Gerilme giderme deliklerine sahip düz dişli çarklardaki gerilme analizi
Loading...
Date
2021-09-02
Authors
Algül, Arif Emrah
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Bursa Uludağ Üniversitesi
Abstract
Dişliler, makinelerde en yaygın olarak kullanılan güç aktarma elemanlarındandır. Makine, otomotiv, havacılık, savunma, tıp gibi birçok sahada vazgeçilmez yapıtaşlarından biridir. Güç aktarımı esnasında; hız, moment, dönme sayısı ve dönme hızı gibi nicelikleri; dönme yönü ve dönme ekseni gibi nitelikleri dişliler yardımıyla değiştirebiliriz. Bu değerlerdeki değişimlerin uygun şekilde olması için dişlilerdeki şu nicelikleri değiştiririz; dişli modülü, diş sayısı, bölüm dairesinin çapı, diş kalınlığı, diş dibi yarıçapı gibi. Bu tezde, dişli çarklarda diş dibi dairesine yakın muhtelif konumlarda açılan gerilme giderme deliklerinin diş dibi gerilmesine olan etkisi analiz edilecektir. Diş dibi gerilmesini azaltmaya yönelik bu minvalde yapılmış olan araştırmalardan bahsedilecektir. Uzun yıllar boyunca, tasarım özelliklerinin kademeli olarak eklenmesiyle dişli tasarımları gelişti. Dayanıklılığı ve yük kapasitesini artırmak için dişli geometrisini değiştirmek ile ilgili çok az şey yapılmıştır. Dişlinin dış kısmında, diş profilini değiştirmek suretiyle çeşitli değişiklikler yaygınlıkla yapılmaktadır fakat dişli çarkın iç kısmında buna benzer değişiklikleri yapmanın bu kadar kolay olmadığı görülmüştür. Bu çalışmada, kritik alanlardaki gerilmeleri düşürmek amacıyla üç dişe sahip dişli çarkta diş dibi yakınlarına delikler açılmıştır. Delik boyutu ve delik yerleşiminin diş dibi gerilimi üzerindeki etkisi sistematik olarak incelenmiştir. Bölüm dairesine teğet sabit bir kuvvet uygulandı. Sonlu elemanlar programında, kuvvete maruz kalmış dişli çarklarda maksimum eşdeğer gerilme değerleri elde edildi. Analizler sonrasında tüm sonuçlar karşılaştırıldı. Buna göre, bu çalışmada tercih edilen dişli çark ölçülerinde, deliğe sahip olan dişli çarklarda, deliksiz olan dişli çarka göre en fazla %9 civarında gerilme düşüşü gözlemlendi.
Gears are one of the most commonly used power transmission elements in machinery; It is one of the indispensable building blocks in many fields such as machinery, automotive, aviation, defense and medicine. During power transfer; quantities such as speed, torque, number of rotations and rotational speed; We can change attributes such as rotation direction and rotation axis with the help of gears. In order for the changes in these values to be appropriate, we change the following quantities in the gears; gear modulus, number of teeth, diameter of the turning circle, tooth thickness, root radius. This thesis discusses research on the possibility of reducing tooth root stresses by adding internal stress relief properties. Over the years, gear designs have evolved with the gradual addition of design features. Little has been done to change gear geometry to increase durability and power. Although the outside of the gear is governed by the required curved profile of the teeth, nothing prevents internal changes. In this study, holes were drilled along the axis of a test gear piece to provide stress relief in critical areas. A finite element model was constructed for use in a systematic test of the effect of hole size and hole placement on root stress. A constant force tangential to the section circle was applied. By using FEA software program, the maximum equivalent stress values were obtained for the gear wheels under load. After the analyses, all the results were compared. Accordingly, at the gear wheel dimensions preferred in this study, a maximum stress reduction of 9% was observed in gear wheels with holes compared to gear wheels without holes.
Gears are one of the most commonly used power transmission elements in machinery; It is one of the indispensable building blocks in many fields such as machinery, automotive, aviation, defense and medicine. During power transfer; quantities such as speed, torque, number of rotations and rotational speed; We can change attributes such as rotation direction and rotation axis with the help of gears. In order for the changes in these values to be appropriate, we change the following quantities in the gears; gear modulus, number of teeth, diameter of the turning circle, tooth thickness, root radius. This thesis discusses research on the possibility of reducing tooth root stresses by adding internal stress relief properties. Over the years, gear designs have evolved with the gradual addition of design features. Little has been done to change gear geometry to increase durability and power. Although the outside of the gear is governed by the required curved profile of the teeth, nothing prevents internal changes. In this study, holes were drilled along the axis of a test gear piece to provide stress relief in critical areas. A finite element model was constructed for use in a systematic test of the effect of hole size and hole placement on root stress. A constant force tangential to the section circle was applied. By using FEA software program, the maximum equivalent stress values were obtained for the gear wheels under load. After the analyses, all the results were compared. Accordingly, at the gear wheel dimensions preferred in this study, a maximum stress reduction of 9% was observed in gear wheels with holes compared to gear wheels without holes.
Description
Keywords
Düz dişli çarklar, Gerilme giderme, Sonlu elemanlar yöntemi, Spur gears, Stress relief, Finite element method
Citation
Algül, A. E. (2021). Gerilme giderme deliklerine sahip düz dişli çarklardaki gerilme analizi. Yayınlanmamış yüksek lisans tezi. Bursa Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.