Kalıp yayları için yorulma test cihazı tasarımı ve analizi

Abstract

Metalik yaylar, birçok endüstriyel uygulamada kullanılan makine elemanlarıdır. Genellikle, makine parçalarını aynı konumda tutmak, darbeleri, titreşimleri azaltmak veya titreşim oluşturmak amacıyla kullanılırlar. Yaylar, dinamik çalışma koşulları altında maruz kaldığı yükler nedeniyle bazen aniden kırılırlar. Yayların çalışması esnasında, yorulmaya etki eden parametrelerin etkileri tam olarak bilinemezse yorulma kırılması tahmin edilenden daha kısa sürede olabilir ve sonuçta yoğun maddi kayıplar ortaya çıkabilir. Günümüzde malzemelerin yorulma davranışının anlaşılmasıyla ilgili birçok çalışma yapılmaktadır. Ancak bu çalışmaların çok azı yaylar üzerinedir. Bu çalışmada kalıp yayları ve helisel bası yayları esas alınmıştır. Literatürde yer alan yay yorulması ile ilgili araştırmalar incelenmiş ve bu çalışmalar belirlenen parametrelere göre gruplanarak analiz edilmiştir. Ardından yorulma araştırmalarının yapıldığı test cihazları detaylı şekilde incelenmiştir. Son olarak da yapılan analiz çalışmalarının ardından sentez çalışması ile yeni tip bir yay yorulma test cihazı tasarımı gerçekleştirilmiştir. Test cihazı tasarımında mevcut kalıp yayları incelenmiş ve buna göre test edilebilecek yaylar belirlenmiştir. Test cihazının çalışması esnasında oluşturması gereken kuvvet değerleri hesaplanarak yeni tasarlanan cihazın bilgisayar destekli analiz çalışmaları yapılmıştır. Tasarlanan yay yorulma test cihazının benzerlerine göre daha yüksek rijitlik, boy, sarım çapı ve tel kesiti gibi değişken parametrelerde daha fazla çeşitliliğe sahip olduğu görülmüştür. Böylece daha fazla değişik yayın test edilebileceği bu tasarımda, çalışma esnasında iş güvenliği açısından daha emniyetli ve daha sessiz çalışma ortamı sağlanabileceği de açıktır.

Metallic spring is machine element commonly used in several industrial applications. Generally; springs are used in order to fix components of machines, to reduce impacts, vibrations and to help movement of the parts. Due to the cyclic loads which are exposed to springs during the operations, some failures occur in the springs. During the operations of springs, if parameters which impact of fatigue are not unknown, failures occur before the estimated lifetime, as a result of this, comprehensive material loss is occurred. Nowadays, many studies have conducted to the understanding of fatigue behaviors. However; small part of these studies are related with springs. In this study, die springs and the helical compression springs were considered. First, the previous studies on fatigue were investigated and defined parameters in these studies are analyzed. Then, fatigue test devices in literature are examined. Finally, a new test device is designed as a result of synthesis of these analyses. Forces occurred on test device during operations are calculated and computer aided finite element analysis are conducted. It has been found that the designed spring fatigue testing device has more variability in variable parameters such as more rigidity, length, winding diameter and wire cross section than similar ones. Thus, it is clear that this design, which can be tested for more variety of transmissions, provides a safer and quieter working environment in terms of work safety during operation.