boyutlu eksenel vantilatörlerde ise verim değerleri % 90’a kadar çıkabilmektedir. Aynı verim karakteristiklerine sahip eksenel vantilatörler santrifüj vantilatörlerden daha küçüktür. Tek kademeli eksenel vantilatörler 60 mmSS mertebesine kadar basınç sağlayabilirler.



Şekil 24.3. Eksenel vantilatör

24.5. VANTİLATÖR KANUNLARI Vantilatör seçiminde önemli olan basınçla debi arasındaki ilişkiye vantilatör karakteristiği denir. Debi, basınç, güç ve verim arasındaki ilişkilerden yararlanılarak vantilatör gücü Nv [KW] = p Q / 102 (24.1)

Vantilatörü tahrik eden motor tarafından tüketilen güç ise

Nm [kW] = p Q / 102 휂 (24.2)

eşitliği ile ifade edilir. Burada p, tesisin toplam basıncı (mmSS), Q hava debisi (m3/s), n vantilatör verimidir.

Hava debisinin Q [m3/h] olarak alınması halinde, vantilatörü tahrik eden motor gücü

Nm [kW] = p Q / 367200 휂 (24.3)

şeklinde ifade edilir. Vantilatörler, genel olarak boyutlarına ve hız değerlerine göre çeşitli seriler halinde imal edilirler. Belirli bir seride, boyut konusu bir tarafa bırakılırsa, vantilatörlerin her biri bütün öteki vantilatörlerle eşdeğerse, bu seride bulunan vantilatörlerin birbirine geometrik bakımdan benzer olduğu söylenir. Aynı basınç – debi karakteristik noktasında çalıştıkları zaman, bu vantilatörlerin bağıl performansları arasında bazı kanunlar geçerlidir. Bu kanunlar aşağıda özetlenmiştir: Pervane çapının aynı olması halinde;

1) Vantilatör debisi doğrudan doğruya dönme hızı ile orantılı olarak değişir. Q2 / Q1 = n2 / n1 (24.4)

2) Vantilatör basıncı, dönme hızının karesiyle orantılı olarak değişir. p2 / p1 = (n2 / n1)2 (24.5)

3) Vantilatör tarafından tüketilen güç, dönme hızının küpü ile orantılı olarak değişir. N2 / N1 = (n2 / n1)3 (24.6)

Dönme hızının aynı olması halinde; 4) Vantilatör debisi, pervane çapının küpü ile orantılı olarak değişir.



Q2 / Q1 = (d2 / d1)3 (24.7)

5) Vantilatör basıncı, pervane çapının karesiyle orantılı olarak değişir. p2 / p1 = (d2 / d1)2 (24.8)

6) Vantilatör tarafından tüketilen güç, pervane çapının beşinci kuvvetiyle orantılı olarak değişir.

N2 / N1 = (d2 / d1)5 (24.9) Dönme hızının ve pervane çapının birlikte değişmesi halinde;

7) Vantilatör debisi, dönme hızı ile pervane çapının küpünün çarpımına bağlı olarak değişir. Q2 / Q1 = (n2 / n1) (d2 / d1)3 (24.10)

8) Vantilatör basıncı, dönme hızının karesiyle pervane çapının karesinin çarpımına bağlı olarak değişir.

p2 / p1 = (n2 / n1)2 (d2 / d1)2 (24.11) 9) Vantilatör tarafından tüketilen güç, dönme hızının küpü ile pervane çapının beşinci kuvvetinin çarpımına bağlı olarak değişir. N2 / N1 = (n2 / n1)3 (d2 / d1)5 (24.12)

Sabit bir dönme hızında debi, basınç ve tüketilen gücün yoğunlukla değişimi; 10) Havanın yoğunluğu değiştiği zaman hava debisinin miktarı değişmez.

Q2 = Q1 (24.13) 11) Vantilatör tarafından yaratılan basınç, yoğunlukla orantılı olarak değişir.

= 휌 /휌 (24.14)

12) Vantilatör tarafından tüketilen güç, yoğunlukla orantılı olarak değişir.

= 휌 /휌 (24.15)

Havanın basıncı ve sıcaklığı da vantilatör basıncı ve gücü üzerinde etkili olmaktadır. Bunlarla ilgili olarak aşağıdaki kanunlar geçerlidir: 13) Vantilatör tarafından yaratılan basınç, hava basıncı ile doğru orantılıdır.

= 푝 /푝 (24.16)

14) Vantilatör tarafından yaratılan basınç, mutlak sıcaklıkla ters orantılıdır.

= 푇 /푇 (24.17)

15) Vantilatör tarafından tüketilen güç, hava basıncı ile doğru orantılıdır.

= 푝 /푝 (24.18)

16) Vantilatör tarafından tüketilen güç, mutlak sıcaklıkla ters orantılıdır.

= 푇 /푇 (24.19)

Bu kanunlara bağlı olarak aşağıdaki sonuçlar verilebilir:



a) Hava sıcaklığı 20 oC’den 0 oC’ye düştüğü zaman, vantilatör tarafından tüketilen güç % 7 oranındadır. b) Hava sıcaklığı 20 oC’den 40 oC’ye çıktığı zaman, vantilatör tarafından tüketilen güç % 7 oranındadır. c) Hava basıncı 760 mmHg değerinden 700 mmHg değerine düştüğü zaman, tüketilen güç % 8 oranında azalır. d) Hava basıncı 760 mmHg değerinden 800 mmHg değerine yükseldiği zaman, tüketilen güç % 5 oranındadır.

24.6. VANTİLATÖRLERİN TERSİNİRLİK ÖZELLİĞİ Havalandırma sistemlerinde bazen hava akış yönünün tersine çevrilmesi istenir. Santrifüj vantilatörlerin bu amaçla kullanılması kanal sistemlerinde karışıklığa yol açar. Ancak kanal sistemlerinde ön görülen kapaklar aracılığı ile havanın farklı yönlerde harekete geçilmesi sağlanabilir. Gerçekte santrifüj vantilatörler akış yönünün tersine imkan vermezler. Havanın eksenel doğrultuda sirkülasyon yapmasını sağlayan helikoidal vantilatörler, esas olarak tersinir vantilatörlerdir. Bununla beraber, tersinirlik özelliği, vantilatör tipine göre değişir. Hava akış yönünün tersine çevrilmesi. Dönme yönünün değiştirilmesi yoluyla sağlanır. Vantilatörün bir elektrik motoru ile tahrik edilmesi halinde bu işlem daha da kolaylaşır. Bu yöntem, hem yöneltici kanatlı vantilatörlerde hem de karşıt dönüşlü vantilatörlerde uygulanabilir. Ancak, yöneltici kanatlara sahip vantilatörlerde uygulanabilme başarısı daha azdır.

Tam tersinebilir aerofil tip özel vantilatörlerde basılan hava debisinin her iki yönde de aynı olması sağlanabilir.

Normal yapılı bir vantilatöre oranla, performans açısından belirli bir verim düşmesi olacaktır. Ancak bu performans düşüklüğü önemli seviyelere düşmez.

24.7. GÜRÜLTÜ VE TİTREŞİMİN YALITIMI Havalandırma tesislerinde vantilatörlerin sessiz çalışması çoğu zaman yüksek bir verimden daha önemlidir. Gürültüler, dönen kanatlar arasında oluşan hava akımının periyodik kelimesinden ve vantilatör kayıplarından ileri gelir. Vantilatörlerde meydana gelen titreşimlerin bina yapısına veya vantilatörün bağlı bulunduğu kanal şebekesine izin verilirse, büyük yüzeylerin hareket haline geçmesi ve bu yüzeyler aracılığıyla etkili bir ses yayımının meydana gelmesine sebep olur. Bu yüzden, kaynağını vantilatörlerden alan titreşimler, vantilatörlerden çok uzaklarda bile rahatsızlığa yol açan gürültüler meydana getirebilir.

Vantilatörlerde çevresel hız arttıkça gürültülerin şiddeti de artar. Eşit basma değerlerinde, eksenel vantilatörlerin çevre hızları santrifüj vantilatörlerin çevre hızlarından daha yüksektir. Bundan dolayı eksenel vantilatörler sessiz bir çalışma için diğer vantilatörler kadar uygun değildir. Sessiz çalışmanın gerektiği tesislerde, çevresel hızın üst sınırı olarak, santrifüj vantilatörler için 22m/s, helikoidal vantilatörler için ise 18 m/s değeri alınır. Bazen büyük hızla dönen küçük çaplı motorlara sahip vantilatörlerin seçilmesi ve kanal şebekelerinin sese karşı yalıtımı suretiyle gürültü şiddetinin azaltılması daha ekonomik olabilir. Titreşimlerin azaltılması amacıyla yapılan montaj sistemlerinde şu malzemeler kullanılır; çelik yaylar, kauçuk, mantar.



Çelik yaylar genellikle mantar veya keçe levhaları ile yalıtılarak kullanılır. Havalandırma sistemlerinde yaygınca kullanılmazlar. Kauçuk veya mantar titreşim altında rijit bir yapı gösterirler. Kauçuk 65 oC sıcaklık üzerinde sakıncalar taşımakla birlikte ekonomik olarak orta hızlı titreşimlerde kullanılmaktadır.

24.8. VANTİLATÖR SEÇİMİ Bir vantilatör seçilirken öncelikle aşağıdaki verilerin toplanmış olması gerekir:

1) Hava debisi (m3/h) 2) Basınç (mmSS) 3) Havanın yoğunluğu veya özgül ağırlığı (kg/m3) Bu üç ana özelliğin yanında aşağıda sıralanan hususların da bilinmesinde yarar vardır:

4) Vantilatörde ve tesisattaki gürültü derecesi. 5) Tahrik kuvvetinin cinsi. Elektrik enerjisinden yararlanılıyorsa;

a) Elektrik enerjisi doğru veya alternatif akımlı mı? b) Alternatif akım tek veya üç fazlı mı? c) Elektrik akımının gerilimi.

6) İşletme rejimi. Sürekli veya kesintili mi? 7) Tesisatın beslenmesinde kullanılacak vantilatör sayısı. 8) Basılan havanın yönü ve motor milinin konumu. 9) Sıcaklık, nem ve korozyon özellikleri 10) Vantilatörün kapatılmasında kullanılacak düzenler (karter, kapak, kepenk, kanat, siperlik).



25. HİDROLİK PRES Hidrolik pres, basınç altındaki bir sıvının yardımıyla hareket ederek basınç yaratan mekanizmadır. Hidrolik presin çalışma esası iki temel kurala dayanır;

1) Yüksek basınç uygulansa bile sıvılar sıkıştırılamaz kabul edilir. 2) Pascal prensibi.

Su çok az sıkıştırılabilen bir akışkandır. Uygulamalarda, genellikle suyun ve yağların basınç etkisi ile hacmini değiştirmediği kabul edilerek hesapların basitleştirilmesi sağlanır. Sıvılar, üzerlerine yapılan basıncı aynı büyüklükte iletirler. Bir kap içerisinde bulunan suya

0p atmosfer basıncı uygulanmış olsun. Bu durumda A noktasındaki basınç

hppA 0 (25.1)

Sıvı yüzeyine yapılan basınç p kadar artırıldığında A noktasındaki yeni basınç

phppA 0' (25.2)

Sıvının iki seviye arasında ağırlığından dolayı oluşan basınç ihmal edildiğinde her iki durumda A noktasına etki eden basınç

ppppp

A

A

0

0

' (25.3)

Buna göre, sıvı yüzeyine etki eden basınç p kadar artırıldığında, A noktasındaki basınç da p kadar artmaktadır. Bu ilke Pascal tarafından 1634 yılında şöyle açıklanmıştır:

Sıvıların kendi ağırlıkları ihmal edildiğinde, dengede duran sıkıştırılmış bir sıvının içinde ve bulunduğu kap yüzeyinin her noktasındaki basınç değeri aynıdır.

Şekil 3.51. Bileşik kap sistemi Büyük ve küçük pistondan oluşan bir hidrolik pres dikkate alınırsa, 1d çapındaki 1 numaralı pistona 1F kuvveti uygulandığında bu pistona etki eden basınç

1

11 A

Fp (25.4)



4

21

1dA

(25.5)

21

11

4dFp

(25.6)

Çapı 2d olan 2 numaralı pistonun dengede kalabilmesi için buna 2F kuvveti etki edecektir. Bu durumda, 2 numaralı piston yüzeyine etki eden basınç

2

22 A

Fp (25.7)

4

22

2dA

(25.8)

22

22

4dFp

(25.9)

Şekil 3.52. Mekanik tahrikli hidrolik pres Pascal prensibi gereğince (sıvıların ağırlığı ihmal edilerek)

21 pp (25.10)

eşitliği geçerli olup,

1

212 A

AFF (25.11)

2

1

212

ddFF (25.12)

Küçük pistonu bir kaldıraçla tahrik edilen bir hidrolik pres sisteminde;

SPLF 1 (25.13)

11 SA

PLp (25.14)



Büyük piston kuvveti

1

22 A

ASLPF (25.15)

2

1

22

dd

SLPF (25.16)

Burada; pres verimi, P kaldıraç kuvveti, L kaldıraç kuvvet kolu uzunluğu, S kaldıraç yük kolu uzunluğudur.

Bu eşitliklerden küçük ve büyük pistonların yaptıkları işlerin birbirine eşit oldukları görülmektedir. Ancak bu durum, uygulamada ideal ve ağırlığı ihmal edilen sıvılar için geçerlidir. Gerçekte büyük pistonun uyguladığı 2F kuvveti sürtünmelerden ve sıvı kaçaklarından dolayı bir miktar azalabilir. Bu sebeple pres kuvveti pF olarak tanımlayacağımız 2F kuvveti

2

1

22

dd

SPLFFp (25.17)

Şeklinde ifade edilebilir.

Silindirde sıvı hareketi ve iş:

Küçük piston 1h kadar ilerlediğinde küçük silindirden

111 hAV (25.18)

kadar sıvı ayrılar ve büyük silindire geçer. Bu durumda büyük piston 2h kadar ilerler. Büyük silindire giren sıvı hacmi

222 hAV (25.19)

Her iki denklemden yararlanılarak pistonların hareket miktarı arasında aşağıdaki ilişki yazılır.

1

2

1

2

AA

hh

(25.20)

Küçük pistonun 1h kadar hareketi halinde 1F kuvvetinin yaptığı iş

111 hFW (25.21)

Benzer şekilde büyük piston için

222 hFW (25.22)

Hidrolik presler iki ana kısımdan meydana gelir;

1) İçinde geniş bir piston bulunan büyük silindir ve buna bağlı kalıp 2) Basıncı sağlayan güç sistemi. Bu kısım küçük bir silindir ve bunu çalıştıran pompadan

oluşur. Güç sisteminde genel olarak; depo, motora bağlı pompa, filtre, güvenlik supabı, toplayıcı, kesme supabı (basınç ayarlayıcı veya basınç anahtarı) ve çek valf (tek yönlü valf) bulunur.



Depoda, pompaya gönderilen ve pompadan gelen sıvı bulunur. Sıvı olarak genellikle mineral yağlar kullanılır. Bunların donma noktaları düşük olup, iyi yağlayıcı özellikleri vardır. Pompalar basınç sağlayan elemanlardır.

Filtre sıvıyı yabancı maddelerden arındırır. Toplayıcı basınçtaki dalgalanmaları ortadan kaldırır ve tehlike halinde veya tamamlayıcı olarak kullanılacak sıvıyı taşır. Kesme supabı, en yüksek basınca erişildiği zaman, pompadaki sıvının otomatik olarak depoya basılmasını sağlar. Tek yönlü valf, basınçlı sıvının kesme supabı çalıştığı zaman geri sızmasını engeller.

Güvenlik supabı, kesme supabı arızalandığı zaman devreye giren ek güvenlik önlemidir.

Şekil 3.53. Hidrolik güç sistemi



26. SU POMPALARI 26.1. SU MAKİNALARI TANIMI VE SINIFLANDIRMA Su makinaları, makina mili ile makinanın içinden geçen su arasında enerji alışverişini sağlayan makinalardır. Bu enerji alışverişi, su makinalarının miline dışarıdan verilen enerjiyi suya aktararak suyun enerji potansiyelini artırmak şeklinde olabileceği gibi, makinanın içinden geçmekte olan sudaki enerji potansiyelini alarak makinanın milinde faydalı mekanik enerji şekline dönüştürmek biçiminde de olabilir. Miline dışarıdan sağlanan enerjiyi içinden geçmekte olan suya aktaran su makinalarına pompa denir. Pompalar suya enerji veren makinalardır. İçinden geçen suyun mevcut enerjisini kendi miline ileten su makinalarına su türbini denir. Su türbinleri sudan enerji alan makinalardır. Bir pompanın suya enerji aktarabilmesi için pompa milinin bir kuvvet makinası (benzin motoru, diesel motoru veya elektrik kotoru) ile tahrik edilmesi gerekir. Bu özelliği ile su pompası bir iş makinasıdır.

Su türbini ise enerji sağlayıcı özelliği ile bir kuvvet makinasıdır. Su türbininin içinden geçen suyun enerjisini alarak türbin miline faydalı enerji olarak aktarması halinde, mildeki bu enerjiyi faydalı şekilde değerlendirecek ikinci bir alan makinaya (jeneratör, değirmen taşı, mil) ihtiyaç vardır. Su türbinlerinde suyun mile aktardığı mekanik enerji genellikle jeneratör vasıtasıyla elektrik enerjisine dönüştürülür. Su makinalarının, özellikle pompaların, yalnız su ile çalışan makinalar olarak düşünülmemesi gerekir. Su yerine asit, petrol, yağ, benzin, mazot gibi başka sıvı da kullanılabilir.

