Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Makine Elemanları II
Kaplinler & Kaplinler & Kavramalar
Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Makine Elemanları II
Kavramalar Kavramalar ve kaplinler, genellikle güç ve hareket h areket aktarımı için iki veya daha aktarımı için fazla mili birbirine bağlayan makine elemanlarıdır . Kavrama ve kaplinler arasındaki tek kavramaların çalışma halinde bağlanabilir, tek fark kavramaların halinde çözülebilir – bağlanabilir, kaplinlerin ise sadece durgun halde iken çözülebilir – bağlanabilir olmasıdır . Diğer bir deyişle kaplinler çalışma esnasında çözülemeyen kavramalardır . Emniyet kaplinleri ise istisna olarak gösterilebilir. Bu tür kaplinler çalışma esnasında belirle belirlenen nen tork torkun un üzerin üzerine e çıkıldığında sistem sistemii ha harek rekets etsiz iz ha hale le getirmek için çalışma çözülürler. çalışma esnasında kendiliğinden çözülürler. Motor
Yük Kaplin/Kavrama Redüktör
Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Makine Elemanları II
Mil düzgünsüzlükleri Kapli Kaplinle nlerde rde iki iki mil mil arasında veya kesilm kesilmesi esi miller miller arasındaki ki irtibatın irtibatın sağlanmas sağlanması ı veya dururken gerçekleşir . Kap Kaplin lin tip tipleri lerini ni beli belirrley leyen en önem nemli öze özellik llik,, mil arasındaki düzgünsüzlüktür. eksenleri arasındaki düzgünsüzlüktür. Bu düzgünsüzlükler eksenel (a), açısal (b), radyal radyal (c) ve radyal ve açısal (d) şeklinde olabilir. Buna göre herhangi bir açısal (d) şeklinde olabilir. kaplinlere rijit, karşılayanlara ise ise esnek kaplin düzgünsüzlüğü karşılamayan kaplinlere verilir. adı verilir.
(a)
(b)
(c)
(d)
Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Makine Elemanları II
Kaplinlerin Sınıflandırılması Kaplinler
Rijit Kaplin
Zarflı
Kaplin
Civatalı Zarflı
Kaplin
Elastik Kaplinler
Flanşlı
Kaplin
Burçlu Pim Tipi FlanşlıKaplin
Oldham Kaplini
Çok amaçlı
Kaplin
Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Makine Elemanları II
Rijit Kaplinler Rijit Kaplinler eksenler arası kaçıklık olmayan yani tam manasıyla eş eksenli milleri birleştirmek için kullanılırlar . Zarflı Kaplin: En basit rijit kaplin tipidir. Genellikle dökme demirden
yapılırlar . İki ucu alın alına birleştirilen millerin ortasına kama aracılığıyla birleştirilirler . Tek parça olmasından dolayı bağlama ve sökme işlemleri zordur. 3 1 + d . 2 =
Kama
d
0
d
Zarf
Mil L=3,5.d
Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Makine Elemanları II
Cıvatalı Zarflı Kaplin: Silindirik iki parçadan oluşur . Silindirik parçaların
birbirine bağlantısı cıvata ve somun ile sağlanır . Alın alına birleştirilen millerin ortasında sabitlenirler. İki parça olmalarından dolayı bağlama ve sökme işlemleri zarflı kavramalara göre çok daha kolaydır . L=3,5.d Kama
3 1 + d d . 2 = 0
d
Cıvata
Mil Zarf
Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Makine Elemanları II
Cıvata kuvvetlerinin şekilde görülen alana düzgün yayıldığı düşünüldüğünde, bu kavramanın iletebileceği moment; = . = . . = . . .
2
2
= . = . . . .
= . 2 . . ⁄2 olur, F n Alan (A) F s
l= L/2 her bir mil ucunun kavrama zarfı ile temas uzunluğu
Z= Konstrüksiyondaki toplam cıvata çifti sayısı (Toplam/2)
Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Makine Elemanları II
Döndürme Momentinin iletilebilmesi için; = ≥ . ( ) şartı sağlanmalıdır.
