DİŞLİ ÇEŞİTLERİ
Dişliler her zaman çift olarak veya daha fazla sayıda birbirlerine tahrik aktaracak şekilde çalışırlar.
Birlikte çalışan dişlilerin dönme (şaft) eksenlerinin birbirlerine göre konumu dişlinin sınıfını belirler.
Buna göre dişliler dört ana gruba ayrılırlar. Bunlar;
1. EKSENLERİ
PARALEL
DİŞLİLER
2.EKSENLERİ
ÇAKIŞAN DİŞLİLER
3. EKSENLERİ PARALEL OLMAYAN VE
ÇAKIŞMAYAN
(SKEW) DİŞLİLER
4.PLANET DİŞLİLER
1. EKSENLERİ PARALEL DİŞLİLER
Paralel eksenli dişliler de kendi arasında aşağıdaki tiplerde imal edilirler. Bunlar
1A. Düz dişliler
1B. Helisel dişliler
1C. Çavuş dişliler
1D. Bitişik çavuş dişliler
1A. DÜZ DİŞLİLER (SPUR GEARS)
En sık rastlanan dişli tipi silindirik, düz dişlilerdir. Bunlarda dişler şaft eksenine paralel ve düzdür.
Bu dişlilerin avantajları İmalat maliyetlerinin düşük olması, eksenel kuvvet aktarmamaları ve bakımlarının kolay olmasıdır. Dezavantajları ise gürültülü çalışmaları ve dişli gruplarında yüksek indirgeme oranı sağlanamamasıdır. Yüksek indirgeme oranı sağlanması için bu dişli gruplarının bir kaç kademeli olarak tahrik aktarımnda bulunmaları gerekir.
Bu dişlilerin dizaynı için Bkz. Düzdişli dizaynı
1B. HELİS DİŞLİLER
Bunlarda düz dişliler gibi silindirik geometriye sahip dişlilerdir. Düz dişliden farkları dişlerin helisel olmasıdır. Bu dişlilerin en önemli avantajı aynı büyüklükteki düz dişliye nazaran daha yüksek değerlerde yük taşıyabilmeleri, daha sessiz ve daha yüksek hızlarda çalışabilmeleridir.
Helisel dişli çiftlerinde bir diş diğerinden ayrılmadan önce komşu diş diğer dişli ile temasa geçtiği için daha hassas ve daha sessiz çalışırlar. Bir helisel diş çiftinde dişlilerin biri sağ helis ise diğeri sol helis dişlidir. (Bkz Şekil 1) Bu dişlilerin en büyükdezavantajı ise şaft ve yataklara eksenel yönde kuvvet iletmeleridir (Bkz. Şekil 2)
Bu dişlilerin dizaynı için Bkz. Helis dişli dizaynı
1C. ÇAVUŞ DİŞLİLER.
Çavuş dişiler aynı eksendeki iki helis dişlinin bütün olarak imal edilmiş halidir. Bu dişlilerden birisi sağ helis ise diğeri sol helis olarak açılırlar. Böylece helis dişlilerin en büyük dezavantajı olan eksenel kuvvetler birbirini dengeleyerek şaft ve yataklara eksenel yönde kuvvet aktarımı ortadan kalkmış olur. Bu helis dişler ortada çakışık olmayıp, aralarında küçük bir kanal bulunmaktadır.
1D. BİTİŞİK ÇAVUŞ DİŞLİLER (HERRINGBONE GEARS)
Bunlar arada kanalı olmayan, çakışık çavuş dişlilerdir. Daha hassas çalışmalarına rağmen dişlilerin imalatında özel çakılara ihtiyaç olduğundan imalat maliyetleri yüksek olup bakımları sırasında özel ihtimam gösterilmesi gereken dişlilerdir.
2. EKSENLERİ ÇAKIŞAN DİŞLİLER
Eksenleri birbiri ile çakışacak şekilde çalışan dişli gruplarıdır. Bunlarda kendi aralarında aşağıda belirtilen tiplerde imal edilirler.
2A. Düz konik dişliler.
2B. Sprial konik dişliler
2C. Sprial açısı sıfır konik dişliler
2D. Coniflex dişliler
2E. Formate dişliler
2F. Revacycle dişliler
2A. DÜZ KONİK DİŞLİLER (BEVEL GEARS)
Bunlar eksenleri birbiri ile herhangi bir açıda çakışan düz konik dişlilerdir.