26.2. SU POMPALARI TANIMI VE SINIFLANDIRMA Çeşitli sıvıları, borularda hareket ettirerek bulundukları ortamdan kullanılacakları ortama taşımak amacıyla kullanılan makinalara pompa adı verilir. Pompalar, dışarıdan miline verilen enerjiyi içinden geçmekte olan suya aktarır. Pompa tarafından sıvıya aktarılan enerji, sıvının boru içinde akışını sağlayacak ve boru ile sıvı arasında meydana gelen sürtünme kayıplarını karşılayacak veya sıvının potansiyel, basınç veya kinetik enerjisini artıracaktır. Buna göre, su pompalarını suya enerji veren makinalar şeklinde tanımlamak mümkündür. Suyun enerji seviyesi

zg

cpH 2

2

(26.1)

eşitliği ile ifade edilir. Bu eşitlikteki terimler sırasıyla basınç, hız (kinetik) ve konum (potansiyel) enerjisini göstermektedir. Pompalar, suyun basınç, hız ve konum enerjisinden birini veya birkaçını birden değiştirir.

Sıvıların bir ortamdan başka bir ortama taşınmasının sosyal ve endüstriyel bakımdan birçok yararı vardır.

Pompaların kullanım amaçları;

Soğutma sularının sürekli devrinin sağlanması Kalorifer tesisatlarında besleme suyunun devredilmesi



Otomobillerde yakıt ve yağ sevki ile radyatör suyunun devrettirilmesi İçme suyu temini Yüksek tarım alanlarının sulanması Hidroelektrik santrallerde fazla suyun yüksek yerlerde biriktirilmesi

Şekil 3.54. Pompanın su basma ile ilgili bir uygulaması

Pompalar, çalışma ilkelerine göre iki gruba ayrılırlar;

1- Hacimsel pompalar 2- Rotatif pompalar

Bunların dışında, her iki gruba da girmeyen pompalar da mevcuttur. Su koçu, düşük basınçlarda çok miktarda suyun bulunduğu tesisatlarda az miktarda suyu oldukça yükseğe basabilir. Bu yöntemde dış kuvvet kullanılmaz ve suyun momentumundan yararlanılır. Belirli ve düzenli aralıklarla kapatılan bir süpabla yüksek fışkırma basıncı sağlanabilir. Böyle bir etki, muslukların aniden kapatılması sırasında bir vuruntu şeklinde gözlenebilir.

Hacimsel pompalarda, enerji sıvıya belirli bir hacim içerisinde hareket eden bir yüzey tarafından sağlanan basınç vasıtasıyla kesikli olarak verilir. Rotatif pompalarda ise, enerji sıvıya bir eksen etrafında dönen ve belirli sayıda kanatlar taşıyan bir çark tarafından kinetik enerji şeklinde sürekli olara verilir. Kinetik enerji, sıvı çarkı terk ettikten sonra difüzör (yayıcı) kanatları ve salyangoz içerisinde basınç enerjisine dönüşür. Hacimsel pompalarda, hızın zamana bağlı olarak değişmesi sonucu meydana gelen atalet kuvvetleri pompa kapasitesini sınırlar. Rotatif pompalarda ise atalet kuvvetleri ortadan kaldırılmış olmasından dolayı büyük debilerin sağlanması mümkün olabilmektedir.

26.3. HACİMSEL POMPALAR Pistonlu pompalar, diyaframlı pompalar, dişli pompalar ve paletli pompalar (rotatif pistonlu pompa) hacimsel pompalar grubuna girerler. Hacimsel pompalarda debi başta devir sayısı olmak üzere hacimsel verim ve geometrik büyüklüklerine bağlı olarak değişir. Küçük debi ve büyük manometrik basınçlar için hacimsel pompalar rotatif pompalardan daha kullanışlı olup, verimleri de daha yüksektir.



26.3.1. Pistonlu Pompalar Pistonlu pompa, krank-biyel mekanizması, silindir, silindir içinde gidip-gelme hareketi yapan piston ile emme ve basma süpablarından meydana gelir. Pistonun geri hareketi sırasında genişleyen silindir hacmi içerisinde meydana gelen vakum nedeni ile emme süpabı açılır ve silindir içerisine su emilir. Pistonun ileri hareketi sırasında ise, emme süpabı kapanır ve basma süpabı açılarak basıncı artmış olan su, basma borusuna sevkedilir. Her devirde piston bir gidip-gelme hareketi yaptığından basılan su miktarı pistonun taradığı hacim kadardır. Debi, pompanın strok hacmi ile devir sayısının çarpımına bağlı olarak değişir.

Şekil 3.55. Pistonlu pompa Tek pistonlu pompanın ortalama debisi

rnAQ 260 (26.2)

Burada, dkdn / devir sayısı, mr2 pistonun silindir içinde gidip gelme veya strok uzunluğu, 2mA pistonun kesit alanı ve pompanın verimidir.

Pistonlu pompaların devir sayısı sınırlı olup, 10-100 d/dk arasında değişir. 26.3.2. Dişli Pompalar Dişli pompa, bir gövde ile bunun içinde dönen dişli çiftinden oluşur. Dönme hareketi ile çalışmalarına rağmen rotatif pompa sınıfına girmezler. Alın dişlilerinden biri tahrik motoru ile döndürülürse ikincisi ters yönde zorunlu hareket eder. İki dişli arasında sıvı bir taraftan diğer tarafa doğru akar. Manometrik basma yüksekliğinin artması halinde kaçaklar artar. Dişli ile sabit gövde arasındaki boşluk çok küçük tutulursa, yabancı cisim bulunduran sıvılar tarafından aşındırılır. Dişli pompaların en önemli kullanım alanı yağ pompalarıdır. Dişlerin helisel olması durumunda, yüksek devirlerde sessiz çalışma sağlanabilir. Dişli pompaların debisi

znAbQ 260 (26.3)

Burada; 2mA iki diş arasındaki kesit alanı, mb diş genişliği, dkddn /( devir sayısı, z diş sayısı, pompa verimidir.

Dişli pompalara benzer lokmalı ve eksantrik rotorlu pompa tipleri de mevcuttur.



Şekil 3.56. Dişli pompa 26.3.3. Paletli Pompalar Rotatif pistonlu veya paletli pompa grubuna girerler. Bir silindir gömleği içine yerleştirilmiş eksantrik bir rotor ve rotor içine girip çıkabilen paletlerden meydana gelir. Paletler rotor içerisine dış silindirin basıncı ile gömülür ve rotor içindeki yayı sıkıştırır. Dış silindirden uzaklaşıldığı zaman yay tesiri ile uzayan paletler dış silindirle sürekli temas halinde olurlar. Bu sırada meydana gelen hacim genişlemesi pompa emişini sağlar. Paletlerin rotordan çıkması sırasında emme, rotora girmesi sırasında ise basma işlemi gerçekleşir.

Şekil 3.57. Paletli pompa 26.3.4. Diyaframlı Pompalar Diyaframlı pompalarda, dairesel kesitli eksantrik bir diyafram piston görevi yapar. Diyaframın dış çevresi sabit olup, merkezinden bir krank sistemine bağlıdır. Krank, diyaframın merkezini ileri-geri hareket ettirerek hacim değişikliği sağlar. Emme ve basma süpabları diyaframla uyumlu bir şekilde çalışırlar. Sızdırmazlığın önemli olduğu benzin veya ait gibi sıvıların pompalanmasında kullanılırlar.

26.4. SANTRİFÜJ POMPALAR Rotatif pompaların en önemli temsilcisidir. Radyal, eksenel ve yarı eksenel tipleri vardır. Sıvının pompaya girişine göre tek veya çift girişli, kademe sayısına göre de tek veya çok kademeli tipleri mevcuttur.

Santrifüj pompaların iki ana eleman grubu vardır: 1- Dönen elemanlar 2- Sabit elemanlar

Dönen elemanlar mil ve mil üzerine monte edilmiş çarktan oluşur. Dönen çarkın görevi, sıvıyı kendisi ile bir dönme hareketi yapmaya zorlamaktır. Pompanın mili, yataklar üzerine mesnetlenmiş olup, bir tahrik motorundan hareket alır.



Sabit elemanların ana kısmı salyangoz şeklindeki bir gövdedir. Salyangozun görevi, sıvıyı pompa çarkına sevketmek, çarkın dönüş hacmini sınırlandırmak ve çarkı terk eden sıvının kinetik enerjisini basınca dönüştürmek suretiyle sıvıyı pompanın çıkış tarafına sevketmektir. Pompanın gövdesi dönen çarkı harekete geçiren mil yataklarına mesnetlik görevini de yerine getirir. Mil ile pompa gövdesi arasında bırakılması zorunlu olan boşluklardan sıvının dışarı sızmasını önlemek için salmastra tertibatı kullanılır. Özellikle büyük pompalarda kullanılan ve sıvının kinetik enerjisini basınç enerjisine çevirmeye yarayan, çark ile salyangoz arasındaki sabit kanatlara difüzör (yayıcı) denir.

Şekil 3.58. Santrifüj pompa

Şekil 3.59. Santrifüj pompa ve motor bağlantısı

Çarkın emme tarafında meydana gelen emme dolayısıyla, sıvı çark kanatları arasına girer. Çark kanatları arasından geçerken çarkın tesiri ile bir dönme hareketi ve büyük bir teğetsel hız kazanır. Çark kanatları ile çarkın ön ve arka kısmı tarafından sınırlandırılan kanatlar arasındaki sıvı çarkın çıkış tarafına doğru dönme hareketi sırasında santrifüj kuvvetlerle iletilir. Bu şekilde meydana gelen radyal hareket sıvının devamlı akışını ve pompanın emme tarafından emişini sağlar. Çark kanatlarını büyük bir teğetsel hızla terk eden sıvının kinetik enerjisi sabit difüzör kanatları arasında ve salyangoz boşluğunda basınç enerjisine çevrilir. Difüzör kanatlarının bulunmaması halinde, kinetik enerjinin dönüşümü kısmen salyangoz boyunca ve büyük bir kısmı da salyangoz sonundaki konik çıkış bölümünde meydana gelir. Santrifüj pompalar sağlayabilecekleri manometrik basma yükseklikleri bakımından belirli sınırları aşamazlar. Bunun için yüksek amonmetrik basma yüksekliği gerektiği zaman aynı



mil üzerine monte edilmiş ve hidrolik bakımdan ser bağlı çarklardan oluşan çok kademeli santrifüj pompalardan yararlanılır. Kademeli santrifüj pompalarda birinci kademenin bastığı su yayıcıdan geçtikten sonra dönüş kanalı ile ikinci kademenin girişine verilir. İkinci kademenin çarkını geçen su aynı şekilde ikinci çarktan geçerek üçüncü kademenin girişine verilir. Bundan sonraki kademelerde de aynı işlemler devam eder.

Şekil 3.60. Santrifüj pompa elemanları

Şekil 3.61. 4 kademeli santrifüj pompa

Şekil 3.62. Pompa tesisatı (Güneş enerjisi)



Çok kademeli pompalarda her kademenin girişindeki suyun enerjisi önceki kademenin çıkış enerjisine eşit olduğundan, pompanın manometrik basma yüksekliği kademelerin manometrik basma yüksekliğinin toplamına eşittir. Kademe sayısı 14’e kadar olan pompalar imal edilmekle birlikte, kademe sayısının 10’u aşmaması istenir. Çok daha büyük basma yükseklikleri için seri bağlı pompalar kullanılır. Kademeler arası girişteki kayıplar sebebiyle kademeli pompa verimi tek kademeli santrifüj pompa veriminden daha düşüktür. 26.5. SANTRİFÜJ POMPALARIN KARAKTERİSTİK DEĞERLERİ Debi (Süreklilik eşitliği)

cAQ (26.4)

Manometrik basma yüksekliği

g

ccppzzH m 2

21

2212

12

(26.5)

Kayıplar ve geometrik yüksekliğin fonksiyonu olarak manometrik basma yüksekliği

wgm hHH (26.6)

Kayıplar

gcKDLhw 2// 2 (26.7)

Burada; sürtünme katsayısı, L borunun uzunluğu, D borunun iç çapı, c akışkan hızı, g yer çekimi ivmesi, K kayıp katsayısıdır. Pompa (su) gücü

ms QHN (26.8)

skgmKWskgmPS/1021

/751

Şekil 3.63. Pompa tesisatı (a- açık b- kapalı sistem)



75

mQHPSNs

(26.9)

102

mQHKWNs

(26.10)

Motor gücü ya da efektif güç PSN e olmak üzere verim

e

m

NQH75

(26.11)

Motor gücü ya da efektif güç KWN e olmak üzere verim

e

m

NQH

102

(26.12)

Aynı çaplı benzer pompalar için debi, manometrik yükseklik, güç ile devir sayısı ilişkileri

1

2

1

2

nn

QQ

(26.13)

2

1

2

1

2

nn

HH

(26.14) 3

1

2

1

2

nn

NN

(26.15)

Bir pompa debisinin sıfır olması halinde sağlayabileceği maksimum basma yüksekliği

28500/DnH m (26.16)

Pompa debisi sıfırdan itibaren artarken, manometrik basma yüksekliği tedricen azalır. Basma yüksekliğindeki bu düşüş, başta pompa çarkının konstrüksiyonuna bağlıdır.



BÖLÜM V ISI MAKİNALARI

27. MOTORLALAR 27.1. TEMEL KAVRAMLAR Motorlar, içten yanmalı makinalardır. Yanma, makinanın içinde gerçekleşir. Otto (benzin) ve Diesel motorları içten yanmalı motorlardır.

1876 yılında Nikolaus August Otto tarafından kendi adıyla anılan Otto motoru keşfedildi. Dört zamanlı motordur.

Benzine dayalı Otto motoru düşük verimli olduğundan, 1892 yılında Rudolf Diesel, motorine dayalı ve daha yüksek verime sahip, kendi adıyla anılan Diesel motoru geliştirdi. İçten yanmalı motorlar sanayide, iş makinalarında, ulaştırma araçlarında ve otomobillerde kullanılmaktadır. Motorlarda piston yan yüzeylerine etki eden kuvvetler silindir ve piston yüzeylerinin aşınmasına neden olur. Bu zararlı kuvvetlerin azaltılması için kroched sistemi kullanılır. Bu bakımdan motorlar krochedli ve krochedsiz motorlar olarak iki gruba yarılırlar.

Şekil 27.1. Krank-biyel-piston sistemi Şekil 27.1 a’da görüleceği gibi N kuvvetinin etkisiyle silindirin karşılıklı iki yakası aşınarak oval biçime gelir. Bu nedenle rektefiye edilerek düzeltilmesi gerekir. Korched kullanılması durumunda, krochedle sap sürekli olarak düşey doğrultuda hareket edeceğinden, silindire etkiyecek N kuvveti oluşmaz. bu durumda N kuvveti kochede etki edip, aşınmasına yol açacağından zamanla değiştirilmesi gerekecektir.

Tanımlar; Üst ölü nokta: Pistonun silindir içerisinde çıkabileceği en üst noktadır. Bu pozisyonda piston ile silindir kafası arasındaki uzaklık en kısa veya yanma odası olarak bilinen hacim en küçüktür. Bu hacme sıkıştırma hacmi de denir.



Alt ölü nokta: Pistonun silindir içerisinde ulaşabileceği en alt noktadır. Bu durumda pistonun üst yüzeyi ile silindir kafası arasındaki uzaklık veya hacim en büyüktür. Bu hacim emme hacmi olarak da bilinir.

Strok (H): Pistonun alt ölü nokta ile üst ölü nokta arasında aldığı yolun uzunluğudur. Pistonun strok boyunca süpürdüğü hacme strok hacmi veya emme hacmi denir.

Sıkıştırma oranı : Emme hacminin sıkıştırma hacmine oranıdır. 1V emme hacmi, 2V sıkıştırma hacmi olmak üzere, sıkıştırma oranı

2

21

VVV

(27.1)

Sıkıştırma oranı Otto motorlarında 6-8, Diesel motorlarında 14-26 arasında değişir. İş çevrimi: İş elde etmek için tekrar etmeden meydana gelen olayların toplamıdır. Dört zamanlı motorlarda bir iş çevrimi emme, sıkıştırma, genişleme ve egzoz olmak üzere 4 stroktan oluşur. İki zamanlı motorlarda ise iki strok mevcuttur.

İş gazı: İş elde etmek için kullanılan ve termodinamik çevrimin sağlanması için gerekli olan karşıma iş gazı denir. Silindirin bir çevrimde aldığı iş gazına dolgu denir. Otto motorlarında iş gazı olarak benzin-hava karışımı, Diesel motorlarında ise hava kullanılır.

Krank açısı : Krank kolunun üst ölü noktadan başlayarak yaptığı açıdır. Emme ve egzoz supaplarının açılıp kapanması, hava-yakıt karışımının ateşleme zamanı ve yakıt püskürtme zamanlarının belirlenmesinde krank açısı referans görevi görür.

Ortalama basınç mp : Piston yüzeyine işlem süresince etki eden basıncın ortalamasıdır. İşin silindir hacmine oranı olarak hesaplanır.

Maksimum basınç maxp : yanma sırasında etki eden en yüksek basınçtır.

27.2. DÖRT ZAMANLI MOTORLAR Dört zamanlı motorlarda bir iş çevrimi dört piston strokunda tamamlanır. Diğer bir ifade ile her dört strokta bir iş alınır. Diesel ve Otto çevrimi ile çalışan 4 zamanlı motorların çevrimi

1) Yakıt – hava karışımının emilmesi; EMME STROKU 2) Karışımın sıkıştırılması; SIKIŞTIRMA STROKU 3) Ateşleme ve yanmış gazların genişlemesi; GENİŞLEME STROKU 4) Egzoz gazlarının dışarı atılması; EGZOZ STROKU

Şekil 27.2. Dört zamanlı motor çevrimi



1. Strok: Emme Motor, birinci strokta silindir içerisine iş gazını emer. Bu strokta emme supabı açık, egzoz supabı kapalıdır. Emme işlemi tamamlanınca egzoz supabı gibi gibi emme supabı da kapanır. Benzin motorlarında iş gazı benzin ile havanın 1:15 oranındaki karışımıdır. Diesel motorlarında ise iş gazı taze havadır.