Burada k emniyet katsayısı, M d ise Döndürme Momentidir. = . olduğundan
= . . . şeklinde de yazılabilir . 2
Buradan bir cıvata için gerekli olan ön gerilme kuvveti; =
2. . .
=
2. . . .
şeklinde hesap edilir.
Bu kuvvetin etkisi altında oluşan çekme kuvveti; ç =
.
=
4. .
≤ şeklinde hesaplanır. 1 = ç
Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Makine Elemanları II
Flanşlı Kaplin: Bu tür kaplinler iki ayrı flanştan oluşur . Her bir flanş
döndüren ve dönen millerin ucuna kama kullanılarak bağlanır . Milleri merkezlemek için flanşlardan bir tanesinin alın yüzeyine fatura, diğerininkine ise oyuk yapılır . Yüksek tork aktarımı ve düşük hız uygulamalarında kullanılırlar . Civataların açıkta veya flanşa gömülü olmasına göre korumasız veya korumalı olarak adlandırılırlar . ş
Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Makine Elemanları II
Sürtünme Momenti;
( − )
( − )
= . . . .
n= cıvata sayısı (adet)
( − )
veya = . . . ( − ) şeklinde hesap edilir.
Flanşları birbirlerine bağlayan civatalar boşluklu veya boşluksuz olarak takılır . Boşluklu halde moment iletimi cıvataların sıkılması sonucu temas yüzeyleri arasında meydana gelen sürtünme yolu ile olur. Cıvatalarda çekme kuvveti meydana gelir. Bu durumda cıvatalarda meydana gelen gerilme; 4. = = (burada d olarak diş dibi çapı alınmalıdır .) şeklinde .
hesaplanır .
Cıvatalar boşluksuz olarak takıldığı durumda, moment iletimi doğrudan doğruya cıvataların gövdeleri vasıtasıyla olur. Bu durumda cıvatalar da kesmeye zorlanır . 4.
(burada d olarak diş üstü yani anma çapı alınmalıdır .) şeklinde hesaplanır . =
.
Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Makine Elemanları II
Elastik Kaplinler Elastik Kaplinler, eksenler arası kaçıklık olan yani tam manasıyla eş eksenli olmayan milleri birleştirmek için kullanılırlar . Bu tür kaplinler çalışma esnasında oluşan, titreşimlerden, şoklardan veya aşırı gerilmelerden makinaları korurlar. Flanşlı Kaplin: Pimlerin üzerine ve iki flanşın arasına Burçlu Pim Tipi yerleştirilen kauçuk parçalar sayesinde elastikiyet elde edilir. ş İki flanş arasında elastikiyet için 5 mm mesafe bırakılır . Elektrik motorlarında çokça kullanılır .
ş
Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Makine Elemanları II
Oldham Kaplini: Mil eksenleri arasında radyal ve eksenel küçük kaçıklıkların olması durumunda kullanılır . Millere bağlı olan kaplin flanşlarında eksene dik doğrultuda dikdörtgen şeklinde bir yuva ve ortada bulunan diskte ise birbirine dik iki dikdörtgen çıkıntı bulunmaktadır . Bu çıkıntılar flanş yuvalarına geçerek eksenlerin radyal ve eksenel açıklıklarını almaktadır .
Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Makine Elemanları II
Paralel Kaplin: Giriş mili diski (1), ara disk(2) ve çıkış mili(3) olmak üzere üç paralel diskten ve ara bağlantı elemanlarından (4-5) meydana gelir. Mil eksenlerinin paralel ve eksenler arası mesafenin büyük olması durumlarında iyi sonuçlar verir. Küçük momentlerin iletilmesinde kullanılır .
Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Makine Elemanları II
Oynak Bilyalı Kaplin: Otomotiv endüstrisinde, iş makinalarında, baskı makinalarında, pompalarda ve tekstil makinalarında kullanılır . Önden çekişli bir otomobilin mili çok hızlı dönmesine rağmen, bu kaplin yardımıyla büyük bir eğim açısı altında açısal hız sabit tutularak tekerlere iletilebilmektedir. Mil eksenleri paralel olmayan, eğimi olan veya bu eğimin sürekli değişmesi durumlarında iyi sonuç verir.
Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Makine Elemanları II
Kardan Kaplini (Çok Amaçlı Kaplin): Çok değişik şekilde adlandırılabilirler . Piyasada kardan kavraması olarak da bilinir. Eksenleri arasında mesafe ve açı bulunan, diğer bir deyişle eksenleri birbirini açılı olarak kesen milleri birbirine bağlamak için kullanılır .
Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Makine Elemanları II
plini: Gerek geometrik gerekse dinamik düzgünsüzlükleri Periflex Ka gidermekte çok etkili olan bu kavrama son zamanlarda yaygın bir şekilde kullanılmaktadır . Kaplin flanşları (1), kıvrılmış bir lastikle (4,5), basınç bilezikleri (2,6) ve cıvata (3) yardımıyla birbirine bağlanmıştır . Bu kaplinler açısal ,radyal ve eksenel sapmalara olanak tanırlar .
Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Makine Elemanları II
Metal Yay Elemanlı Elastik Kaplinler: Bu tür kaplinlere Bibby ve Cardeflex elastik kaplinleri sayılabilir . Cardeflex kaplininde; giriş milinden çıkış miline hareket iletirken, arada helisel bası yayı, kauçuk yay gibi sönümleme elemanları kullanılarak meydana gelen darbe ve titreşimler sönümlenir. İş makinasının zarar görmesi önlenmiş olur. Bibby kaplininde ise 1 nolu giriş mili flanşı üzerinden alınan hareket, 4 nolu yay üzerinden 2 nolu çıkış mili flanşına esnek bir şekilde aktarılmaktadır .
Cardeflex Kaplini
Bibby Kaplini
Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Makine Elemanları II
Kavramaların Sınıflandırılması
ğ
Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Makine Elemanları II
Düz çeneli ve eğri çeneli kavramalar: Bu tür kavramalar herhangi bir kayma olmadan miller arasında bağlantı sağlarlar . Birbirine simetrik olan iki kısımdan oluşur . Tahrik miline bağlı olan kısım sabittir. Döndürülen mil üzerindeki kısım ise kayar bağlantı ile bağlanır . Kullanıcı istediği zaman kayar mil üzerindeki parçayı ileri geri hareket ettirerek bağlama ve sökme işlemini gerçekleştirir .
ğ
Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Makine Elemanları II
Disk Kavrama: Bu tür kavramalarda karşılıklı iki adet disk bulunmaktadır . Biri sabit olarak tahrik miline diğeri de kama veya kayar mafsal aracılığıyla döndürülen mile bağlanır . Aktarılacak momentin miktarı uygulanan basınç, sürtünme yüzeylerinin büyüklüğü ve sürtünme kuvvetine bağlıdır . Tek disk ile karşılanamayan moment değerleri için çok diskli kavramalar kullanılır .
ş
Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Makine Elemanları II ş İ
Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Makine Elemanları II
Santrifüj - Merkezka ç Kavrama: Bu tür kavramalar eş merkezli iki mili
merkezkaç gücünü kullanarak birbirlerine bağlar veya ayırırlar . Balataların (pabuçların) yaylar ile bağlı olduğu göbek tahrik milinin üzerinde bulunur ve döndürülen mil üzerine sabitlenmiş bir kasnağın içine yerleşmiş vaziyettedir. Tahrik milinin hızı arttıkça pabuçlardaki merkezkaç kuvveti artar. Merkezkaç kuvveti yayların kuvvetini geçtiğinde pabuçlar yani balatalar döndürülen milin üzerindeki kasnağın iç yüzeylerine baskı yapmaya başlar ve moment iletimi sağlanır . Ağır yüklenmelerde pabuçlarda kayma olabileceğinden dolayı hassas tork aktarımlarında tercih edilmezler.
Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Makine Elemanları II
Konik Kavrama: Bu tür kavramalar tahrik miline sabitlenmiş bir adet iç (dişi) konik ve döndürülen mile kayar mafsalla bağlanmış dış (erkek) konikten oluşur . Koniklik açısı genellikle 12 ° ile 15 ° arasındadır . Sürtünme yüzeyi büyük olduğundan yüksek tork iletiminin gerektiği yerlerde kullanılmaktadırlar . Disk kavramalara göre avantajı daha az kuvvet ile ayrılmayı sağlayabilmeleridir .
