Standart bir somun dişi ile üzerine Yiv açılmış bir somun dişinin yük altındaki dayanımlarının teorik ve deneysel yöntemlerle karşılaştırılması

Abstract

Havacılıkta kullanılan gaz türbinli motorlar 1939 yılından bu yana göklerde varlığını sürdürmektedir. Kullanım tarihi boyunca ağırlık hep bir tasarım kısıtı olarak kalmışken maliyet ilk zamanlarda çok önemli değilken motorların kullanımın yaygınlaşması ile daha zorlayıcı bir kısıt haline gelmiştir. Bu yüzden günümüzde halen en hafif motorlar tasarlanmaya çalışılırken bu hedef artık en ucuz şekilde yakalanmaya çalışılmaktadır. Bu tez çalışmasında bir turboşaft motorunun gergi şaftı tasarımı esnasında karşılaşılan maliyet probleminin, hafiflik gereksinimi de göz önünde bulundurularak, tasarım değişikliği ile çözümü esnasında karşılaşılan geometrisinin yük altındaki dayanımının deneysel ve teorik olarak bulunması hedeflenmiştir. Tasarım çözümü esnasında karşılaşılan geometri, şaft üstüne açılmış standart bir somun dişinin üstüne eksenel olarak yiv açılmasıdır. Literatürde standart bir somun dişinin yük altındaki dayanımı üzerine birçok yayın bulunurken üzerine yiv açılmış somun dişinin yük altındaki dayanımı hakkında maalesef bir kaynak bulunamamıştır. Bunun sebebinin daha önce denenmemiş bir tasarım olduğu düşünülmektedir. Uygulanacak tasarımın doğrulanması açısından tasarımı yansıtan testler yapılmış ve test sonuçları teorik yöntemler ile kıyaslanmıştır. Ayrıca şaft üzerindeki somun dişinin üstüne açılan yiv geometrisinin farklı şaft çaplarında farklı etkiye sahip olacağı düşünülerek 5 adet ayrı çapta oluşan etkinin incelenmesi için 5 çift yiv geometrisine sahip olan ve olmayan numune, dayanımlarının belirlenmesi amacıyla eksenel yük altında test edilmiştir. Numunelerin malzemesi havacılıkta ve şaftlarda sıklıkla kullanılan INCO 718 malzemesidir. Teorik yöntemlerde kullanılmak üzere malzemenin fiziksel özellikleri “MIL-HDBK-5H, MILITARY HANDBOOK: METALLIC MATERIALS AND ELEMENTS FOR AEROSPACE VEHICLE STRUCTURES” adlı yayından elde edilmiştir[17]. Bu çalışma esnasında iki adet sonuç elde edilmiştir. Bunlardan ilki; şaftın üzerindeki somun dişlerinin üzerine eksenel yönde yiv açıldığında şaftın üzerindeki somun dişlerinin yük altındaki dayanımının ne mertebe olduğunu görmektir. Yapılan teorik hesaplama ile testlerden elde sonuçlar karşılaştırılmış ve yapılan teorik hesaplamanın gerçeğe ne kadar yakınsadığı görülmüştür. İkincisi ise; farklı şaft çapı ölçülerinde şaftın üzerindeki somun dişlerinin üzerine yiv açılmış ve açılmamış olarak test edilerek açılan yiv kanallarının farklı şaft çaplarında ne kadarlık bir zayıflamaya sebep olduğu belirlenmiştir. Bu sayede çap değişkenine göre açılan yiv kanalı geometrisinden dolayı oluşan zayıflama oranının tablosu elde edilmiştir.