2. Strok: Sıkıştırma Emme strokunun sonunda alt ölü notaya gelmiş olan piston ikinci strokta üst ölü noktaya doğru hareket eder. Piston silindir içindeki iş gazını üst ölü noktaya kadar sıkıştırır. Sıkıştırma strokunun sonlarına doğru, 0-150 krank açısında, Otto motorlarında ateşleme, silindir içerisinde sıkıştırılmış olan benzin-hava karışımının bujiler arasında meydana gelen elektrik kıvılcımı ile yakılması suretiyle olur. Diesel motorlarında ise, sıkıştırılarak sıcaklığı yükselmiş olan hava içerisine yakıtın püskürtülmesi suretiyle yanma kendi kendine sağlanır.

3. Strok: Genişleme Silindir içerisinde yanan gazların genişlemesi sonucu piston alt ölü noktaya doğru itilir. Bu strok sırasında iş gazının enerjisi piston üzerinden krank miline ve buradan iş miline mekanik iş olarak aktarılır. Bu stroka iş stroku da denir.

4. Strok: Egzoz Piston alt ölü noktaya indiğinde iş gazının enerjisi en az olur. Bu strokta egzoz supabı açılır. Piston, üst ölü noktaya doğru hareket ederken, enerjisi minimum seviyeye gelen egzoz gazını egzoz supabından dışarı atar. İşlem sonunda emme supabı açılarak yeni bir çevrim başlar.

Şekil 27.3. Dört zamanlı motor pV- diyagramı

27.3. İKİ ZAMANLI MOTORLAR İki zamanlı motorlarda bie çevrim iki piston strokunda tamamlanır. Emme ve egzoz kanalları silindirin alt kısmında olup, egzoz kanalı emme kanalından biraz daha yukarıdadır. En önemli avantajı dört zamanlı motorlara göre daha küçük boyutlarda imal edilebilmeleridir. 1. Strok: Genişleme, egzoz ve emme (süpürme) aşamalarını kapsar. Piston üst ölü noktadan alt ölü noktaya yanmış iş gazı tarafından itilir. Piston yüzeyi egzoz kanalı hizasına geldiği anda yanmış gazlar dışarı çıkmaya başlar. Piston alt ölü noktaya hareketini sürdürürken üst yüzeyi emme kanalını açmaya başlar. Bu sırada silindir içindeki egzoz gazlarının basıncı emme kanalından gelen taze gazların basıncından daha düşüktür. Emme kanalından gelen taze gazlar, egzoz gazını dışarı atarak silindiri doldurur. Bu işlem emme kanalının kapanmasına kadar devam eder. Egzoz kanalının bir süre daha açık kalması ve pistonun üst ölü noktaya hareketi sırasında hacmin daralması nedeniyle bir miktar taze dolgu dışarı kaçar.



2. Strok: Süpürme, egzoz ve sıkıştırma aşamalarını kapsar. Piston üst ölü noktaya doğru hareketini sürdürürken egzoz kanalını kapatarak taze dolguyu sıkıştırır. Piston üst ölü noktaya gelmeden 0-400 krank açısı kadar önce, Otto motorlarında ateşleme yapılır, Diesel motorlarında ise yakıt püskürtülür. Yanma sonucu basınç ve sıcaklık yükselir. Yanmış gazların basıncı pistonu tekrar alt ölü noktaya doğru iter ve yeni bir çevrim başlar.

Şekil 27.4. İki zamanlı motor krank-biyel-piston mekanizması

Şekil 27.5. İki zamanlı motor pratik indikatör diyagramı 27.4. OTTO (BENZİN) MOTORLARI Otto veya benzin motoru, sıkıştırılmış olan benzin-hava karışımının dıştan kumanda edilen bir sistemle yakılarak çalıştırılan içten yanmalı kuvvet makinasıdır. Bu motorlarda yakıt olarak genellikle benzin kullanılır ve bu nedenle benzin motorları olarak da bilinirler. Otto motorlarında sıkıştırma oranı küçük olup, iyi bir dolgu sağlamak için belirli oranlarda karışım emilir. Karbütarörde hazırlanan benzin-hava karışımı emme supabından iş silindirine verilir. Silindirde 6-8 oranında sıkıştırılan karışım dışarıdan kumanda edilen bujiler vasıtasıyla ateşlenir. Karışımın hızla yanması sonucu oluşan yüksek basınç pistonu alt ölü noktaya doğru iter. Bu sırada elde edilen kuvvet krank milinin dönmesini sağlar ve iki yönde harcanır. Enerjinin bir kısmı ikinci bir sıkıştırma işlemini yapmak üzere krank miline bağlı volanda



kinetik enerji olarak depolanır. Diğer bir kısmı debriyaj kavraması üzerinden iş makinasına devredilir. Otto motorları iki veya dört zamanlı olablilir.

27.5. DİZEL (DİESEL) MOTORLAR Diesel motorları iki veya dört zamanlı olabilir. Genel olarak Otto motorlarından daha büyük sıkıştırma oranına (14-26) sahiptirler. Diesel motorlarında silindir içerisine yalnız taze hava sıkıştırılır. Sıkıştırma sonlarına doğru, 10-300 krank açısında, silindir içerisine enjektör vasıtasıyla ince zerreler halinde yakıt (mazot) püskürtülür. Sıkıştırma oranı yüksek olduğundan, sıkıştırılan havanın sıcaklığı püskürtme sonunda kendi kendine yanmayı sağlayacak yüksekliktedir. Yanma sabit basınçta gerçekleşir. Otto motorlarından farkı karışım teşkili ve yanma prensibidir.

27.6. SİLİNDİR DİZİLİŞLERİNE GÖRE MOTOR TİPLERİ Tek silindirden alınabilecek güç sınırlıdır. Benzin motorlarında silindir hacmi büyüdüğünde ısı iletimi zorlaşacağından vuruntu artar. Tek silindirin strok hacmi 1 litreden küçük olmalıdır. Hacmin sınırlandırılması, silindir başına düşen gücün sınırlandırılmasına sebep olur. Diesel motorlarında silindirlerin büyütülmesi karışım teşkilini zorlaştırır. Püskürtülen yakıtla hava iyi karışmaz. Bu sebeple gaz ve atalet kuvvetleri artar. Böylece, Diesel motorlarda tek silindirin gücü genellikle 20 PS’den fazla tutulmaması istenir.

Silindirlerin belirli güçlerle sınırlandırılmış olması, motorlardan istenen gücün sağlanması için çok silindirli yapılmasını gerektirir. Çok silindirli motorlarda atalet kuvvetlerini azaltarak iyi bir dengelemenin yapılabilmesi için çeşitli silindir dizilişleri gerçekleştirilmiştir. Sıra motor: Silindirler tek taraflı olarak bir sırada yerleştirilir. Her silindire ait krank-biyel mekanizması aldıkları kuvveti tek krank miline iletirler. Su soğutmalı motorlarda bütün silindirler tek blok halinde imal edilir ve buna silindir bloğu denir. Krank mili bu blok içinde yataklanmış olup, alt kısmı yağ karteri ile kapatılır. Gemi ve taşıtlarda kullanılır. V motor: Prensip olarak, iki sıra motorun krank eksenleri aynı olmak üzere, silindirlerin V açısı yapacak şekilde birleştirilmesinden meydana gelir. Her pistona it biyel aynı kranka bağlıdır. Motor boyu kısadır. Lokomotif ve taşıtlarda kullanılır.

W motor: Prensip olarak, V motorun aynıdır. Üç sıra motorun ayın kranka belirli silindir ekseni açılarıyla birleşmesinden meydana gelir. Her krank muylusuna üç biyel bağlanır. Biyeller bir ana ve iki yardımcı biyelden oluşur.

Boxer motor: İki sıra motorun tek krank miline karşılıklı birleştirilmesiyle meydana gelir. Prensip olarak V motora bağlıdır. Karşılıklı pistonlar aynı anda alt ve üst ölü noktaya gelirler.

H motor: Dört sıra motorun H harfi teşkil edecek şekilde iki kranka birleştirilmesinden meydana gelir. İki krank mili bir iş miline, silindir blokları bir kartere bağlıdır.

Yıldız motor: Bir dairenin eşit açılarla birleştirilmiş yarıçapları doğrultusunda silindir eksenlerinin yerleştirilmesiyle oluşan motorlardır. Silindire ait biyellerin hepsi aynı krank muylusuna bağlıdır. Bu motorlar birden çok sıralı olabilirler. Biyel sayısı da sıra sayısı kadardır. Dört zamanlı yıldız motorlarda tek sayıda silindir, iki zamanlı motorlarda ise çift sayıda silindir kullanılır. Karşı pistonlu motor: Aynı silindir gömleğine karşılıklı olarak hareket eden iki piston ve krank-biyel mekanizması bağlanır. İki zamanlı olarak yapılırlar.



Wankel motoru: Döner pistonlu motordur. Özellikleri; maliyetleri düşüktür, özel yakıt gerektirmez, sarsıntısız çalışır, ağırlıkları azdır, az yer kaplar, konstrüksiyonu basittir.

Şekil 27.6. Silindirlerin dizilişlerine göre motor çeşitleri

27.7. MOTOR ELEMANLARI Motorlarda yakıt donanımı ve ateşleme sistemleri dışındaki elemanlar birbirinin benzeridirler. Benzer elemanlar motor ana elemanları olup, sabit ve hareketli olmak üzere iki kısma ayrılırlar. 27.7.1. Motor Sabit Elemanları Silindir bloğu: Silindirleri taşıyan ve üzerinde yardımcı elemanlarla krank yataklarını bulunduran bloktur. Su veya hava soğutmalı tipte olabilirler. Silindirlerin aşınmasını önlemek için silindir içerisine gömlekler yerleştirilir.

Silindir kafası: Silindir bloğunun üzerinde olup, silindire kapak görevi yapar. Saplamalarla silindir bloğuna tespit edilir. Yanma odasının bir kısmını ya da tamamını oluşturur. Silindir kafası üzerinde supaplar, emme ve egzoz kanalları, buji veya enjektörler bulunur. Silindir bloğu ile kafası arasında sızdırmazlığı sağlamak maksadıyla conta kullanılır.

Yağ karteri: Motorun alt kapağını oluşturur ve aynı zamanda yağ deposu görevini de yerine getirir. Genel olarak kalın sactan yapılır. 27.7.2. Motorun Hareketli Elemanları Piston: Yanma sonucu meydana gelen gazların enerjisiyle sürekli olarak gidip-gelme hareketi yapan bir elemandır. Değişken ısı ve atalet kuvvetlerinin etkisi altında bulunur. Homojen bir karışım sağlanması amacıyla pistonun üst kısmına çeşitli profiller verilir. Hava soğutmalı büyük motorların piston iç yüzeylerinde soğutma kanalları bulunur. Piston üzerinde kpmresyon ve yağ segmanları bulunur. Kompresyon segmanları yüksek basınçlı gazların piston ve silindir arasından geçişini önler. Piston büyüklüğüne göre iki veya daha fazla olabilir. Yağ segmanları ise yağ sızmalarını önlemek için kullanılır ve kompresyon segmanlarının altına yerleştirilirler. Genel olarak bir veya iki adet olup, yanma odasına geçen yağın geri dönüşünü sağlayacak şekilde imal edilirler. Biyel: Pistondan gelen itme kuvvetini krank miline ileten biyel, piston kolu olarak da adlandırılır. Pistona bağlanan kısmına küçük baş, krank mili muylusuna bağlanan kısmına ise büyük baş denir. Aynı muyluya iki biyelin bağlanması durumunda çatal biyel kullanılır.



Krank mili: Silindir bloğuna yataklanmış olup, dönme hareketi yapan bir elemandır. Motorun büyüklüğüne göre yatak sayısı ikiden çok olabilir. Krank milinin dengelenmesi amacıyla krank muylusunun karşısına ağırlıklar yerleştirilir. Krank milinin arka kısmına yerleştirilen volan, yarattığı atalet kuvveti ile milin düzgün dönmesini sağlar. Ön taraftaki dişli çark kam miline hareket verir. Aynı taraftaki bir V kayışı ile soğutma suyu pompası ve vantilatör tahrike edilir. Kam mili: üzerinde kam denilen eksantrik çıkıntılar bulunduğundan eksantrik mil olarak da bilinir. Kamlar vasıtasıyla supapların açılıp kapanması sağlanır. Her bir kam bir supabı kumanda eder ve supap sayısı kadar kam bulunur. Kam milinin devir sayısı krank mili devir sayısının yarısı karardır. Silindir bloğuna iki veya daha fazla yatakla bağlanan kam mili, üzerinde bulunan helisel dişli çarkla yağ pompasını tahrik eder.

Supap mekanizması: Belirli aralıklarla dolgu değişimini sağlayan elemanlardır. Kam mili pabuç vasıtasıyla tiji (itici çubuk) yukarı doğru iter. Tij vasıtasıyla külbütörün bir ucu yukarı itilirken diğer ucu aşağı doğru bastırılır. Supabın yukarı kaldırılması supap yayı ile sağlanır.

27.7.3. Yakıt Donanımı Yakıt donanımı Diesel ve Otto motorlarında farklı sistemlerden oluşur. Otto motorlarında benzin pompası, karbüratör, ateşleme sistemi ve buji, Diesel motorlarda besleme pompası, yakıt filtresi, mazot pompası ve enjektör bulunur. 27.7.3.1. Otto Motorlarında Yakıt Donanımı Benzin pompası: Benzinin depodan karbüratöre iletilmesini sağlar. Hareketini genel olarak kam milinden alır. Bazı benzin pompaları elektrikli veya pnömatik olarak tahrik edilir.

Karbüratör: Karbüratör, benzin-hava karışımını uygun oranlarda gerçekleştiren bir sistemdir. Basit bir karbüratör sabit seviye kabı, yakıt memesi, venturi lülesi ve gaz kelebeğinden oluşur. Motora gönderilen benzin yakıt memesi ile kontrol edilir. Venturi lülesi, havanın daha hızlı geçmesini sağlayan ve içinde yakıt memesi ile gaz kelebeği bulunur. Mükemmel bir karbüratörde ek olarak; ralanti tertibatı, akselerasyon (ivme) tertibatı, starter (yol verme) tertibatı ve ekonomi tertibatı bulunur.

Ateşleme sistemi: Benzin motorlarında sıkıştırma strokunun sonlarına doğru, 0-150 krank açısında, buji tırnakları arasında gerçekleştirilen kıvılcımla taze dolgu ateşlenir. Üç tip ateşleme sistemi vardır; bataryalı, manyetolu ve dinamolu ateşleme sistemi. Otomobil motorlarında bataryalı ya da akülü ateşleme sisteminde 6-12 volt, uçak ve yarış otolarında 24 volt uygulanır. Bujilerin silindir içindeki kısımlarının sıcaklığının 800 0C üzerine çıkması istenmez. 27.7.3.2. Diesel Motorlarında Yakıt Donanımı Besleme pompası: Yakıtın (mazot) depodan yakıt pompasına gönderilmesini sağlar. Yakıt pompasının yanına yerleştirilen besleme pompası hareketini kam milinden alır. Yakıt filtresi: yakıta sonradan karışmış olan yabancı maddelerden arınmasını sağlar. Normal ve kademeli tipleri vardır. Besleme pompasından gelen yakıtın fazlalık kısmı depoya geri döner. Yakıt filtresi belirli aralıklarla temizlenir.

Yakıt pompası: Yakıtın, yanmaya uygun anda belirli miktarda silindire püskürtülmesini sağlar. Bu görevi piston gibi çalışan plançer yapar. Plançer, gidip-gelme ve dönme hareketi



yaparak yağ miktarını ayarlar. Plançer, aşağı doğru yay yardımıyla çekilir ve kam vasıtasıyla yukarı itilir. Enjektör: Enjektör, mazot pompasından gelen yakıtı, sıkıştırma strokunun sonlarına doğru, basınçlı silindire püskürterek yanma odasının her iki tarafına ince zerreler halinde dağıtır. Açık ve kapalı tipi vardır. Sabit devir sayılı motorlarda açık enjektörler kullanılır. Püskürtme basıncı devir sayısının karesi ile değişir. Kapalı enjektörlerde meme deliği yaylı bir iğne ile kapalı tutulur. Meme ucundaki boşluğa dolan yakıtın belirli basınca yükselmesiyle iğne geriye itilir ve püskürtme sağlanır. 27.7.4. Elektrik Donanımı Motorlarda elektrik donanımı yardımcı elemanlar olarak görev yaparlar. Elemanları; dinamo, konjonktör, marş motoru, akümülatör. Dinamo, belirli devirden sonra, tesisatta gerekli yerlere elektrik enerjisi sağlamak üzere akümülatörü şarj eden doğru akım elektrik makinasıdır. Krank miline bağlı bir kayışla tahrik edilir. Motor devrine bağlı olarak verdiği akım şiddeti ve gerilim değişir. Dinamo ile elektrik devresi arasına konan konjonktör, elektrik akımının ve geriliminin belirli şiddette tutulmasını sağlar. Akümülatörün şarjı için de önemli bir görevi yerine getirir.

Marş motoru, mortun ilk hareketini sağlar. Motoru, üzerinde bulunan bir dişli çark vasıtasıyla tahrik eder. Bir kumanda ile dişli çark ileri sürülür. Volan üzerindeki dişli çark ile temas ederek ilk hareketi verir. Motor yol aldıktan sonra yine bir kumanda ile marş motoru dişlisi geriye doğru itilir. Hareketini akümülatörden alır.

Akümülatör, bir yandan motor çalışmadığı zaman gerekli akımı verirken, diğer yandan motorun çalıştırılması esansında marş motoru ve bujilere gerekli enerjiyi sağlar. Motor çalışırken dinamo ile şarj edilen aküden her zaman enerji alınabilir. Taşıtlarda genellikle 12 voltluk kurşun plakalı aküler kullanılır. 27.7.5. Yağlama Sistemi Otto ve Diesel motorlarında ana yataklar, eksantrik mili yatakları, piston kolu yatakları ve pistonla silindir arasında sürekli olarak sürtünme mevcuttur. Sürtünmelerden ileri gelen ısınma ve aşınmanın önlenmesi için yağlama yapılmalıdır. Yağlama ile, yatakların aşınması önlenirken ısınan yerlerin soğutulması da gerçekleştirilmektedir. Yağ karterinden motora uygun yağlama sistemi ile alınan yağ basınç altında istenen yerlere ulaştırılır. Yağlama, kapalı devre çalışır ve elemanlardan sızan yağ kartere döner. 27.7.6. Soğutma Sistemi Motorlarda yanma anında piston ve silindirlerde 2000-2500 0C dolayında sıcaklık meydana gelir. Motorların sürekli olarak yüksek sıcaklıklarda bulunması malzemelerin dayanımını azaltır, yapın viskozitesini düşürür, yanma düzeni bozar ve dolayısıyla verimi düşürür.