En sık karşılaşılan eksenler arası açısı 90 derece olan konik dişilerdir.
Bu dişli çiftlerinin konik açıları uzantısı aynı noktada buluşacak şekilde dizayn edilirler. Dişlilerden biri değişeceği zaman mutlaka diğeri de değiştirilmelidir.
Düz konik dişliler 1000 rpm den düşük hızlarda, orta şiddette yüklerin olduğu, gürültünün fazla önemi olmadığı yerlerde kullanılırlar.
2B. SPRİAL KONİK DİŞLİLER
Düz konik dişlilerden farkı dişlerin sprial formda olmasıdır. Sprial açısı dönme eksenine göre herhangi bir açıda olabildiği için aynı anda 2 veya daha fazla diş aynı zamanda birbirine dokunarak kuvveti iki veya daha fazla noktadan aktarabilir. Bunlar düz koniklere göre çok daha büyük kuvvetleri çok daha yüksek hızlarda aktarabilmektedirler. Eğer sprial konik ana dişlisi sağ helis diş ise piyonu sol helis diş olmalıdır (Bkz Şekil 3). Sprial konik dişli ekseni, ana dişli ekseninden geçecek şekilde konumlandırılır. (Bkz şekil 5)
Sprial konik dişliler devri 1000 rpm in üzerinde olan, yüksek şiddette yüklerin aktarılacağı ve sessiz çalışması gereken yerlerde kullanılır. Eğer bu dişlilerde çevresel hız 40 m/sn den büyük olacaksa dişlerin mutlaka taşlanmış olmaları gerekmektedir
Otomobillerin difransiyelinde bulunan ve Ayna-Mahruti olarak bilinen dişliler sprial konik dişlilerdir.
2C. SPRİAL AÇISI SIFIR KONİK DİŞLİLER
Sprial konik dişlilere benzerler. Ancak buların sprial açısı sıfır derecedir. (Bkz şekil 4)
2D,E,F. CONİFLEX, FORMATE ve REVACYCLE DİŞLİLER
Düz konik dişlilere benzerler. Ancak bunların diş profilleri çift bıçaklı frezeler ile açılarak diş formunun bölüm dairesinde yükü daha homojen dağılmasını sağlayacak şekilde işleyerek dişli çalışma hassasiyeti ve ömrünün arttırılmış olması sağlanmaktadır.
3.EKSENLERİ PARALEL OLMAYAN VE
EKSENLERİ ÇAKIŞMAYAN (SKEW) DİŞLİLER
Eksenleri farklı düzlemlerde olan dişlilerdir.
Bunlar ana dişli ile çalışan pinyon dişli eksenlerinin ana dişli üzerindeki konumlarına göre adlandırılırlar. (Bkz Şekil 5)
Bunlardan en yaygın kullanılanlar aşağıdakilerdir.
3A. Sonsuz vida–dişliler
3B. Hypoid dişliler
3C. Spiroid dişliler
3A. SONSUZ VİDA–DİŞLİLER
Eksenleri çakışmayan dişlilerden en fazla kullanılanı Sonsuz vida–dişlilerdir. Bu dişliler titreşimsiz, sessiz, çok büyük indirgeme oranlarında ve çok yüksek hızlarda çalışabildiğinden özellikle redüktörlerde kullanılan başlıca dişli çeşididir.
Sonsuz vida-Dişli çiftinde sonsuz vida ekseni dişliye teğet konumda bulunur(Bkz.Şekil 5)
Bu dişli tipinin en büyük avantajlarından biri ise eğer adım açısı 50 den az ise bu dişlilerin kendinden kilitlemeli (self-locking) olarak çalışabilmeleridir. Yani dönme hareketi sonsuz vida üzerinden aktarılamayıp, fakat dişli üzerinden aktarılır ise sonsuz vida geri dönmez. Böylece bazı uygulamalarda fren kullanma ihtiyacı kalmaz (örnek : Motor çıkışında diş açısı 50 den az Sonsuz vida-dişli redüktörü bulunan ve yokuş yukarı tahrik edilmekte olan bir tekerlekli araç, motor durduktan sonra fren olmasa bile geriye doğru hareket etmez)
3B. HYPOID DİŞLİLER:
Sprial konik dişlilere çok benzerler. Bunların Sprial konik dişliden farkı pinyon dişli ekseninin ana dişli ekseninden X kadar mesafede olmasıdır. (Bkz. Şekil 5, 6) X mesafesi arttikça çalışma bölgesi hypoid dişli çalışma bölgesinden spiroid dişlilerin çalışma bölgesine geçilmiş olur.