ş ş
Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Makine Elemanları II
Kavrama Momenti Kavrama momenti; sürtünen yüzeyler arasında oluşan sürtünme momentidir. Kavrama (veya frenleme) momenti denklemi iki temel varsayımdan birine dayandırılır . Bunlar: 1- Değme yüzeyi boyunca basınç düzgün dağılmaktadır. 2- Değme yüzeyi boyunca aşınma düzgün olmaktadır. Kavramalarda düzgün basınç varsayımı, disk frenlerde ise düzgün aşınma varsayımı daha çok tercih edilmektedir.
Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Makine Elemanları II
Tek Diskli kavramalarda sürtünme momenti; = = . . veya = = . .
Çok Diskli kavramalarda sürtünme momenti; = . . . veya = . . .
Burada sürtünme yüzeyi sayısı n = iç disk (lamel) sayısının iki katı olarak alınmalıdır. Düzgün basınç dağılımı varsayımına göre; =
−
.
−
veya D =
− . −
Düzgün aşınma varsayımına göre; =
+
+
veya =
F n aynı zamanda baskı kuvveti olarak da adlandırılabilir .
Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Makine Elemanları II
Konik kavramada ise F n (normal kuvvet) ile F b (baskı kuvveti) arada açı olmasından dolayı aynı kabul edilemez. =
(.+ )
→ = . ( . + ) olur.
Konik kavrama için ; = . .
Baskı Kuvveti ;
Devreye almak için;
Genelde =
+
+
veya = −
alınır.
Kavrama genişliği , = . şeklinde hesaplanır .
= ( + )
Devrede Tutmak için; =
Devreden çıkarmak için; = ( ) şeklinde hesaplanır.
Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Makine Elemanları II
Kavramalarda Yük Altında Devreye Girme
Hareketsiz duran makina parçasını hareketli bir mil ile harekete geçirmek bir an içinde olamaz. Bu bir işleme ve zamana bağlıdır . Bu işleme kavrama işlemi denir. Sürtünme yüzeyli çözülebilen kavramalarda iki eş yüzey arasında kayma kaçınılmaz olduğundan en büyük aşınma, ısınma ve zorlanma geçiş (devreye girme ve çıkma) dönemlerinde olur. İş
Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Makine Elemanları II
Kuvvet bağlı çözülebilen kavramaların boyutlandırılmasında en önemli faktör devreye girme olayıdır . Kavramadaki en büyük zorlanma, aşınma ve ısınma bu esnada meydana gelir. 1 ve 2 sırasıyla döndüren ve döndürülen mil üzerinde bulunan veya bunlara indirgenmiş dönel kütlelerin kütlesel eylemsizlik momentleri, 1 - döndüren milin açısal hızı, 2- döndürülen milin açısal hızı, 1- döndüren milin momenti, 2 - döndürülen milin direnç momenti, ise kavrama
momentidir.
Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Makine Elemanları II
Başlangıçta (0-t 1 zaman aralığında) döndüren milin açısal hızı 1 ≠ 0 ve 2 = 0 dır . t 1 başlangıcında (sürtünme yüzeylerinin temas ettiği an) döndüren milin açısal hızı 1 azalmaya, döndürülen milin açısal hızı 2 ise artmaya başlar . Bu süreye kayma zamanı adı verilir. Çünkü bu süreçte sürtünme yüzeyleri arasında kayma gerçekleşir . t 1 sonunda yani t 2 başlangıcında döndüren ve döndürülen millerin açısal hızları eşitlenir fakat hala rejim açısal hızına erişilmemiştir . Bu durum t3 başlangıcına kadar artarak devam eder. t 3 başlangıcından itibaren döndüren ve 1 döndürülen millerin hızları eşit ve rejim haline ulaşır . Sürtünme yüzeylerinin temas halinde bulunduğu andan, rejim haline varıncaya kadarki süreye de kavramada devreye 2 girme süresi denir.
1 = 2 1
2
t 1
t 2
t 3