Soğutmada su veya hava kullanılır. Su soğutmalı motorlarda; termosifon sistemi ve pompalı sistem kullanılır. Termosifon sistemi radyatör ve radyatör üzerine hava üfleyen vantilatörlerden meydana gelir. Su doğal olarak devreder. Pompalı sistemde radyatör, vantilatör, santrifüj su pompası ve termostat sistemi tamamlayan elemanlardır. Soğuk havalarda suyun donmaması için içerisine alkol, gliserin glisantin ve dixol ilave edilir. Bu karışım antifiriz karışımdır.



Hava ile soğutmalı sistem hava süzgeci, fan, salyangoz, hava kanalları ve hava ayar klapesinden oluşur. Fan ile emilen hava, silindirlerin dışında bulunan soğutma kanallarından geçerken ısı alıp soğutma görevini yerine getirir. 27.7.7. Vuruntu 27.7.7.1. Otto Motorlarında Vuruntu Kendiliğinden tutuşmanın şiddetli olarak meydana gelmesine vuruntu denir. Sıkıştırma sonlarına doğru yapılan ateşleme sonucu oluşan alev, buji uçlarından itibaren yayılmaya başlar. Yanma sonucu, alevin henüz ulaşamadığı yerlerdeki taze dolgu ısınır. Sıcaklığı yükselen bu dolgunun yanması daha süratli olur. Yanma hızı ses hızını aşar. Ani sıcaklık ve basınç sonucunda silindir cidarlarında şiddetli çarpmalar ve gürültüler meydana gelir. Bu olay motoru tahrip eden bir durum olup, vuruntu olarak adlandırılır. Sıkıştırma oranının çok büyütülmesi ile benzin kendi kendini birkaç yerden ateşler. Bu olaya detanasyon (patlama) denir ve vuruntulara neden olur. Bu nedenle benzi motorlarında sıkıştırma oranı belirli sınırı aşmamalıdır.

Benzinin oktan sayısı, bujilerin konumları, sıkıştırma oranı, supapların dizilişi, yük, devir sayısı, ateşleme avansı, soğutma suyu sıcaklığı, aşırı doldurma benzin motorlarında vuruntuyu etkileyen faktörlerdir. Otto motorlarında vuruntunun önlenmesi;

Uygun oktan sayılı benzin kullanmak Bujinin uygun konumda olması veya çift buji kullanmak Supapların uygun konumu Motoru aşırı yüklememek Devir sayısını artırmak Ateşlemeyi geciktirmek Bujiden uzak kısımları soğutmak Zengin karışım kullanmak.

27.7.7.2. Diesel Motorlarında Vuruntu Diesel motorlarında vuruntu, tutuşma gecikmesinden ileri gelir. Vuruntunun önlenmesi amacıyla emme ve sıkıştırma işlemi hava ile yapılır. Böylece Diesel motorlarında Otto motorlarından daha yüksek sıkıştırma oranlarına çıkılabilmektedir. Yakıtın geç tutuşması nedeniyle vuruntu yanma başlangıcında meydana gelir. Basınç ve sıcaklığın yükselmesi, Otto motorlarının aksine Diesel motorlarında vuruntuyu azaltır. Benzi motorlarında vuruntuya tesir eden diğer faktörler Diesel motorları içinde geçerlidir. Diesel motorlarında vuruntunun önlenmesi;

Uygun setan sayılı yakıt kullanmak Sıkıştırma oranını yükseltmek Püskürtmeyi geciktirmek Yanma odasına uygun şekil vermek

27.7.8. MOTORLARDA GÜÇ HESABI Basınç Ortalama indike basınç



HdWpmi

4

2

(27.2)

W çevrim işi, d piston iç çapı, H strok uzunluğu

Ortalama efektif basınç

2

min

/427 cmKpGHp eul

me

(27.3)

L dolgu derecesi, hava fazlalık katsayısı, uH yakıt alt ısıl değeri, minG minimum hava miktarı, havanın özgül ağırlığı, e toplam verim.

Güç Dört zamanlı motorlardan dakikada n/2, iki zamanlı motorlarda ise n kere iş alınır.

Strok hacmi

AHVH (27.4)

Dört zamanlı motorlarda indike güç:

PSpxxnzVN mi

Hi 75602

(27.5)

İki zamanlı motorlarda indike güç:

PSpxnzVN mi

Hi 7560

(27.6)

A silindir kesit alanı, H strok uzunluğu, n devir sayısı, z motorun dilindir sayısı.

Efektif güç

Motor milinden alınan güçtür. Yataklardaki sürtünme ve yağ pompası, dinamo, mazot pompası gibi elemanlara verilen sN gücü sebebiyle indike güçten daha küçüktür.

sie NNN (27.7)

Mekanik verim

i

em N

N

(27.8)

Dört zamanlı motorlarda efektif güç

PSpnzV

N meh

e 900

(27.9)

İki zamanlı motorlarda efektif güç

PSpnzVN meH

e 450

(27.10)

Efektif güç, moment ve devir sayısının fonksiyonu olarak



PSMnN e 2,716

(27.11)

M moment Kpm , n devir sayısı dkd /

Özgül yakıt sarfiyatı

tNBbe

3600

(27.12)

t yakıtın harcandığı süre s , B harcanan yakıt miktarı g , eN motorun efektif gücü PS

Özgül yakıt sarfiyatı benzin motorlarında 220-260 g/PSh, Diesel motorlarında ise 165-200 g/PSh arasında değişir.

Efektif verim; PShKgbe / olmak üzere;

uee Hb

632

(27.13)

27.7.9. MOTOR SEÇİMİ Motorlardan kullanım amacına göre bazı özellikler istenir. Bu özellikleri sağlayan motor seçilerek işletmeye alınır. Seçimin yapılabilmesi için motor tipleri ve özellikleri bilinmelidir. Otto ve Diesel motorlarının özellikleri; SN Otto motorları Diesel motorları 1 Maliyetleri düşüktür Maliyetleri yüksektir 2 Yakıtları pahalıdır İşletme ve yaktı masrafları düşüktür 3 İlk hareketleri kolaydır İlk hareketleri zordur 4 Gürültüsüz ve yumuşak çalışırlar Gürültülü çalışırlar 5 Ağırlıkları azdır Ağırlıkları fazladır 6 Az yer kaplarlar Çok yer kaplarlar 7 Devir sayıları yüksektir Devir sayıları düşüktür

İki ve dört zamanlı motorların özellikleri; SN İki zamanlı motorlar Dört zamanlı motorlar 1 Maliyetleri düşüktür Maliyetleri yüksektir 2 Bakımları kolaydır Bakımları zordur (özellikle supap mekanizması) 3 Ağırlıkları azdır Ağırlıkları fazladır 4 Aşırı doldurmaya uygundurlar 5 Benzinle çalışanların verimi düşüktür 6 Ayarlanmaları güçtür Ayarlanmaları kolaydır 7 Egzoza yağ kaçırabilirler 8 Gürültülü çalışırlar



28. BUHAR KAZANLARI 28.1. TANIM VE SINIFLANDIRMA Buhar kazanları da ısı değiştiricilerdendir. Herhangi bir yakacaktan aldığı ısıyı belli basınç, sıcaklık ve miktarda buhar içinde gizli enerjiye çevirir. Buhar kazanlarında ısı taşıyıcı akışkan olarak su kullanılır ve elde edilen su buharı aşağıdaki işlemlerde kullanılır:

1. Pistonlu buhar makinası veya buhar türbini çalıştırarak mekanik enerji ve elektrik üretimi sağlamak.

2. Bina, binalar topluluğu veya merkezi ısıtmayı gerçekleştirmek. 3. Endüstriyel imalatta (proses) kullanmak.

Buhar kazanları kullanım amacına göre aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir: 1. Endüstri ve santral kazanları (Güç kazanları). 2. Isıtma kazanları (alçak basınlı buhar, sıcak veya kaynar su). 3. Gemi kazanları (Ana ve yardımcı kazanlar). 4. Lokomotif kazanları.

Buhar kazanları yapılış şekillerine göre de aşağıdaki gibi sınıflandırılır:

1. Alevli borulu kazanlar. 2. Duman borulu kazanlar. 3. Su borulu kazanlar. 4. Özel kazanlar.

Alev ve duman borulu kazanlar “büyük su hacimli kazanlar” olarak da adlandırılırlar. Su borulu ve özel kazanlar ise genel olarak büyük tesisler için daha uygundurlar.

28.2. SU BUHARI Su buharı teknolojik alanlarda yaygınca kullanılmaktadır. Bir çok imalatta su buharı doğrudan veya dolaylı olarak birinci derecede rol oynamaktadır. Kimya endüstrisi, gıda endüstrisi ve bir çok endüstriyel katı maddenin imalatı sırasında kurutmada su buharı geniş çapta kullanılmaktadır. Orman ürünleri endüstrisinde kurutma, buharlama, emprenye, bükme mobilya, lif üretimi sırasında su buharından geniş çapta yararlanılmaktadır. Kullanım alanlarının bu derece fazla olması ve özellikle orman ürünleri endüstrisinde su buharına önemli oranda ihtiyaç duyulması su buharının tanınmasını gerektirmektedir. Su buharının daha yakından tanınabilmesi maksadıyla bir dizi deneyin yapılmasına ihtiyaç duyulur. Su, açık bir kab içerisinde atmosfer basıncı altında ısıtıldığı zaman, sıcaklığı önce 100 0C’a kadar çıkar ve kab içerisindeki suyun hepsi buhar haline gelinceye kadar sıcaklık sabit kalır. Meydana gelen buhar basıncına eşittir.

Suyun kapalı bir kab içerisinde ısıtılması halinde daha farklı olaylar meydana gelir. Su, 100 0C sıcaklığa eriştikten sonra, kısa bir süre sabit kalarak bir miktar buharlaşma olur. Bu durumda içeride pb buhar basıncı meydana gelirken, tb sıcaklığı da artık 100 0C’nin üzerine çıkmıştır. Bu şartlarda kabın musluğu öyle ayarlanabilir ki, ısıtma sonucu buhar çıkarken, basınç ve sıcaklık sabit kalır. Buhar kazanlarının çalışma prensibi bu şekildedir. Aynı işlemler daha farklı basınç ve sıcaklıklarda da gerçekleştirilebilir. Ardı ardına yapılan bu işlemler belirli basınçlara yine belirli sıcaklıkların karşılık geldiğini gösterir.



Bazı buhar basıncı değerlerine karşılık gelen buharlaşma sıcaklığı değerleri aşağıda verilmiştir. Tablo 28.1. Bazı buhar basınçlarına karşılık gelen buharlaşma sıcaklıkları

pb(atü) 1 2 3 4 5 7 8 9 10 12 16 tb(0C) 100 120 133 143 151 164 169 175 179 187 197 Basınçla sıcaklık arasında değişik ampirik formüller de verilmektedir. Aşağıda verilen Dupperet formülü oldukça yakın sonuçlar sağlar.

Pb(ata) = [tb(0C)/100]4 (28.1) Basınç – sıcaklık değerleri tablolar halinde de (doymuş su buharı tablosu) verilmiştir. Bu tablolar sıcaklığa veya basınca göre düzenlenmiş olup, basınç ve sıcaklığın bilinen değerlerine göre uygun olanı kullanılır.

Su buharı ile ilgili bazı kavramlar aşağıda açıklanmıştır: Nemli doymuş buhar: Buharlaşmakta olan su ile temas halinde bulunan ve aynı buharlaşma basıncı ile sıcaklıkta olan buhara nemli doymuş buhar denir. Su biraz soğursa, bir miktar buhar hemen yoğuşur ve su üzerinde bu düşük sıcaklığa karşılık gelen bir basınç meydana gelir. Suyu ile temas halinde bulunan doymuş buhar içinde sis halinde su zerrecikleri vardır. Bu yüzden nemli doymuş buhar adını alır.

Kuru doymuş buhar: Altında bulunduğu basınca karşılık gelen buharlaşma sıcaklığında olup, suyu ile temas halinde bulunmayan buhara kuru doymuş buhar denir.

Aynı basınçtaki buharlaşma sıcaklığında olmasına rağmen, içinde sis halinde su zerrecikleri bulunmadığından dolayı kuru doymuş buhar ismini alır.

Kapalı bir kab içerisinde nemli doymuş buhar bulunduğu zaman, bu kabın ısıtılması halinde sıcaklık yüklenmez ve bu sıcaklık doymuş buhar sıcaklığı (tb) adını alır. Suyun tamamı buharlaştığında kab içerisinde doymuş buhar sıcaklığında kuru doymuş buhar oluşur. Bundan sonra kab ısıtılmaya devam edilirse sıcaklık yükselir.

Kızgın buhar: Sıcaklığı, altında bulunduğu basınca karşılık gelen doymuş buhar sıcaklığından yüksek olan buhara kızgın buhar denir.

Kızgın buharın sıcaklığı düşülürse, altında bulunduğu basınca karşılık gelen doymuş buhar sıcaklığına ininceye kadar yoğuşma olmaz.

Kuruluk derecesi: Nemli doymuş buharın içindeki gerçek buhar ağırlığının nemli buhar ağırlığına oranına kuruluk derecesi denir.

x = mb / m (28.2) Doymuş buhar eğrisi, kuruluk derecesi x = 1, doymuş sıvı eğrisi ise kuruluk derecesi x = 0 olan eğridir. Buharlaşma ve yoğuşma eğrisi üzerindeki özellikler (basınç, sıcaklık, özgül hacim, iç enerji, entalpi, entorpi) buhar tablolarında verilmiştir.

Buharlaşma ısısı: 1 kg suyun buharlaşması için harcanması gereken ısıya buharlaşma ısısı denir. Su, buhar haline gelinceye kadar iki çeşit ısı almaktadır.

Sıvı ısısı: Suya, altında bulunduğu basınca karşılık gelen doymuş buhar sıcaklığına kadar verilen duyulur ısıya sıvı ısısı denir.

Buharlaşma gizli ısısı: Suya, sabit basınç altında ve sabit sıcaklıkta buharlaştırmak için verilen gizli ısıya buharlaşma gizli ısısı denir. Buharlaştırma gizli ısısı, suyun



sıcaklığını değiştirmez. Bu ısı, moleküller arasındaki mesafenin değişerek, sıvı halinden buhar haline geçmesi için gerekli ısıyı sağlar.

Sıvı ısısı için

q = h = C tb (28.3) eşitliği geçerlidir. Bu eşitlik aynı zamanda suyun buharlaşma sıcaklığındaki entalpi değerini verir. Özgül ısı değeri C = 4.186 kj/kg0C’dır. Buna göre (m) ağırlığındaki suyun herhangi bir t1 sıcaklığından itibaren ısıtılarak tb sıcaklığında buharlaştırılması halinde gerekli ısı miktarı

Q = m C (tb – t1) (28.4) eşitliği yardımıyla hesaplanabilir.

Buharlaşma gizli ısısı için matematiksel bir ifade yoktur. Bu nedenle buharın toplam ısısı hesaplanır. Toplam buharlaşma ısısı sıvı ısısı ile buharlaşma gizli ısısının toplamıdır. 1 kg buhar için toplam buharlaşma ısısı Qt = q + ro (28.5)

eşitliği ile hesaplanır. Burada ro buharlaşma gizli ısısı olup, doymuş su buharı tablolarından alınabilir.

Kuru buharın toplamı ısısı için Regnault foemülü yeterli doğrulukta sonuçlar verir. qt = 2539 + 1.277 tb [kj/kg] (28.6)

Regnault formülü kızgın buhar için Qkt = 2539 + 1.277 tb + 2.093 (tk – tb) [kj/kg] (28.7)

şeklinde ifade edilir.

28.3. ALEV BORULU KAZANLAR Alev borulu kazanlarda yakıt doğrudan doğruya kazan içinde yakıt hücresi olan düz veya ondüle tipli külhanlarda yanar. Alev borularının durumuna ve sayısına göre alev borulu kazanlar tipleri;

1- Bir alev borulu yatık kazanlar 2- İki alev borulu yatık kazanlar 3- Bir veya iki alev borulu ve alev borusu içinde özel küçük sirkülasyon boruları bulunan

kazanlar 4- Tek alev borulu dik kazanlar (kaynatıcı borulu kazan).

Alev borulu kazanlarda alev borusundan çıkan sıcak dumanların fazla ısı kaybına sebep olmaması için alev borusu çıkışında ekonomizör veya kızdırıcı bulunur. Alev borulu kazanlar küçük kimya ve boya fabrikaları, diğer küçük endüstri tesisleri, dik alev borulu kazan tipleri yardımcı buhar tesislerini beslemek amacıyla kullanılırlar.

Çeşitlerine göre ısıtma yüzeyleri 5 – 150 m2, basınç 22 atü, buhar yükü 100 – 4000 Kg/h buhar kadardır.

Alev borulu kazanların özellikleri; 1) Konstrüksiyon itibariyle basit ve kullanışlıdırlar. 2) Temizlenmeleri kolaydır, besleme suyunun temizlenmesi gerekmez. 3) Az bilgili personel ile idare edilebilirler.



4) Su hacimleri büyük olduğundan ani buhar isteklerini kolay karşılarlar, çalışmaları dengelidir.

5) Ağırdırlar. Yatak tipleri güçlerine göre fazla yer kaplarlar, temel inşaat masrafları fazladır.

6) Elle doldurulan ocaklılarda verim düşüktür. 7) Su hacmi büyük olduğundan ilk harekette ve durmada ısı kayıpları fazladır. Kesintili

çalışmalar için uygun değildirler.

Tek Alev Borulu Kazan Tek alev borulu kazanda ızgara üzerinde yanan yakıtın ısısı kazan içindeki suya geçerken oluşan dumanlar duman kanallarından bacaya gider.

