Feed Planet Magazine Issue-Sayı: 48 March - Mart 2023

FEED PLANET • MARCH - MART 2023 79 ARTICLE • MAKALE LIGHTNESS IN MACHINE DESIGN Lightness is very important in machine design. It provi- des fuel economy especially in moving machines such as automobiles, airplanes and trains. And it saves material in stationary machines. It reduces cost in machines. The cost is of great importance, especially in machines with mass production. Nonetheless, the strength, rigidity and safety of the machine must not be neglected for the sake of and cost reduction. In order to meet the weights of the machines, the weighting factor has been defined. The weighting factor is calculated by the ratio to the power of the machine. There are several methods used to reduce machine we- ight. These methods can be used such as choosing the appropriate profile (such as using steel pipe instead of a solid shaft), providing lightness by changing the shape, and providing lightness with material selection. DESIGNING ACCORDING TO FATIGUE 90% of mechanical damage is due to fatigue. Most of the- se damages are affiliated to design defects. A small part is also caused by metallurgical error. Fatigue is caused by the formation, progression, and fracture of the crack. Fa- tigue cracks usually start in areas of stress concentration. In particular, the designer should avoid shaping that may cause stress concentration. To illustrate, we can solve this by giving elliptical, round or conical shapes to the thick part in front of the shoulder, or by making an additional shoul- der and distributing the tension, since it is not possible to open a radius to prevent piling up on the bearing or pulley shoulders. DESIGN OF ROLLERS AND BEARINGS Roller and bearing selection is of vital importance for the rotating parts (rotor) of the machines. Along with the correct bearing, we need to choose the bearing to carry the move- ment and load distribution in the best way. The fitting of the rollers or bearings to the shoulder must be done precisely and completely. The corner radius of the rollers and the corner radii of the shaft shoulders must be compatible with each other. Fixed bearings must withstand both axial and radial force. The free bearing, on the other hand, must only withstand the radial force. If one of the bearings is not free, both bearings are subjected to axial loads due to thermal expansion and this shortens the bearing life. Below are a few fundamental rules needed to simplify machine design: The number of parts should be as few as possible. Parts should be easily dismountable and mountable. Redundant components must not be used. Standard manufactured parts should be preferred to special productions. Symmetrical shapes simplify production. MAKİNE TASARIMINDA HAFİFLİK Makine tasarımında hafiflik çok önemlidir. Özellikle oto- mobil, uçak, tren gibi hareket eden makinelerde yakı tasar- rufu sağlar. Hareketsiz makinelerde ise malzeme tasarrufu sağlar. Makinelerde maliyeti düşürür. Bilhassa üretimi çok yapılan makinelerde büyük önemi vardır maliyetin. Bunun yanında hafiflik ve maliyet düşürümü için makinenin daya- nım, rijitik ve emniyeti azaltılmamalıdır. Makinelerin ağırlıkla- rını karşılayabilmek için ağırlık faktörü tanımı yapılmaktadır. Ağırlık faktörü; makine ağırlığının makinenin güce oranı ile verilmektedir. Makinelerin ağırlıklarını azaltmak için kullanılan birkaç yöntem vardır. Bunlar, uygun kesit seçilmesi (dolu mil yerine çelik boru kullanılması gibi), şekil değişikliği yaparak hafiflik sağlanması, malzeme seçimi ile hafiflik sağlanması gibi yön- temler kullanılabilir. YORULMAYA GÖRE TASARIM Mekanik hasarların %90’ı yorulmaya bağlı hasarlardır. Bu hasarların büyük kısmı tasarım hatasından oluşur. Kü- çük bir kısımda metalurji hatasından kaynaklanır. Yorulma olayı, çatlağın oluşması, ilerlemesi ve kırılmasından mey- dana gelir. Yorulma çatlakları genellikle gerilme yığılması meydana gelen bölgelerde başlar. Tasarımcının özellik- le gerilme yığılması oluşturabilecek şekillendirmelerden kaçınması gerekir. Bir örnek verecek olursak, yatak ya da kasnak faturalarında oluşan yığılmaları önlemek için radyus açmak mümkün olmadığı için fatura önündeki ka- lın kısma elips, yuvarlak ya da konik şekiller vererek ya da ilave fatura yapılıp gerilimin dağıtılmasını sağlayarak çözebiliriz. RULMAN VE YATAKLARIN TASARIMI Rulman ve yatak seçimi makinelerin dönek aksamları (ro- tor) için hayati öneme sahiptir. Doğru yataklama yapmakla beraber, hareket ve yük dağılımını en iyi şekilde taşıyacak rulmanı seçmemiz gerekiyor. Rulman ya da yatakların fatu- raya oturumu hassas ve eksiksiz yapılmalıdır. Rulmanların köşe kavisi yarıçapı ile mil faturalarının köşe radyusları bir- biri ile uyumlu olmalıdır. Sabit yataklar hem eksenel hem radyal kuvveti karşılamalıdır. Serbest yatak ise sadece rad- yal kuvveti karşılamalıdır. Yataklardan biri serbest olmaz ise ısıl genleşmelerden dolayı her iki yatağa da eksenel yükler biner ve bu da yatak ömrünü kısaltır. Makine tasarımında basitliği sağlamak için gereken bir- kaç kural ise şöyledir: Parça sayısı mümkün olduğu kadar az olmalıdır. Parçalar kolay sökülüp takılmalıdır. Mümkün olduğu kadar çok farklı eleman kullanılma- malıdır. Özel imalatlar yerine standart üretilen parçalar seçilmelidir. Simetrik şekiller seçilmesi üretimi kolaylaştırır.