Bu dişliler sprial konik dişlilerden daha sessiz olup ve dayanma süreleri daha uzundur.
3C. SPİROİD DİŞLİLER
Yüksek tork aktarılması ve birbirine dik açıda tahrik iletimi gereken yerlerde Spiroid dişliler kullanılır. Bu dişliler sessiz çalışan, ve aktardıkları torka nispeten büyük hacımları olmayan kompakt dişli gruplarıdır. Bir diğer avantajları ise kolay sökülüp takılabilir olmalarıdır. Sağladıkları indirgeme oranları 1:3 den 1:400 e kadar çıkabilir.
Spiroid ve Hypoid dişlilerin, Sonsuz vida ve Konik sprial dişlere göre en büyük avantajı eksenler arası mesafe(Bkz. Şekil 6) nedeni ile tahrik aktarımı esnasında daha fazla dişin birbiri ile temas halinde bulunması (Bkz.Şekil 7) ve böylece daha yüksek tork iletiminin mümkün olmasıdır.
HYPOID VE SPİROİD DİŞLİLERİN TEMEL ÖZELLİKLERİ
Diş boşluk miktarının ayarlanabilir olması ve gerekirse sıfır boşluk sağlanması
Hassas konumlandırma gereken uygulamalarda yüksek hasiyet
Yüksek indirgeme oranları
Yüksek tork iletebilmeleri
Şok dayanımlarının yüksek olması
Sessiz çalışmaları
Küçük hacımda ve hafif olmaları
İhtiyaca göre dizayn ölçülerinin değiştirilebilir olması
4. PLANET DİŞLİLER
Sabit bir çevre dişlisi ve bunun etrafında dönen pinyon dişlilerden çıkış şaftına aktarılan düşük devir ve yüksek tork bu dişli grubunun temel çalışma prensibini oluşturur.
Planet dişli gurubundaki ana elemanlar şunlardır (Bkz. Şekil 8)
Çevre dişlisi (Bu daha çok sabit bir iç dişlidir)
Planet dişliler (çevrede dönen dişliler)
İnput şaftı
İnput şaftından planet dişlilere dönme hareketini aktaran kol
Dönme hareketini planet dişlilerden output şaftına aktaran merkez dişli (Sun gear)
PLANET DİŞLİ GRUBUNUN AVANTAJLARI
Yüksek indirgeme oranları
Yüksek tork aktarımı
Küçük (kompakt) hacım
İnput ve output eksenlerinin aynı eksende (coaxial) olması
Verimlerinin yüksek olması (Tipik bir planet dişli grubunda verim 97% dir.)
Dişli grubunda oluşan yüklerin homojen olarak dağılması.
Elastik deformasyonun düşük olması (Stiff)
Planet dişli grubunda planet dişli sayısının fazla olması daha yüksek tork aktarımını sağladığı gibi yük dağılımının da daha homojen olmasına imkan sağlar.
Dezavantajları ise yataklamalara gelen ağır yükler, dizaynlarının daha komplex olmaları ve bakımlarının zor olmasıdır.
DİĞER DİŞLİ KULLANIM ALANLARI
1. KRAMİYER DİŞLİLER (RACK AND PINION)
Dairesel hareketi çizgisel harekete çevirmek için en yaygın kullanılan mekanizmalar kramiyer dişlilerdir. Bunlarda dişli genellikle düz dişli olmakla birlikte helİsel dişli olarak da imal edilmektedir. Dişli normal dişli prensiplerine göre dizayn edilir, kramiyer ise dişlinin modulune uygun olarak istenen boyda imal edilirler.
2. ZİNCİR DİŞLİLER (SPROCKET AND CHAIN)
Bir çoğumuzun çocukken tanışmış olduğu ilk mekanizma bisiklet pedalından arka tekere hareketi aktaran zincir dişliler olmuştur.
Eksenler arası mesafenin uzun olduğu ve aynı düzlemde dönme hareketin aktarılması gereken yerlerde zincir dişliler kullanılır.