Şekil 4.7. Tek alev borulu kazan Yüksek sıcaklıktaki (300-400 0C) dumanın ısısından yararlanmak maksadıyla duman önce duman kanalı içerisine yerleştirilmiş olan kızdırıcıya, daha sonra ön ısıtıcıya bir miktar ısı vererek bacayı terk eder. Kızdırıcı, buharın buharlaşma sıcaklığının üzerinde bir sıcaklığa kadar ısıtılmasını sağlar. Buharlaşma ile kazan içinde azalan su, besleme suyu ile takviye edilir. Besleme suyu kazana verilmeden önce ön ısıtıcıdan geçirilerek genellikle 60 0C veya 90 0C sıcaklığa adar ısıtılır.

28.4. DUMAN BORULU KAZANLAR Duman borulu kazanlarda kazan dışındaki ocakta yanma sonucu oluşan dumanlar duman borusundan geçerken kazan içindeki suyu ısıtmaktadır. Duman ısısının büyük kısmını kazan içindeki suya verdiği için duman kanalındaki ısısı alev borulu kazanlardaki kadar yüksek değildir.

Duman borulu kazanlar bina ısıtması, küçük ve orta endüstride gerekli proses için buhar elde etmede, çamaşırhane, boyahane, küçük gemilerde kullanılırlar.

Duman borulu kazan tipleri: 1- Dik duman borulu kazanlar (semaver kazanlar) 2- Lokomotif kazanı 3- Lokomobil kazanı 4- Dış ocaklı ve dönüş duman borulu kazan (HRT kazanı) 5- İç ocaklı ve dönüş duman borulu kazan (İskoç kazanı)



6- Cochran kazanı Duman borulu kazanların özellikleri:

1) Kullanılmaları basittir. 2) Alev borulu kazanlara göre daha hafiftirler, su hacimleri daha azdır. 3) Verimleri mekanik ocaklılarda ve sıvı yakıtlar için yeterince yüksektir. 4) Aynı güçteki alev ve su borulu kazanlardan daha ucuzdurlar. 5) Buharlı sistemlerde besleme suyu ile ilgili ön hazırlık gerektirmez.

Dik Duman Borulu Kazanlar Küçük tesislerde gerekli proses ve benzeri buharı temin etmede kullanılırlar. Isıtma yüzeyi nispeten küçük olduğundan verdiği buhar miktarı sınırlıdır. Yakıt tiplerine göre verimleri daha düşüktür. En büyük avantajları az yer kaplamalarıdır.

Kazanın alt kısmındaki ocakta yanma sonucu oluşan duman duman borularından geçerken ısısının bir kısmını kazandaki suya devreder. Kazanın alt kısmından besleme suyu girerken üst kısmından buhar çıkar. Su seviyesi seviye göstergesinden takip edilir.

Şekil 4.8. Dik duman borulu kazan

İskoç Kazanı Duman borulu kazanlar arasında en çok kullanılanıdır. Sıvı yakacakları kullanımı geliştikçe küçük ve orta güçler için çok elverişli bulunmuşlardır. Önceleri gemilerde kullanılırken yerlerini su borulu kazanlara bırakmışlardır. Küçük ve orta endüstrinin her dalında bugün geniş çapta kullanılmaktadır. Genel olarak 15 kp/cm2 efektif basınca kadar yapılırlar. Daha yüksek basınçlar ve 8-10 ton/h’den fazla buhar yükleri için su borulu kazanlar kullanılır. Alçak basınçlı buhar veya sıcak su kalorifer kazanları da İskoç tipi olarak yapılabilir. Bu şekilde yapılan ucuz ve küçük boyutlu kazanlar orman ürünleri endüstrisinde de kullaılabilir.



28.5. SU BORULU KAZANLAR Orta büyüklükteki tesislerde duman borulu kazanlarla birlikte kullanılan su borulu kazanlar, büyük tesislerde yüksek basınç halinde tek başına kullanılırlar.

Su borulu kazanlarda su birtakım boruların içinde dolaşırken, boruların dışından, ocakta yanma sonucu oluşan duman gazları geçer. Borularda meydana gelen buhar yukarıda buhar tromeli denen silindirik bir depoda toplanarak kullanılacağı yere gönderilir veya türbin buharı olarak kullanılacaksa kızgın buhar boru demetinden geçirilerek yüksek sıcaklıkta kuru türbin buharı elde edilir. Su borulu kazanlar, nispeten daha az yer tutması ve daha büyük emniyet sağlaması bakımından büyük santrallerde kullanılmaya elverişlidirler. Basınç 18-20 Kp/cm2’yi, ısıtma yüzeyi de 150 m2’yi aşınca su borulu kazan kullanmak kaçınılmaz olur. Verimleri içten ocaklı kazanlara çok yakındır, ancak bakımları daha zordur.

Su borulu kazan tipleri: 1- Semaver kazanlar 2- Az eğimli su borulu kazanlar 3- Dik su borulu kazanlar 4- Büyük radyasyonlu kazanlar

Az Eğimli Su Borulu Kazanlar Az eğimli su borulu kazanlarda az eğimli borular (150) üst ana depoya açılan kolektörlere bağlanırlar. İki kolektör ile aralarındaki borular bir seksiyon oluştururlar ve bu tip kazanlara seksiyonlu kazanlar da denir. Az eğimli su borulu kazanların en önemli üstünlükleri seri imalata uygun olmaları ve boru uzunluklarının aynı olmasından dolayı yedek parça kolaylığıdır. Boru cidarlarına buhar kesecikleri yapışmakta, dolaşım yavaş olmakta ve bunlara bağlı olarak da ısı transferi düşmektedir. Enine depolu az eğimli su borulu kazanların ısıtma yüzeyi 30-2000 m2, buhar yükü 30-100 Kg/m2h, kazan yükü 1 – 160 ton/h, kazan basıncı 10 – 60 Kp/cm2 dolayındadır.

Şekil 4.9. Az eğimli su borulu kazan



28.6. ÖZEL KAZANLAR Özel kazanlar diğer kazanlardan bazı özellikleri ile farklılık gösterirler. Küçük tipte kazanlarda büyük güç ve debilerin elde edilmesi mümkündür.

Özel kazan tipleri: 1- Cebri sirkülasyonlu kazanlar

a) Kapalı devreli kazanlar (La Mont, Löffler, Clayton kazanı) b) Açık devreli kazanlar (Sulzer, Benson kazanı)

2- Çift devreli kazanlar (Schimidt kazanı) 3- Basınçlı yanmalı ve eş basınçlı kazanlar (Veox kazanı) 4- Kayıp ısı kazanları (HRT tipi duman borulu, I tip su borulu, La Mont, Sulzer) 5- Elektrikli kazanlar

La Mont Kazanı Cebri sirkülasyonlu kapalı devreli kazandır. Üstte su ve buhar deposu bulunur. Paralel boru demetleri dumanlardan farklı miktarda ısı alır ve buharlaşma da farklı miktarda olur. Bu durum boruların değişik direnç göstermesine ve bazı boruların susuz kalarak yanmasına sebep olur. La Mont kazanının özelliği, bu olayı önlemek için tasarlanmış olmasıdır. Her borunun kollektöre bağlandığı yerde boru ağzına direnç yapan sukbeler yerleştirilmiştir. Bu şekilde borularda akımın eşit olması sağlanır. Bundan kaynaklanan ilave direnci yenmek için ek bir sirkülasyon pompası kullanılır.

Sirkülasyon pompasının gönderdiği suyun bir kısmı buhar haline gelerek su ile birlikte ana depoya gider. Burada su ve doymuş buhar ayrılarak buhar kızdırıcıya geçerken, kalan su tekrar pompa yardımıyla çekilerek buharlaştırıcıya gönderilir.

Şekil 4.10. La Mont kazanı

La Mont kananının elemanları:

1- Kazan besi pompası 2- Ekonomizör 3- Ana depo 4- Sirkülasyon pompası 5- Kollektör (sukbeli boruların bağlandığı) 6- Buharlaştırıcı 7- Çıkış kolektörü (boruların bağlandığı)



8- Kızdırıcı 9- Regülatör (ana depo seviyesine göre besi suyu girişinin ayarı için)

La Mont kazanında basınç 10-130 atü, sıcaklık 520 0C, buhar yükü 10 – 200 ton/h kadardır.

Schimidt Kazanı Çift devreli kazandır. Yüksek basınçlı buhar yardımı ile endirekt olarak daha alçak basınçlı buhar elde edilmesini sağlarlar. Birinci devre kapalı devre olup, suyu değişmez. Dolayısıyla kazan taşı bağlaması ve boru patlaması olmaz. Kapalı devrenin iki ısıtma yüzeyi olup, biri ocakta bulunur ve ocak tarafından ısıtılır. Oluşan yüksek basınçlı buhar ana depo içinde bulunan ikinci ısıtma yüzeyine gider. Serpantinlerden oluşan bu ısıtma yüzeyi ana depo içindeki suyu buharlaştırır.

Şekil 4.11. Schimidt kazanı

İkinci devre kullanma devresidir. Besi pompasının gönderdiği su önce bir ekonomizörden geçerek ana depoya gelir ve orada birinci devre buharı tarafından buharlaştırılır. Meydana gelen doymuş buhar kızdırıcıya ve oradan türbine gider.

Schimidt kazanı emniyetli çalışır ve az yer tutar. Suyun aşırı temizlenmesine gerek yoktur. Su bir çok kez kullanılabilir. Yüksek basınçla çalışır. Velox Kazanı Basınçlı yanmalı kazandır. Ağır sıvı yağ ve gaz ile çalışır. Asıl buharlaştırıcı dik bir silindir şeklinde olup, silindirin çevresini teşkil eden yaklaşık 150 mm’lik su borularının içine yerleştirilmiş küçük çaplı (40 mm) duman borularından meydana gelir. Yanma yüksek basınçta olur. Hava ocağa genel olarak 2,5 Kp/cm2 mutlak basınçta gönderilir. Basınçlı yanma sonunda genişleyen duman gazları büyük bir hızla (250 m/s) duman borularından geçerek ısı transfer katsayısının yükselmesine bağlı olarak şiddetli bir buharlaşma sağlarlar. Buharla beraber su da sürüklenmiş olacağından, buhar önce buhar-su ayırıcısına gider. Bu ayırıcının alt kısmında toplanan su bir pompa ile çekilerek besi suyu ile birlikte tekrar kazana gönderilir.

Dumanlar buharlaştırıcıdan çıktıktan sonra sırasıyla kızdırıcıya, gaz türbinine, ekonomizöre ve bacaya gider. Gaz türbini yanma için gerekli basınçlı havayı sağlayan santrifüj kompresörü çalıştırır.



Velox kazanı çok az yer tutar, hafiftir, çabuk harekete girer (3-7 dk.), verimi yüksektir.

Kömürle iyi çalışmaması, ilk harekette kullanılan motor ve iyi tasfiye edilmiş suyun kullanılması gereği dezavantajlarıdır. Kayıp Isı Kazanları: Kayıp ısı kazanları büyük güçler, yüksek basınç ve sıcaklık sağlamazlar. Fakat, kaybolacak önemli ısı miktarlarından yararlanmayı sağladıkları için ekonomik bakımdan çok önemlidirler. Günümüzde enerji ihtiyacının yoğunluğu bu kazanların gelişmesini ve kullanımını önemli hale getirmiştir. Kayıp ısı kazanları radyasyondan faydalandıklarından ve gelen dumanlar fazla sıcak olmadıklarından buhar miktarları düşüktür (10-20 Kg/m2h). Buharlaşmanın hızlandırılması için buhar hızı cebri çekimle artırılmalıdır.

Kayıp ısı kazanı olarak HRT tipi duman borulu kazan, I tipi su borulu kazan, La Mont veya Sulzer kazanları kullanılabilir.

Gaz türbinlerinin veya diesel motorlarının eksoz gazları ve çöp yakma fırınlarından çıkan dumanlar en çok kullanılan ısı kaynaklarıdır.

Elektrikli Kazanlar: Elektrikli kazanlarda buharlaşma ısısı yakıtlar yerine elektrikle sağlanmaktadır. Bu kazanlar daha çok elektrik enerjisinin ucuz olduğu bölgelerde veya akümülasyonlu olarak enerjisini kendi temin eden büyük fabrikalarda düşük güç saatlerinde kullanılır. En büyük avantajı temizlik, bacaya ihtiyaç olmaması, ayar kolaylığı ve rejime erken girmesidir. Ancak ekonomik olarak durumu değerlendirilmelidir.

28.7. BUHAR KAZANLARI YARDIMCI ELEMANLARI Buhar kazanlarında verimi artırmak, emniyet ve otomatik kontrolü sağlamak için çeşitli yardımcı elemanlar kullanılır. Buhar kazanları yardımcı elemanları aşağıda sıralanmıştır.

1- Buhar kızdırıcıları 2- Su ön ısıtıcıları 3- Hava ısıtıcıları 4- Baca 5- Besleme cihazları (çek valf, pompa, sürgü, vb.) 6- Ölçme cihazları

a) Sıcaklık ölçme cihazları (termometre, termoeleman, vb.) b) Basınç ölçme cihazları (manometre, barometre, vakummetre) c) Debi ölçme cihazları (anemometre, sukbe, lüle, türbinli ve manyetik debi ölçer)

7- Baca gazı temizleme cihazları 8- Otomatik kontrol cihazları (brülörlerin açılıp kapanması, kazan ve seviye kontrolü,

vb.) 9- Yakma cihazları (brülör, ızgara) 10- Duman kanalları 11- Kül ve cüruf uzaklaştırma elemanları

Buhar kızdırıcıları: Kazandan çıkan buhar kızdırılmak istenirse buharın geçeceği eşanjör henüz sıcak dumanların (350-400 0C) geçtiği kanal içerisine yerleştirilir. Kızdırıcılar, yerleştirilecekleri yerin durumuna göre düz veya kangal borulu olabilir. Kızgın buharın sıcaklığı duman miktarı değiştirilerek veya kızgın buhar soğutularak ayarlanabilir.



Su ön ısıtıcıları: Sıcak duman gazlarının ısısından tekrar yararlanmak ve kazana sıcak su göndererek verimi artırmak maksadıyla besleme suyu kazana gönderilmeden önce ön ısıtıcıdan (ekonomizör) geçirilerek 120 0C’ye kadar ısıtılabilir. Duman gazlarının 300 0C’nin üzerinde sıcaklığa sahip olduğu kanallarda kullanılabilir. Besleme suyunun ısıtılmasında türbinlerin ara buharını kullanarak ön ısıtma sağlayan ısıtıcılara hiter denilmektedir. Hiterler kazan yerine türbinlerin genel verimini artırırlar. Hava ısıtıcıları: Hava ısıtıcı, su ön ısıtıcılarının kullanılmadığı durumda, duman gazlarından aldıkları ısı ile ocağa sıcak hava göndererek yanmayı kolaylaştırır. Yakma havası bu şekilde 250-300 0C’ye kadar ısıtılır. Duman gazlarının düşük olması halinde yakma havası alçak basınçlı türbin buharı ile ısıtılır. Buhar kapasitesi 10 ton/h üzerinde olan kazanlarda hava ısıtıcılarının kullanılması gerekir. Hava ısıtıcıları sürekli veya kesikli çalışabilirler.

Baca: Duman gazlarının hareketi baca ile sağlanır. Baca içerisinde duman gazının özgül ağırlığı dışarıdaki havanın özgül ağırlığından daha düşüktür. Bu nedenle soğuk hava ızgaranın altından sürekli girer ve ısınarak yükselir. Baca yükseldikçe çekme artar. Ancak, bacanın yükselmesi aynı zamanda baca ısı kaybını artırdığından baca içindeki ortalama sıcaklık ve buna başlı olarak çekme azalır. Buna göre, belli bir yükseklikten sonra bacanın çekmesi hemen hemen sabir kalır ve bacayı yükseltmenin çekme bakımından bir faydası olmaz. Doğal çekişli bacalar en fazla 60 -70 m olabilir. Yüksek bacaların kullanılmaması veya amaca uygun olmaması halinde suni çekmeli bacalar kullanılır. Bu maksatla emme veya üflemeli çekme tesiriyle havanın hareket ettirilmesi için vantilatörler kullanılır. Bacalar tuğla, betonarme veya sactan yapılabilir. Betonarme bacaların içten ateş tuğlası ile korunması gerekir. Sac bacalarda ısı kaybı ve korozyon etkisi fazladır. Fakat ekonomik olan bu bacalar 20 m yüksekliğe kadar uygulanabilirler.

Besleme cihazları: Çek valf, pompa, sürgü gibi elemanlar besleme cihazları olarak görev yaparlar. Kazanlardan buhar alındıkça eksilen suyun yerine su çek valflerden geçerek gelir. Su verilirken suyun basıncı kazan buhar basıncından düşükse çek valf kapanarak kazandaki suyun geri dönüşünü engeller. Bu özelliği ile tek yönlü valf olarak görev yapmaktadır. Buhar stop valfi veya sürgü akışkanın geçtiği yolu istenildiği zaman açıp kapamada kullanılır. Ölçme cihazları: Buhar kazanlarının verimli bir şekilde çalışabilmesi için sıcaklık, basınç ve debi parametrelerinin sürekli olarak ölçülüp kontrol altında tutulması gerekir. Bu maksatla sıcaklık termometre, termoeleman, basınç manometre, barometre, vakummetre ve debi anemometre, sukbe, lüle, manyetik debi ölçer ve türbinli debi ölçer ile ölçülür.

Baca gazı temizleme cihazları: Dumanlarla beraber sürüklenen tozların ve diğer zararlı kimyasal maddelerin çevre kirliliğine yol açılmadan temizlenmesi gerekir. Bu amaçla statik, dinamik ve sulu ayırma yöntemleri uygulanmaktadır. Statik yöntemde duman gazları daha geniş kanallardan (dinlendirme odası) daha yavaş geçirilerek tozların çökeltilmesi sağlanır. Sulu sistemde duman gazları su perdesinde geçirilerek tozların ayrırılması esasına dayanmaktadır. En yaygın kullanılan dinamik ayırıcılardır. Bu amaçla siklonlardan yararlanılabileceği gibi ani kesit büyütülmesi ile hızın düşürülmesi esasına dayanır. Elektrostatik toz alıcılar duman gazlarının tozlarını % 95 oranında alabildiklerinden çoğu zaman tek başlarına kullanılırlar. Bununla birlikte, duman gazlarının daha fazla temizlenmesi istendiğinde siklonlarla kullanılması daha iyi sonuç vermektedir.

