Asimetrik düz dişli çarkların eğilme gerilmeleri altında yorulma performansının deneysel olarak incelenmesi

Bu tez çalışmasında, deneysel olarak simetrik ve asimetrik dişli çarkların eğilme gerilmeleri altında tek diş yorulma performans analizi çalışmaları yapılmıştır. Literatürde asimetrik dişli çarklar ile ilgili teorik çalışmalar ve sonlu elemanlar metodu ile yapılan analiz çalışmaları bulunmaktadır. Asimetrik dişli çarklar ile ilgili, diş dibi gerilmesinde elde edilen azalmanın yorulma performansına etkisinin deneysel olarak araştırılması noktasında teorik çalışmaları doğrulayıcı yeterli çalışma bulunmamaktadır. Bu çalışmada, simetrik ve asimetrik düz dişli çarkların tek diş eğilmeli yorulma kırılması testleri yapılarak dişli çark dişlerinin yorulma performansları analiz edilmiştir. Diş dibi bölgesinde oluşan kritik gerilme hesapları literatürde kullanılan yaklaşımlar referans alınarak yapılmıştır. Deneysel çalışmaları gerçekleştirmek için özgün bir deney seti tasarlanmış ve AISI 4140 malzemeden imal edilen dişli çarklar bu test aparatında test edilmiştir. Test edilen dişli çarklar; 20°/20° kavrama açısına sahip simetrik düz dişli çarklar, 20°/22° kavrama açısına sahip asimetrik düz dişli çarklar ve 20°/25° kavrama açısına sahip asimetrik düz dişli çarklar olarak belirlenmiştir. Simetrik ve asimetrik dişli çarkların sadece test edilecek dişleri çark üzerinde bırakılıp diğer dişler kaldırılarak imal edilen dişler testlerde kullanılmıştır. Deneylerde, dişli çarklarda en yüksek yük uygulama bölgesi olan tek diş üst temas noktasından, belirlenen yükler uygulanarak diş dibinde gerilmeler oluşturulmuş ve değişken gerilmeler altında yorulma testleri yapılmıştır. Tek diş eğilmeli yorulma kırılması test sonuçları hem tork hem de diş dibi gerilmesi baz alınarak grafikler halinde sunulmuştur. Test sonuçlarına göre asimetrik dişlerin yorulma dayanımında ciddi artış elde edilmiştir. 20°/22 kavrama açısına sahip asimetrik düz dişli çark dişlerinde 20°/20° kavrama açısına sahip simetrik düz dişli çark dişlerine göre aynı tork değerlerinde yapılan testler dikkate alındığında istatistiksel olarak % 90'a yakın performans artışı elde edilmiştir. 20°/25° kavrama açısına sahip asimetrik düz dişli çark dişlerinde nispeten yüksek çevrim sayılarında diş yanak hasarı oluştuğu gözlenmiştir. Diş yanak hasarı oluşumunun yorulma performansını olumsuz etkiledi tespit edilmiştir. Deneysel çalışmalar sonucunda, dişli çark dişlerinde kavrama açılarındaki küçük değişimlerin eğilme gerilmeleri altında yorulma performansına ve diş hasarı oluşma şekillerine etkileri belirlenmiştir. Tek diş eğilmeli yorulma kırılması deney sonuçları istatistiksel olarak değerlendirilmiş ve asimetrik dişlerin yorulma dayanımında artış tespit edilmiştir.