Otomatik kontrol cihazları: Kazanın devreye girip çıkması, buhar talebine göre otomatik olarak ayarlanabilmelidir. Bunun için öncelikle kazandaki suyun ve brülörün otomatik kontrolü sağlanmalıdır. Kazandaki su seviyesi seviye gsötergesi, sıcaklık termostat vasıtasıyla izlenir.



Yakma cihazları: Yakma cihazları brülör, ızgaradır. Izgaralar, elle yüklemeli veya mekanik yüklemeli olabilir. Bu özellikleriyle ızgaraların otomatik kontrolü zordur. Brülörlerde ise otomatik olarak istenen düzeyde yanma sağlanabilir.

Duman kanalları: Ocak boşluğundan itibaren duman kanalları başlar. Bu kanalların kesiti duman gazlarının hızı yaklaşık 3-4 m/s olacak şekilde ayarlanır. Kanal içerisinde duman gazlarının ilerlemesi ile soğuma olacağından, kanallar bacaya doğru gittikçe daraltılır. Kül ve cüruf uzaklaştırma elemanları: Özellikle katı yakıtlı ocaklar için önem taşırlar. Kül ve cüruf elle yüklemeli ocaklarda ateşçi tarafından küllüğe boşaltılarak temizlenmesi gerekir. Mekanik ızgaralı ocaklarda kül ve cüruf küllüğe düştüğü için ek bir temizleme ihtiyacı göstermezler.

28.8. BUHAR KAZANLARI ISIL HESAPLARI Buhar kazanları 0,1 MN/m2 basınç üzerinde buhar üretmek üzere imal edilirler. Buhar kazanlarının temel karakteristikleri kapasitesi ve buhar parametreleridir.

Yakacaktan alınan ısının yQ bir miktarı buhar içerisinde gizli enerjiye bQ çevrilirken, bir miktarı da çeşitli yollarla kaybolur kQ .

Buhar kazanı ısıl denge denklemi;

kby QQQ (28.8)

Kullanılan yakıtın alt ısıl değeri uH , yakıt miktarı B olmak üzere yakıttan elde edilecek ısı miktarı;

KgKCalxHhKgBQ uy // (28.9)

Buhar kazanından elde edilen su buharı miktarı D , kazana giren suyun entalpisi sh , buhar entalpisi bh olmak üzere buhar ısısı;

KgKCalhhhKgDQ sbb // (28.10)

Kazan verimi;

y

b

QQ

(28.11)

u

sb

BHhhD

(

(28.12)

Buharlaşma katsayısı;

yakıaKgB

buharKgDyakıaKgbuharKgd

/ (28.13)

28.9. YAKACAK OCAKLARI Yakacağın yakılarak ısı enerjisine dönüşmesini sağlayan buhar kazanları ana elemanlarıdır. Ocaklar yakıt cinslerine göre üç gruba ayrılırlar:

1- Katı yakacak ocakları



a) Elle doldurulan düz ızgaralı ocaklar b) Mekanik ızgaralı ocaklar (syokerler) c) Toz kömür ocakları d) Özel ocaklar

2- Sıvı yakacak ocakları 3- Gaz yakacak ocakları

Katı Yakacak Ocakları Katı yakacak ocaklarında ateşçinin ustalığı ön plana çıkmıştır. Yakma veriminin yüksek olması, ızgaradan yeter miktarda havanın geçerek yakıtla iyi karışması, yakıtın ızgara üzerinde üniform bir şekilde ince bir tabaka halinde dağılmış ve ince taneli olmasına bağlıdır. Ateşçinin yükünün hafifletilmesi maksadıyla mekanik ızgaralı ve toz kömür ocakları kullanılmaktadır. Özellikle büyük kazan tesislerinde ayarlama kolaylığı olan bu ocak tipleri tercih edilir. Elle doldurulan düz ızgaralı ocaklarda kömür ocak kapısından kürekle atılır ve ızgara üzerinde homojen bir şekilde yayılması sağlanır. Kömür tabakasının yüksekliği yaklaşık kömür tanesi çapının 10 katı mertebesinde olmalıdır. Ocağa kömür atılırken baca çekmesi durdurularak havanın ocak kapısından girerek yanmakta olan ateşi soğutması ve karbonmonokist (CO) meydana getirmesi önlenmiş olur. Yanma için gerekli hava küllük kapısı uygun aralıkta açık tutularak ayarlanır. Hava fazlalık katsayısının istenen değerlerin üzerinde olması önemli sakıncasıdır.

Kömür doldurulurken ocak kapısı açılmadığından gereksiz hava girişi önlenmiş olur. Büyük ocaklarda bölümler sayesinde ızgara altına hava düzgün bir şekilde yayılarak gireceğinden daha yüksek bir ızgara yükü sağlar. Homojen irilikte kömür kullanılmalıdır. İnce taneli, küllü ve ısıl değeri düşük kömürler için toz kömür ocakları kullanılır. İri taneli kömürlerin toz haline getirilerek toz kömür ocaklarında yakılması da mümkündür. Sıvı Yakacak Ocakları Kömürle çalışan ocakların ızgaraları çıkarılıp sıvı yakacak ocağı elemanları ilave edilerek sıvı yakacak ocağa çevrilebilir.

1- Ana depolar 2- Günlük depo 3- Yakıcılar 4- Depo ısıtma tesisatı 5- Yakacak pompaları 6- Filtreler 7- Sıvı yakacak ve ısıtma boruları 8- Otomatik kontrol tesisatı

Sıvı yakacak ocaklarında ateşleme brülör yardımıyla yapılırken, gerekli yakma havası da bu cihazlarda yakıtla beraber yanma odasına sevkedilir. Gaz Yakacak Ocakları Gaz yakacak ocakları laminer veya türbülanslı olabilirler. Laminer yakıcılar genellikle iç içe iki borudan ibaret olup, iç borudan gaz ve iki boru arasından yakma havası geçer. Türbülanslı yakıcıda hava ve gazın karışması daha iyi olduğundan yanma hızlı olur.



28.10. KAZAN BESLEME SUYU Toprak içinden kaynak halinde çıkan veya yeryüzünde nehirleri ve gölleri oluşturan doğal sular birçok yabancı madde içerirler. Katı veya gaz olabilen bu maddelerin bir kısmı çözünmüş durumda (Na, Ca, Mg tuzları ve gazlar), diğer bir kısmı da katı parçacıklar halinde su içinde bulunur. Miktar ve cinsleri suyun içinde katığı veya üzerinde bulunduğu toprağın yapısına bağlıdır. Herhangi bir hazırlama işlemine tabi tutulmamış doğal suya kaba su denir. Buhar üretiminde kullanılacak suyun gerekli biçimde hasırlanmış, yani içinde buluna yabancı maddelerden yeterince arındırılmış olması gerekir.

Doğrudan kazana verilen kaba su birtakım arızalara yol açar. Çükü su içinde bulunan gazlar kazan malzemesinin korozyona uğramasına, organik maddeler su yüzünde köpük ve kabarmalar meydana gelmesine, tuzlar cidarlarda kazan taşı denen sert bir taşın veya alt kısımda kazan çamurunun meydana gelmesine sebep olur.

Korozyon, kazan ömrünü olumsuz etkilediğinden önlenmelidir. Kazan içinde köpük ve kabarmalar meydana gelmesi kızdırıcının içerisine ıslak buharın sürüklenmesine yol açmaktadır. Kazan alt kısımlarında toplanan çamurlardan, bir miktarının suyla dışarı atılması suretiyle kurtulmak mümkündür. Ancak bu suretle atılan su tesisin su sarfiyatını artırdığı gibi önemli derecede ısı kaybına da neden olur. Kazanlarda en büyük zararı cidara yapışan kazan taşı meydana getirir. Bu madde ile kaplanmış olan cidarlarda ısı iletim katsayısı düşeceğinden üretilen buhar miktarı azalır ve kazan verimi kötüleşir. Isı iletim katsayısı azalan cidar yüksek sıcaklıklara ulaşırken mukavemeti azalır ve yanma tehlikesi gösterir. Muhtelif kazan patlamalarının en büyük nedeni bu durum olabilir.

Kazan içerisinde kazan taşı oluşumunun en önemli nedeni su içerisindeki madensel tuzlardır. Suyun içerisindeki madensel tuzların ölçüsü su sertliği ile ifade edilir. Suyun sertliği suyun içerisinde bulunan (Ca) ve mağnezyum (Mg) tuzları ile ifade edilir. Su sertliğinin ölçülmesi için Alman )(0 d , Fransız f0 ve İngiliz e0 sertlik dereceleri kullanılmaktadır.

sulitreMgOdsulitremgCaCOd

sulitremgCaOd

/19.71

/6.51/0.101

03

0

0

sulitremgCaCOf /0.101 30

sulitremgCaCOe /3.141 30

Toplam sertlik değeri

19.710

0 MgOCaOdH

Kazanlarda kullanılacak suyun hangi sertlikte olması gerektiği imalatçı firma tarafından kullanıcıya bildirilir. Kullanılacak besleme suyu incelenerek sertlik giderici işlemlerin gerekip gerekmediğine karar verilir.



29. ISI POMPASI 29.1.1. TANIM VE SINIFLANDIRMA Isı pompası, düşük sıcaklıktaki bir ısı kaynağından, daha yüksek sıcaklıktaki bir ısı kaynağına ısı geçişinin gerçekleştirildiği termodinamik sistemdir. Termodinamiğin II. kanunundan bilindiği gibi, düşük sıcaklık kaynağından yüksek sıcaklık kaynağına ısı geçişi ancak bir üçüncü enerji kaynağının tatbik edilmesi ile mümkün olabilmektedir. Isı pompaları tek bir cihaz olarak hem ısıtma, hem de soğutma amaçlı kullanılabilirliği, geleneksel yöntemlere göre daha işlevsel oluşu, enerji tüketiminde önemli ölçüde tasarruf sağlaması, kompakt yapıya sahip olması, yüksek kontrol teknolojisine uyum göstermesi ve benzeri avantajlarından ötürü son yıllarda yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Isı pompaları yukarıda da belirtildiği gibi üçüncü enerji kaynağının çeşidine göre ikiye ayrılmaktadır; mekanik enerji ve termal enerji ile çalışan ısı pompaları. Termal enerjili ısı pompaları da absorpsiyonlu ve adsorpsiyonlu olarak iki çeşittir.

Şekil 4.12. Isı pompasının genel çalışma ilkesi

29.2. MEKANİK ISI POMPASI Mekanik tahrikli buhar sıkıştırmalı ısı pompaları ana hatları ile kompresör, genleşme valfı ve iki adet eşanjörden (evaporatör ve kondenser) meydana gelmektedir.

Şekil 4.13. Mekanik tahrikli ısı pompası



İş akışkanı (refrigerant) bu dört parça içinde çevrim yapar. Evaporatörde, çalışma akışkanının sıcaklığı ısı kaynağının sıcaklığının altında tutulur. Böylece evaporatördeki çalışma akışkanının ısı kaynağından ısı alarak buharlaşması sağlanır. Buhar kompresörde yüksek basınca ve sıcaklığa sıkıştırılır. Sıcak buhar kondensere girer ve yoğunlaşarak ısısını dışarı verir. Son olarak yüksek basınçlı çalışma akışkanı genleşme valfında genleştirilerek evaporatör basınç ve sıcaklığına getirilir. Çalışma akışkanı ilk durumuna dönmüş olur ve tekrar evaporatöre girer. Kompresör genellikle elektrik motoru veya bazen de yanmalı motorlar ile çalışır.

29.3. TERMİK ISI POMPALARI 29.3.1. Absorpsiyonlu ısı pompası Absorbsiyonlu sistemlerde çalışma akışkanı, genellikle iki farklı akışkandan (Amonyak-su, LiBr-su vb.) oluşmaktadır. Çalışma akışkanı yüksek basınç ve sıcaklıkta jeneratörde ısıtılmakta buharlaşma sıcaklığı düşük olan akışkan (Amonyak, LiBr...) buharlaştırılarak kondensere aktarılmaktadır. Kondenserde yoğuşan buhar, genleşme ventilinde genleştirilerek evaporatöre aktarılmakta ve burada düşük sıcaklık ve basınçta tekrar buharlaştırılmaktadır. Evaporatörde buharlaşan akışkan (Amonyak, LiBr...) absorberde jeneratörden gelen zayıf uçucu madde çözeltisi (örneğin, amonyakça fakir su çözeltisi) içinde absorplanmaktadır. Elde edilen kuvvetli çözelti ise jeneratöre geri pompalanmakta ve çevrim tamamlanmaktadır. Sistemin verimini arttırmak için jeneratör-absorber ve evaporatör-kondenser arasına ısı değiştirgeçleri kullanılabilir. 29.3.2. Adsorpsiyonlu ısı pompası Adsorpsiyonlu ısı pompası çevrimleri ilk defa Faraday tarafından tanımlanmış (1848); ticari amaçlı soğutucu (veya ısı pompası) teşebbüsü ise 1920'de başlamıştır. Adsorpsiyonlu ısı pompaları enerji kaynaklarının türü ve çevrim süresince gerçekleşen fiziksel olaylar açısından absorpsiyonlu ısı pompaları ile benzerlikler göstermesine rağmen, iki ısı pompası arasında belirgin farklılıklar vardır. Absorpsiyon bir sıvı/gaz akışkanın diğer bir sıvı/katı maddenin içine difüzyonu olarak tanımlanmaktadır. Adsorpsiyon ise bir gazın/sıvının, sıvı/katı haldeki bir başka maddenin yüzeyi ile fiziksel veya kimyasal etkileşme olayıdır. Adsorpsiyonlu ısı pompasının çalışma prensibi tamamen adsorpsiyon olayına dayanmaktadır. Bu sebeple adsorpsiyon kavramının iyi anlaşılması önemlidir.

Yukarıda da belirtildiği gibi gaz veya buhar/sıvı adsorpsiyonu katı veya sıvı haldeki başka bir maddenin yüzeyine kimyasal ya da fiziksel etkileşme sonucunda tutunması olarak tanımlanmaktadır. Gaz fazdaki maddeye adsorbat, tutan katı veya sıvı haldeki maddeye de adsorbent denilmektedir. Adsorpsiyon, tanımından da anlaşıldığı gibi, fiziksel ve kimyasal adsorpsiyon olarak ikiye ayrılmaktadır. Kimyasal adsorpsiyon da adsorbat, adsorbent yüzeyine kimyasal bağ (kovalent bağ) ile tutunur. Kimyasal adsorpsiyon reaksiyonunun en önemli özelliği endotermik ve genellikle tersinmez oluşudur, yani desorpsiyon olayı gerçekleşmez. Burada desorpsiyonu tanımlamak gerekirse desorpsiyon; adsorplanan adsorbatın adsorbentin yüzeyinden uzaklaşma olayıdır. Fiziksel adsorpsiyon ise adsorbatın, adsorbent yüzeyine fiziksel bağlar (Van der Waals, dipol-dipol etkileşmesi gibi) ile tutunmasıdır. Fiziksel adsorpsiyon ortam sıcaklığının artışı ile ters orantılı olarak azalmaktadır ve reaksiyon tersinirdir. Adsorpsiyonlu ısı pompalarında kullanılan adsorbent-adsorbat çiftleri arasında gerçekleşen adsorpsiyon, fiziksel adsorpsiyondur. Fiziksel adsorpsiyon işleminde, adsorbatın adsorplanması sırasında reaksiyonun ekzotermik olması dolayısıyla açığa ısı çıkar. Söz konusu bu ısıya adsorpsiyon ısısı denir. Yaygın olarak bilinen adsorbentlere örnek olarak silika jel, aktif karbon, zeolit gibi maddeleri sayabiliriz. Adsorbsiyonlu ısı pompalarında



sıklıkla kullanılan adsorbatlarda su buharı, metanol ve amonyağı örnek verebiliriz. Adsorbent maddenin fiziksel yapısı adsorpsiyon üzerinde oldukça fazla etkilidir. Zeolitler, ağırlıklarının yaklaşık %30’u kadar gaz adsorplayabilirler.

29.4. ISI POMPASI ELEMANLARI 29.4.1. Kompresör Kompresörler alçak basınçta ve buhar halindeki havayı yoğuşma sıcaklığına daha kolay gelebilmesi için sıkıştıran elemanlardır. Dört tip kompresör vardır;

Pistonlu kompresörler Turbo (santrifüj) kompresörler Vidalı kompresörler Paletli kompresörler

Freon soğutucuların kullanıldığı ısı pompalarında türbo kompresörler kullanılır. 29.4.2. Yoğuşturucular (Kondanserler) Yoğuşturucular, kompresörden kızgın halde iken üzerine basınç uygulandıktan sonra çıkan akışkan buharının yoğunlaştırıldığı yerdir. Burada soğutma işlemini hava ve su yaptığı için yoğunlaştırıcıları hava soğutmalı ve su soğutmalı gruplar olarak ikiye ayırabiliriz. Hava soğutmalı sistemlerde yoğuşturucu kanatlı boru sistemine göre yapılır, dışarıda havayla temas eden borular içerisinde soğutucu akışkan bulunmaktadır ve ısı taşınımı bu sistem aracılığı ile yapılır. Hava taşınım katsayısının küçük olması bu sistemin genellikle daha küçük alanlarda ve küçük soğutma yüklerinde kullanılır. Aksi taktirde çok büyük alanların kullanılması söz konusudur. Bu sisteme en güzel örnek evlerimizde kullandığımız buzdolaplarımız olabilir. Dolabın arkasında açık halde bulunan borulardan geçen akışkan hava ile temasıyla birlikte ısı transferini gerçekleştirir.

Su soğutmalı sistemlerde ise kullanılabilir su varsa ve elektrik enerjisinden tasarruf yapmak isteniyorsa su soğutmalı sistem en kullanışlı hale geçer. Bütün bu soğutma sistemindeki suyun dışarıya nakil edilmesi büyük masraf ve atık sistem yapılmasında sorunlar çıkarabilir. Bu yüzden su kuleleri kurularak suyun devridaim işlemi yapılması ve suyun tekrar kullanılmasına başvurulmuştur. 29.4.3. Buharlaştırıcılar (Evporatörler) Bir soğutma sisteminde buharlaştırıcı, doymuş sıvı-buhar karışımı olarak giren soğutucu akışkanı en az doymuş buhar veya kızgın buhar olarak çıkmasını etraftan ısı çekerek sağlayan bir ısı değiştiricisidir. Soğutucu akışkanın buharlaşarak, soğutulmak istenen ortamdan ısının çekilmesini sağlayan elemanlardır. İklimlendirme ve soğutma sistemlerinde genellikle soğutulan ortama yerleştirilir. Soğutucu akışkan buharlaşma basıncında olduğu için soğutulmak istenen ortamdan ısı çekerek buharlaşır ve soğutma elde edilir. Buharlaştırıcı bir ısı değiştiricisi olduğundan ısıl hesapları ısı değişitirici prensiplerine göre yapılır. Soğutucu akışkanın beslenmesine, çalışma şartlarına, soğutulmak istenen sıvı veya havanın sirkülasyon yöntemine, soğutucu akışkanın kontrol tipine ve uygulamaya göre çok değişik konstrüksiyon ve boyutlarda buharlaştırıcı çeşidi mevcuttur.

Çıplak borulu buharlaştırıcılar Levhalı tip buharlaştırıcılar Kanatçıklı buharlaştırıcılar



Lamelli-serpantinli buharlaştırıcılar Gövde borulu buharlaştırıcılar Daldırmalı tip buharlaştırıcılar

29.4.4. Genleşme Valfı Kısılma vanaları soğutucu akışkanın basıncını arzu edilen buharlaştırıcı basıncına düşürmeye yarayan elemandır. Endüstriyel ve ticari iklimlendirme ve soğutma alanında kullanılır. Genişleme işlemi yaklaşık sabit entalpide gerçekleşir. Basınç düşümü ile düşük sıcaklıklara düşülür. Genişleme valfleri basınç düşürücü elemanlardır. Genleşme valflerinden verimli bir şekilde faydalanabilmek için, sistem yabancı maddelerden, aşırı nemden ve korozyondan korunmalıdır. Valfi bu gibi etkilerden korumak için sisteme pislik tutucu, filtre ve kurutucu eklenmelidir.

Genleşme valfiçeşitleri:

Otomatik genleşme valfi Termostatik genleşme valfi Kılcal borulu genleşme valfi Şamandıralı genleşme valfi Elektronik genleşme valfi

29.5. YARDIMCI KONROL ELEMANLARI Sistemin düzenli ve güvenli olarak çalışması için ana elamanlar dışında kullanılan elamanlardır. Sistem ve çalışma durumuna göre yardımcı elamanlar kullanılır veya kullanılmazlar. 29.5.1. Manometre Soğutmacılıkta kullanılan manometreler çoğunlukla “yüksek basınç tarafı ” (0 atm ile 20 atm arası taksimatlı), kompresörden sonra ve “alçak basınç tarafı” (760 mmHg vakum ile 10 atm), kompresörden önce olarak iki adet kullanılır. 29.5.2. Termometre Cıvalı, alkollü termometreler en ucuz ve basit sıcaklık ölçü cihazlarıdır. Kompresörden önce ve sonra olmak üzere iki adet kullanılır. Günümüzde dijital göstergeli termometreler kullanılmaktadır. 29.5.3. Alçak ve Yüksek Basınç Preosastatı Soğutma sistemindeki alçak basınç (emme) hattındaki ve yüksek basınç (basma) hattındaki basınçları çalışma sırasında sürekli kontrol eder, belirlenen alçak ve yüksek basınç değerlerinin dışına çıkılmasına engel olmak için kompresörü durdurur.

Kompresörün emme ve basma tarafındaki alçak ve yüksek basınçların, istenilen alt ve üst sınırların dışına çıkmasını önleyerek daima emniyet sınırları içinde kalmasını temin eder. Normal çalışma esnasında kontaklar kapalıdır ve akım geçer. İmalatçı firma tarafından ayarlanmış olan alt ve üst basınç sınırları dışına çıkıldığı zaman, alçak-yüksek basınç presostatı, kompresör Elektrik motorunu durdurur. Alçak ve yüksek basınç presotatları beraber veya ayrı ayrı uygulanabilirler.



29.5.4. Diferansiyel Yağ Basıncı Preosastatı Kompresör yağlama yağı basıncını kontrol eder. Kompresörde gerekli yağ basıncı olmadığında, belli bir sure sonra (90 saniye) kompresör motorunu durdurur. Yağ sarjı ve ilgili diğer bakımlar yapıldıktan sonra, reset kontağına basılıp normal çalışma düzenine geçilir. 29.5.5. Yağ Ayırıcı Yağ ayırıcının görevi sistemde dolaşmakta olan yağ miktarını azaltmak ve dolayısıyla sistemin verimini artırmaktır. Yağ ayırıcıların genel kullanım amacı yağlı deşarj gazlarını ayırmak ve Yağın kompresör karterine düzenli ve doğru bir şekilde geri dönüşümünü sağlamak. Bununla birlikte yüksek bir yağ sıcaklığı oluşturup soğutucu akışkan gaz migrasyonunu önlemek ve yağ içindeki soğutucu akışkanın ayrılması ve gazın alınmasını sağlama amaçlı kullanılmaktadır. Yağ ayırıcının kullanılmasında karşılaşılan en önemli sorun; kompresörün durduğu zaman süreci içerisinde, yağ arıcıda yoğuşarak, kopmresör karterine sıvı halde giren soğutucu akışkanın, kompresörün tekrar ilk çalışmaya başlaması sırasında sıvı basması, sıvı taşıması ile olaylara neden olabilmesidir. 29.5.6. Sıvı Tankı Kondenserden sıvı haline gelmiş soğutucu akışkanı tahliye etmek, kondenseri rahatlatmak, bakım ve onarım durumunda sıvıya depo görevi gören tanktır. Kondenserden sonra yer alır ve tüm sıvıyı (soğutucu akışkanı) alacak büyüklüktedir. Likit tankları sistemde meydana gelen dalgalanmaların karşılanmasında, genel anlamda sistemin yüksek basınç tarafında, sıvı ile sıcak gaz arasında bir yastık/tampon vazifesi görmek, buharlaştırıcıya sıcak gazın gitmesini önlemek maksadıyla kullanılır bununla birlikte sistem içerisindeki likit'in dinlenmesini sağlamaktadır 29.5.7. Kurutucu Filtre Montaj sırasında soğutucu akışkan devrelerinde kalan nemin, alçak sıcaklıklarda buzlaşarak doğuracağı tıkanıklıkları ve korozyon etkisini önlemek amacıyla sıvı devresi üzerine konulur. Kurutucuların, ayrıca soğutucu akışkan devresi üzerindeki yabancı maddeleri süzme (filtraj), özelliği de vardır. Sistemin içinde sadece kuru ve temiz soğutucu akışkan ile kuru ve temiz yağ dolaşmalıdır. Akışkanın içine gerek sisteme doldurmadan önce ve gerekse sistemin diğer elemanlarından bir miktar su karışabilir. Bu su kılcal borunun buharlaştırıcıya giriş yerinde donarak sistemi tıkar ve soğutmayı önler. İçindeki toz ve küçük parçacıklar da tıkama yapabilirler. Sistem içine su ve tozların girmesini önlemek hemen hemen mümkün değildir. Bunlardan başka soğutucu akışkan içinde bazı asitler de bulunabilir. Kondenser çıkışına konulan kurutucu ve süzgecin (drayer ve süzgeç) görevi su ve asitleri emerek tutmak küçük katı maddeleri de (toz vs.) süzmektir. Kurutucu ve süzgeç (drayer ve süzgeç) şu kısımlardan ibarettir:

1) Bakır borudan gövde, kondenser içindeki basıncı mukaviim olarak yapılmıştır. Her iki ucunda boruların girebileceği delikler vardır.

2) Ufak katı maddeleri tutabilecek ince tülbent delikli tel boruya doğru gelecek şekilde takılır.

3) Nem emici madde özel surette yapılmış olan madde 4 – 5 mm emme özelliğinden başka soğutucu akışkan içinde bulunabilecek asitleri de emerek tutma özelliği de vardır.



29.5.8. Gözetleme Camı Büyük sistemlerde bulunur. Kondenser çıkışında ve filtreden hemen sonra konur. Soğutucu akışkanın doymuş sıvı olup olmadığını gözetlemek ve sıvı seviyesini görmek için kullanılır. Sistemdeki nem hakkında da bilgi verir. Soğumanın akis statüsünü gözlemleyebilmek ve soğutma sisteminin nem içeriğini kontrol edebilmek amacıyla hazırlanmıştır. Kondenserin görevini yapıp yapmadığı kontrol edilir 29.5.9. Çek Valf Sıvının veya gazın yalnızca tek bir yönde akmasını sağlamak için tasarlanmıştır. Çek valf, normal yöndeki akış sırasında valfin giriş ve çıkış ağızları arasında meydana gelen basınç farkı ile açılır. Bu basınç azaldığında veya çıkış tarafındaki giriş tarafına nazaran arttığında kapanır. 29.5.10. Selenoid Valfler Elektrik akımıyla kumanda edilen bir açma - kapama valfidir. Tesisin fonksiyonuna veya çalışma amacına göre soğutucu akışkan sıvı veya gaz devreleri üzerine monte edilir ve termostat veya presostat tan alacağı ikaza göre sıvı veya gaz devresini açar veyahut kapatır. Genellikle elektrik akımı kesildiği zaman solenoid valf kapalıdır. Genişleme vanasından önce kullanılır. Kompresöre bağlıdır. Kompresör durduğunda kapanarak akışı engeller. 29.5.11. İşletme Termostatı Soğutulacak hacim, soğutulacak akışkan veya buharlaştırıcı gibi kısımların sıcaklıklarının belirli değerler arasında kalmasını sağlayan kontrol cihazlarıdır. Tesisin değişen soğutma yükü ihtiyacını, solenoid valfe ikaz vererek soğutucu; ısıl gücünü ayarlar. «on-off» tipi olan termostatlar su veya salamura soğutucularında giriş devresi üzerine monte edilir, hava soğutucularında ise (oda termostatı) soğuk odanın uygun bir yerine yerleştirilir. Termik genişleme valfında olduğu gibi termostatın hassa olan ucu (kuyruk) soğutma devresinin sıcaklığı kontrol edilecek kısmına tespit edilir. Ayar edilen sıcaklığa göre elektrik devresi açılıp kapanarak kompresörü tahrik eden elektrik motoruna veya magnetik valfa kumanda edilir. Termostat esas olarak hassas uç, kapiler boru ve esnek bükümlü borudan meydana gelmiştir. İstenen sıcaklık ayarına göre bir kutuplu değişken kontak üzerinden elektrik devreye kumanda yapılır. Hassas uçta sıcaklık yükselmesi ile kapiler boru ve esnek bükümlü boru üzerinden ona pim yay ile denge oluncaya kadar yukarıya hareket eder. 29.5.12. Akümülatör Kompresörden önce konur, kompresöre sıvı kaçışını engeller. 29.5.13. Basınç Düşürücü Vanalar Basınç regülatörleri olup basıncı dengelemeye yararlar. 29.5.14. Basınç Regülatörleri Buharlaştırıcı basınç regülatörü, buharlaştırıcı çıkışında, yoğuşturucu basınç regülatörü kondenserden sonra sıvı hattı üzerine konur. 29.5.15. Isı Eşanjörleri Aşırı kızdırma ve aşırı soğutma yaparak sistem verimi artılırılır.



29.5.16. Susturucular Susturucular kompresörün basma hattındaki ses ve titreşimi engellemek için tasarlanmıştır. Ürün içerisinde bulunan delikli odacıklar sayesinde, pistonlu kompresörlerden kaynaklı oluşan sesler, odacıklar içerisinde çarpışmalarla birlikte minimum seviyeye düşmektedir. 29.5.17. Dört Yollu Vana Isı pompalarında akış yönünü değiştirebilen elemanlardır. Isıtma konumundan soğutma konumuna veya tersine geçiş yaptırır. Split klimaların hepsinde vardır.

29.6. ISI POMPASI SİSTEMLERİ Kullanılan ısı kaynağına göre çeşitli ısı pompası sistemleri tasarlanmaktadır. 29.6.1. Hava / Su Isı Pompası Sistemleri Hava, doğada bulunması en kolay ısı kaynağıdır. Ancak hava sıcaklığı yıl boyunca diğer ısı kaynaklarına göre çok büyük değişim gösterir. Isı kaynağı ile ısı taşıyıcı arasındaki sıcaklık farkı ne kadar fazla olursa sistem verimi o kadar düşük olur. Bu nedenle hava ısı pompalarının verimliliği yıl boyunca değişkenlik gösterir. Örnek olarak Şekil 2.5’te hava / su ısı pompalı sistem gösterilmiştir.

Şekil 4.14. Hava / su ısı pompası sistemine örnek 29.6.2. Yeraltı Suyu Isı Pompası Sistemleri Yeraltında bulunan su güneşten gelen enerjinin saklanması için iyi bir sistem görevi görmektedir. Yeraltındaki su kışın +8 ile +12°C değerleri arasında olması performans katsayısı olarak oldukça avantajlıdır.

Şekil 4.15. Yer altı suyu ısı pompası sistemine örnek



Yeraltı sularının avantajlı olmasının yanında her yerde bulunabilmeleri kullanım alanlarının kısıtlanmasına neden olmaktadır. Bunun için en verimli olma şekli 30m civarı derinlik ve akarsu şeklinde olmasıdır. Böylece kaynaktan daha uzun zaman ve daha verimli bir şekilde yararlanılır. Bu yeraltı suyunun yeryüzüne çıkarma işlemini dalgıç pompaları yapmaktadır; derinlik arttıkça da daha güçlü pompalara ihtiyaç duyulur. 29.6.3. Toprak Kaynaklı Isı Pompası Sistemleri Güneşten gelen enerjinin en iyi depolanma şekillerinden birisi topraktır. Toprak dış ortam şartlarına göre her zaman daha elverişlidir. Yani kışın dış ortam sıcaklığından daha sıcak, yazın dış ortam sıcaklığından daha soğuktur. Toprak kaynaklı sistem diğer sistemlere göre kullanılabilirliliği çok daha fazladır çünkü kolay bulunabilir. Sistem örnek olarak Şekil 2.7’de verilmiştir. Toprakta bulunan ısıyı iki faklı sistem aracılığı ile çekebiliriz. Bunlar; yatay sistemler ve dikey sistemlerdir.

Şekil 4.16. Toprak kaynaklı ısı pompası sistemine örnek 29.6.3.1. Yatay Sistem Bu uygulama toprağın 1-1.5 m derinliğinden boruların döşenmesiyle ısının çekilmesidir. Dikkat edilmesi gereken hususlar, arazinin üstüne bitki ekilmemesi, yağmur sularının sızıntısı engellenmesi ( toprağın üstüne beton dökmek). Sistemin nasıl bir görüntüye sahip olduğu Şekil2.8’de gösterilmiştir.

Şekil 4.17. Yatay toprak kaynaklı ısı pompası 29.6.3.2. Dikey sistem Yeterli toprak alanının sağlanmaması durumunda yatak uygulama sistemine geçilmektedir. Bir sondaj tertibatıyla suyun belirli derinliklerinden yararlanılır. Sistem Şekil 2.9’da verilmiştir.



Şekil 4.18. Dikey toprak kaynaklı ısı pompası Tablo 2.1’de su kaynaklı, yer altı su kaynaklı ve toprak kaynaklı ısı pompalarının birkaç önemli özellikleri bakımından karşılaştırılması yapılmaktadır. Tablo 4.1 Minimum ticari ekipman kapasitelendirme standardı (Ashrae, 1989)

29.7. TERMODİNAMİK ÇEVRİM

Şekil 4.19. Basit Rankine çevrimi ve ısı pompası şeması



1-2: kompresörde, izentropik sıkıştırma

2-3: yoğuşturucuda, sabit basınçta dışarıya ısı verilmesi 3-4: genleşme valfında, sabit entalpide genişleme

4-1: buharlaştırıcıda, sabit basınçta dışarıdan ısı alınması Kompresör sıkıştırma ısısı

Q = m (h − h ) (4.27) Kondenser toğuşturma kapasitesi

Q = m h − h , (4.28)

Soğutma yükü

Q = m (h − h ) (4.29) Şekil 2.10’da çevrimin akışkan sıvısı ısı kaynağından düşük basınç ve sıcaklıkta ısı alır kompresör ile basıncı yükselir. Kompresörden yüksek basınç ve sıcaklıkta çıkan akışkan yoğunlaştırıcıya gelir burada ısısını verdikten sonra genleşme valfinden tekrar buharlaştırıcıya dönerek burada basınç eşitlenir ve çevrim tamamlanır.

Gerçek çevrim ile teorik çevrim arasında farklılıklar vardır. Bunlar teorik çevrimde kayıpların alınmaması örneğin; basınç kayıpları, sürtünmeden dolayı meydana gelen kayıplar, mekanik sürtünmeler, sıkıştırma işleminde meydana gelen kayıplar v.b etkenler sistemin performansında düşüşlere neden olur.

Buharlaştırıcı çıkışında işlemin tam olarak yapılması ve kompresöre sıvı girmesinin engellenmesi gereklidir. Çünkü kompresöre sıvı girişi olursa sistemde bozulmalar meydana gelir ve hasar görür. Ancak bu işlem yapılırken de dikkat edilmesi gereken bir hususta buharlaştırmanın etki katsayısını düşürmesi bu yüzden kızdırma işlemi düşük tutulmalıdır.

Buharlaştırıcı ve yoğunlaştırıcıda soğutucu akışkanın hareketi esnasında sürtünmelerden dolayı kayıplar oluşur.

Soğutucu akışkanı taşıyan gaz şebekesindeki basınç düşmeleri ve düşey yükselmelerde statik basınç farkları oluşur.

29.8. SOĞUTUCU AKIŞKANLAR Buhar sıkıştırma çevrimi esasına göre çalışan soğutma sistemlerinde, ısının taşınması görevini yapan ara maddelere soğutucu akışkan veya kısaltılmış şekliyle soğutkan adı verilmektedir.

Soğutucu akışkanlar, soğutma, iklimlendirme ve ısı pompaları sistemlerinin en önemli temel akışkanlarıdırlar. Genellikle bu akışkanlar, buharlaşma ve yoğuşma faz değişimi işlemleri yardımıyla, bir ortamdan (soğutma yapılan bir odadan) çektikleri ısıyı, diğer bir ortama (dış çevreye) atarlar. Bu faz değişimleri, mekanik buhar sıkıştırmalı ve absorbsiyonlu soğutma sistemlerinde görülürken, hava gibi bir akışkan kullanan gaz soğutma çevrimlerinde görülmez.

Soğutucu akışkanların, yukarıda belirtilen görevleri ekonomik ve güvenilir bir şekilde yerine getirebilmesi yani bir soğutma sisteminin verimli ve emniyetli çalışabilmesi için bazı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip olmaları gerekir. Bu özellikler, uygulama ve çalışma şartlarının durumuna göre değişebileceği gibi bu özelliklerin hepsini yerine getirmeleri her zaman mümkün olmayabilmektedir..



Genel olarak bir soğutucu akışkanda aranması gereken özellikler şunlardır:

Az bir enerji (güç) sarfı ile daha çok soğutma elde edilebilmelidir. Soğutucu akışkanın buharlaşma ısısı yüksek olmalıdır. Evaparatörde basınç mümkün olduğu kadar yüksek olmalıdır. Yoğuşma (kondanser) basıncı düşük olmalıdır. Viskotesi düşük ve yüzey gerilimi (kılcallığı) az olmalıdır. Emniyetli ve güvenilir olmalıdır, taşıma, depolama, yükleme kolay

gerçekleştirilebilmelidir. Soğutma devresinde bulunmaması gereken rutubet (su) ile bulunması halinde bile çok

zararlı reaksiyonlar meydana getirmemelidir. Sistemden kaçması halinde, bilhassa yiyecek maddeleri üzerinde zararlı etki

yapmamalıdır. Sistemden kaçarak havaya karışması halinde civardaki insanlara ve diğer canlılara

zarar vermemelidir. Havaya karıştığında yanıcı veya patlayıcı bir ortam meydana getirmemelidir. Çalışma şartlarındaki basınç ve sıcaklıkların en uç sınırlarında dahi ayrışıp

çözülmemeli, bütün özelliklerini muhafaza etmelidir. Elektriksel özellikleri (bilhassa hermetik tip kompresörler için) uygun olmalıdır. Temini kolay ve fiyatı düşük olmalıdır. Kritik noktası ve kaynama sıcaklığı, kullanılacağı soğutma sistemine uygun olmalı,

ısıl iletkenliği yüksek, molar ısınma ısısı ise düşük olmalıdır.

Bu özelliklerin hepsini birden her şart altında yerine getirebilen üniversal bir soğutkan madde halen mevcut değildir. Uygulamadaki şartlara göre bunların bir kısmı aranmayabilir

Birçok soğutma tekniği uygulamasında ısı, ikinci bir soğutucu akışkanla taşınabilir. Herhangi bir sıvı olabilen bu ikinci akışkan esas soğutucu akışkan ile soğutulur ve hal değişimi olmadan ısı geçişini gerçekleştirebilir. Bu tip sıvılar, ısı transferi akışkanları, salamuralar veya ikincil soğutucu akışkanlar olarak adlandırılırlar.

Soğutucu akışkanların çalışma sıcaklık değerleri; R -12 Düşük ve Orta sıcaklık (max. 80°C) R - 114 Yüksek sıcaklık (max. 120°C) R-500 Orta sıcaklık (max. 80 °C) R-502 Düşük - orta sıcaklık (max. 55°C ) R - 22 Düşük sıcaklık ısı pompaları (max. 55°C) olarak verilir.

Kimyasal stabilizesine ve içerdiği klorin miktarına bağlı olarak CFC'ler (kloroflorokarbon) çevreye zararlıdır ve CFC'ler yasaklı akışkanlar grubuna dâhildirler. Yüksek ozon tüketmekteler. Bundan dolayı üretimi ve kullanımı yasaktır. Yalnızca eskiyen sistemlerdeki gazların temizlenmesiyle elde edilebilmektedir. Bu grubun kapsadığı akışkanlar R - 11, R - 12, R - 113, R - 114, R - 115, R - 500, R - 1150, R - 13B1’dir.



30. EKLER EK 1. MÜHENDİSLİKTE KULLANILAN BİRİMLER Bir fiziksel büyüklük, sayısal değeri ile birimin çarpımından meydana gelir. Buna göre fiziksel büyüklüğü matematiksel olarak aşağıdaki gibi ifade edilir.

FİZİKSEL BÜYÜKLÜK = SAYISAL DEĞER x BİRİM Bu eşitlik, sayısal değerin yanına kesinlikle birimin yazılmasının gerektiğini göstermektedir. Aksi halde, birim hatası ile sayısal değerlerdeki hatalardan daha büyük hatalara yol açılabilir. Örneğin, bir milin çapı “d = 20” olarak ifade edilmişse ve gerçekte “d = 20 mm” ise; bunun 20 cm kabul edilmesi halinde 10 kat, 20 m kabul edilmesi halinde 1000 kat hata yapılmış olacaktır. Ek Tablo 1. Temel birimler Fiziksel büyüklük Sembol Birimi Kısaltma Uzunluk L Metre m Kütler m Kilogram kg Zaman t Saniye s Sıcaklık T Kelvin K0 Elektrik akımı I Amper A Ek Tablo 2. Bileşik birimler Fiziksel büyüklük Formülü Birimi Alan 2LA

2m

Hacim 3LV 3m Hız tLc / sm / İvme tca / sm / Kuvvet maF Nskgm 2/ Ağırlık mgG Nskgm 2/ Basınç AFp / PamN 2/ İş-enerji FLW JNm Güç tWN / WsJ / Ek Tablo 3. Birimlerin katları Birimlerin üst katları Birimlerin ast katları

1210 Tera T 110 Desi d 910 Giga G 210 Santi c 610 Mega M 310 Mili m 310 Kilo k 610 Mikro 210 Hekto h 910 Nano n

10 Daka Da 1210 Piko p



Ek Tablo 4. Kuvvet birimleri Birim N kp dyn 1 N 1

210,0 510

1 kp 81,9 1 51081,9 x 1 dyn 510 61002,1 x 1

2/11 sKgmN

Ek Tablo 5. Basınç birimleri Birim 2/ mN Bar 2/ cmkp mmHg atm

2/ mN 1 510 51002,1 x 51050,7 x 610867,9 x Bar 510 1 02,1 750 9867,0

2/ cmkp 41081,9 x 981,0 1 5,735 mmHg 36,133 31033,1 x 31036,1 x 1 310316,1 x atm 510013,1 x 0132,1 0332,1 760 1

Teknik atmosfer basıncı : 2/1105,7351 cmKpmSSmmHgat Fiziksel atmosfer basıncı: 2/033,133,107601 cmKpmmSSmmHgatm Pascal : 2/11 mNPa Efektif basınç (atü) : Kapalı kaplar içinde manometrenin gösterdiği iç basınçtır. Mutlak basınç (ata) : Efektif basınçla atmosfer basıncının toplamını ifade eden basınçtır. Ek Tablo 6. İş – enerji birimleri Birim J kpm kWh kCal PSh J 1 102,0 71078,2 x 41039,2 x 71078,3 x kpm 81,9 1 61073,2 x 31034,2 x 61070,3 x kWh 6106,3 x 51067,3 x 1 860 36,1

kCal 4186 427 310163,1 x 1 31058,1 x PSh 61065,2 x 5107,2 x 735,0 632 1

Ek Tablo 7. Güç birimleri Birim W skpm / PS hkCal / skCal / W 1 102,0 31036,1 X 860,0 41039,2 x

skpm / 81,9 1 21033,1 x 8432 31034,2 x PS 5,735 75 1 632 176,0

hkCal / 163,1 119,0 31058,1 x 1 41078,2 x skCal / 4186 427 5692 3600 1

968,0



Sıcaklık ölçeği: CtKt o 15,2730

3295 00 FCt

3259 00 CtFt

Viskozite: Dinamik viskozite : 2/1)( cmdynsPPoise ; mhKgmNsmsKg /3600/1/1 2 Kinematik viskozite : hmsmscmStStoks /36,0/10/1)(1 2242 Isı iletim katsayısı : CmWCmhKCal 00 /1163/1

Isı transfer katsayısı : CmWChmKCal 0202 /1163/1 Isı miktarı q : 22 /1163/1 mWhmKCal Özgül ısı C : CKgJCKgKCal 00 /4186/1 Gerilme R, : 2/ mN Mukavemet momenti )(W : 3mm Ek Tablo 8. Bazı malzemelerin fiziko-mekanik özellikleri Malzeme Elastisite modülü Rijitlik modülü Poisson sayısı Yoğunluk

E [GPa] G [GPa] v 휌 [푘푔/푚 ] Alüminyum ve al. 71,0 26,2 0,334 2710 Pirinç 106,0 40,1 0,324 8550 Karbon çeliği 207,0 79,3 0,292 7810 Kır dökme demir 100,0 41,4 0,211 7200 Bakır 119,0 44,7 0,326 8910 Cam 46,2 18,6 0,245 2600 Kurşun 36,5 13,1 0,425 11380 Magnezyum 44,8 16,5 0,350 1800 Nikel gümüşü 127,0 48,3 0,322 8750 Nikel çeliği 207,0 79,3 0,291 7750 Paslanmaz çelik (18/8) 190,0 73,1 0,305 7750



Ek Tablo 9. Bazı malzemelerin mukavemet değerleri Malzeme Kopma Akma Eğilme Kayma Basma İmalat çelikleri σ [N/mm ] σ [N/mm ] σ [N/mm ] 휏 [푁/푚푚 ] Fe37 Fe42 Fe50 Fe60 Fe70

370 420 500 600 700

230 250 290 330 360

340 360 420 470 520

170 180 210 230 260

Islah çelikleri C22 Çk22 500 340 480 250

C35 Ck35 630 430 550 300

C45 Ck45 700 490 620 340

40 Mn 4 25 Cr Mo 4 37 Cr 4 46 Cr 2

900 700 750 450

41 Cr 4 34 Cr Mo 4 1000 800 820 550

50 Cr Mo 4 34 CrNiMo 6 36 CrNiMo 4 42 CrMo 4 50 CrV 6

1100 900 940 630

30CrNiMo 8 36 CrMoV 4 32CrMo 12

1250 1050 1040 730

Sementasyon çelikleri C 15 Ck 15 750 430 420 201

16 MnCr 5 900 630 700 430 18 CrNi 8 17 CrNi Mo 8 1150 830 1060 550

Dökme demir 200-310 45-70 60-90 Alüminyum dökümü 90-120 15-20 Kızıl döküm 180-220 30-40 30-40 Odun Meşe odunu 35-50 13 9 Çam odunu 25-40 10,5 7,5



KAYNAKLAR Afyonlu, A. S. 1981. Ağaç İşleri Takım ve Makine Bilgisi, MEB, İstanbul.

Akkurt, M., Sevilir, E., Söylemez, E. ve Selçuk, K. 1976. Güneş Enerjisi ve Bazı Yakıtlarla Meyve ve Sebze Kurutulması, TÜBİTAK Tarım ve Ormancılık Araştırma Grubu, Proje No: TOAG-97, Ankara.

Akyazıcı, Ö. Ve Çorak, D. 2011. Pnömatik ve Hidrolik Sistem Uygulamaları, Elektrik-Elektronik ve Bilgisayar Sempozyumu, Fırat Üniversitesi, Bildiriler Kitabı, 142 – 147. Elazığ.

Baydur, G. 1986. Malzeme, Milsan Basın Sanayi A. Ş., İstanbul. Büyüktür, A. R. 1972. Termodinamik Dersleri, İTÜ Yayın No: 893, İstanbul. Büyüktür, A. R. 1982. Termodinamik Cilt I, Termodinamiğin Temel Yasaları, Uludağ

Üniversitesi Basımevi, Bursa. Büyüktür, A. R. 1993. Termodinamik Cilt II, Uygulama Esasları, Uludağ Üniversitesi

Basımevi, Bursa. Curun, N. 1981. Cisimlerin Dayanımı, MEB Yüksek Teknik Öğretmen Okulu Matbaası,

Ankara. Çerik, H. V. Makine Bilgisi ve Makine Elemanları, Cilt II, Vefa Yayınevi, İstanbul.

Demirel, K. 2010. Hidrolik Pnömatik, Seckin Yayıncılık. Demirsoy, M. 1993. Transport Tekniği, İletim Makinaları Cilt II, DEÜ, İstanbul.

Demirsoy, M. 1993. Transport Tekniği, İletim Makinaları Cilt III, DEÜ, İstanbul. Demirsoy, M. 1993. Transport Tekniği, Kaldırma Makinaları Cilt I, DEÜ, İstanbul.

Domke, W. 1988. Malzeme Bilgisi ve Malzeme Muayenesi, Çev.: M. Yılmaz Gürleyik, KTÜ Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü, Trabzon.

Durmaz, A. 1982. Buhar Kazanlarında Otomatik Kontrol Tekniği Uygulamaları, Isı Bilimi ve Tekniği III. Ulusal Kongresi, Bildiriler ve Açık Oturum, 5-7 Ağustos 1982, Trabzon, 34-36.

Durmaz, A. 1982. Buhar Kazanlarında Otomatik Kontrol Tekniği Uygulamaları, Isı Bilimi ve Tekniği III. Ulusal Kongresi, Bildiriler ve Açık Oturum, 5-7 Ağustos 1982, Trabzon, 34-36.

Eker, A. 1975. Kazanlar; Sıcak Su, Buhar Üreteçleri, Ankara. Gökelim, A. T. 1983. Endüstriyel Fan ve Kompresör Tesisleri, Vantilatörler ve Kompresörler,

Birsen Yayınları, İstanbul. Hayden, H. V., Moffat, W. G. ve Wulff, J. 1978. Malzemelerin Yapı ve Özellikleri, Çev.:

Kaşif Onaran ve Burak Erman, İTÜ Kütüphanesi, Sayı: 1119, İstanbul. http://dpumekatronik.com, Erişim Tarihi: 25.02.2012.

http://www.robotiksistem.com, Erişim Tarihi: 25.02.2012.



Illies, K. 1987. Buhar Kazanları, Termodinamik ve Mukavemet Hesapları, Çev.: Ateş Özge, Çağlayan Kitabevi, İstanbul.

İnan, M. 1973. Cisimlerin Mukavemeti, Ofset Matbaacılık Ltd. Şti. İstanbul.

Karacan, İ. 1994. Pnömatik Kontrol, Bilim Yayıncılık. Kılıç, A. ve Öztürk. A. 1980. Güneş Enerjisi, Kipaş Dağıtımcılık, İstanbul.

Kurtoğlu, H. Y. 1980. Uygulamalı Hidrolik ve Hidoloji, MEB, İstanbul. MEB, 2005. Pnömatik ve Hidrolik sistemler, Mesleki Eğitim ve Öğretim Sisteminin

Güçlendirilmesi Projesi (MEGEP), Ankara. Narter, F. ve Dağsöz, A. 1969. Isı Makinaları Bilgisi, Arı Kitabevi, İstanbul.

Narter, F. ve Dağsöz, A. 1969. Isı Makinaları Bilgisi, Arı Kitabevi, İstanbul. Niemann, G. 1972. Makine Elemanları, Çev.: Gazanfer Harzadın ve Süleyman Yurdakonar,

Fon Matbaası, Ankara. Özgür, C. 1978. Pratik Hidrolik Problemleri, İTÜ Matbaası, İstanbul.

Özkan, M. 1982. Soba ve Kalorifer Kazanlarında Linyiti Daha İyi Yakma Yöntemleri, Isı Bilimi ve Tekniği III. Ulusal Kongresi, Bildiriler ve Açık Oturum, 5-7 Ağustos, Trabzon, 389-398.

Özkan, M. 1982. Soba ve Kalorifer Kazanlarında Linyiti Daha İyi Yakma Yöntemleri, Isı Bilimi ve Tekniği III. Ulusal Kongresi, Bildiriler ve Açık Oturum, 5-7 Ağustos, Trabzon, 389-398.

Servi, M., Ergün, C. ve Tatar, A. 1991. Makine Elemanları, MEB, İstanbul. Topkaya, H. 1978. Teknik Hidrolik, Güven Kitabevi Yayınları, Ankara.

URL-1, 2012. Hidrolik ve Pnömatik Akışkan Gücü ve Kontrol Sistemleri Dergisi, http://www.hidrolikpnomatik.com, Erişim Tarihi: 25.02.2012.

Uyarel, A. Y. ve Öz, E. S. 1987. Güneş Enerjisi ve Uygulamaları, Birsen Yayınevi, Ankara. Weihe, H. 1968. İnşaat Mühendisleri İçin Makine Bilgisi, Çev.: Sedat Ersoy, İTÜ

Kütüphanesi, Sayı: 725, İstanbul. Weisbach, W. 1977. Malzeme Bilgisi ve Muayenesi, Çev.: Selahattin Anık ve E. Sabri Anık,

Kutulmuş Matbaası, İstanbul. Zorkun, M. E. 1978. Hidrolik Kumanda Sistemleri, MEB, İstanbul.

Karadeniz Teknik Üniversitesi Orman Fakültesi Orman ...

Documents

Transcript of Karadeniz Teknik Üniversitesi Orman Fakültesi Orman ...