Zincir dişlilere yüksek tork uygulanabilir ancak yüksek devirlerde kullanılamazlar ve çok gürültülüdürler. Bunların bir diğer dezavantajı gevşek tarafta zincirin sarkmasıdır. Sarkmayıgidermek için genellikle gerdirme dişlileri kullanılır.
Amerikan standartlarında ANSI B29.1 olarak tanımlanan zincir dişliler için DIN normunda birçok standart vardır. Ancak en yaygın kullanılan standartlar şunlardır.
DIN 8187
DIN 8188
Bu standartların varlığını vurguluyorum çünkü DIN 8188 standartına göre temin edilmiş zincirin DIN 8187 standartında temin edilmiş zincir dişli birlikte çalışması mümkün değildir. Zincir ve zincir dişli birlikte temin edilmeli ve temin sırasında DIN normu mutlaka belirtilmelidir.
Zincir temininde verilmesi gereken bilgiler şunlardır.
DIN normu
Hatvesi
Boyu
Kaç sıra olduğu
Zincir dişliler için ise aşağıdaki bilgiler verilmelidir Bunlar;
DIN normu
Hatvesi
Diş sayısı
Kaç sıra olduğu
Göbek formu (Bkz şekil 9)
Yukarıda belirtilen standartlar dışında diğer bazı standartlar ise şunlardır.
DIN 8181 Uzun baklalı zincirler
DIN 8189 Ziraat zincirleri
DIN 8164 Sabit burçlu zincirler
DIN 8165 Kazıyıcı zincirler
Zincir dişlisinde göbek kısmı ham olarak temin edilir ve uygulanacak yerin ölçüsüne göre şaft deliği ve kaması sonradan işlenir.
Zincir dişli standarları için aşağıdaki linkten yararlanabilirsiniz.
DIN 8187 ve ANSI B29.1
3. TRİGGER DİŞLİLERİ
Bu dişliler tork aktarmak için değil konum haberini aktarmak için kullanılırlar. Özellikle otomasyon için gerekli senkronizasyon trigger kayış-kasnakları ile yapılır. Bu dişliler tork aktarmayacakları için diş derinlikleri son derece azdır.
Bu dişliler trigger kayışları ile birlikte kullanılır. Bu kayışların ingilzcede karşılığı zamanlama kayışıdır (timing belts) ve bu ikilide en önemli husus kayış ve kasnak arasında en küçük bir kaymanın olmamasıdır. Bu sistemde trigger dişli devri 10,000 rpm e kadar çıkabilir. Bunların tork aktarması beklenmediği için kayış gergi miktarları çok düşük tutularak ömürlerinin uzun olması sağlanmaktadır. Ancak kayıştaki dişlerin kasnaktaki dişlerle sürekli temas halinde olmasını sağlamak çok önemli olduğundan gerekirse gevşek tarafta avara kasnak kullanılır. (Bkz.Şekil 10)
Trigger dişlisi çelik, çelik döküm, aluminyum olabildiği gibi plastikden de imal edilmektedirler. Kayışlar ise lastik veya poliüretandan mamuldür.
DİŞLİ TERMİNOLOJİSİ
Dişli dizaynı konusuna girmeden önce dişli terminolojisindeki terimlerin açıklanması gerekir.
ANA DİŞLİ : Bir dişli çiftinde diş sayısı daha fazla olan dişli
PİNYON DİŞLİ : Bir dişli çiftinde diş sayısı daha az olan dişli
BÖLÜM DAİRESİ ÇAPI (DP , DG): Çalışan dişli çiftinin birbirine kuvvet ve hareket aktarımında bulunduğu çaptır. Tüm dişli hesapları bu çap üzerine temellendirilir.
ANA DİŞLİ DİŞ SAYISI (ZG): Diş sayısı tam sayı olmak zorundadır. Belli peryotlarda aynı dişlerin birbirine temasını önlemek için eğer pinyon dişli diş sayısı tek ise ana dişli diş sayısı çift sayı, (veya tam tersi) olmalıdır.
PİNYON DİŞLİ DİŞ SAYISI (ZP): Ana dişli diş sayısı için yapılan açıklama pinyon dişli için de geçerlidir. Özellikle piyon dişlilerde diş sayısının belli bir sayının altına düşmesi dişlilerde girişim ihtimalini arttırmaktadır. Dişli girişiminin olumsuz etkilerini önlemek için en yaygın uygulanan önlem profil kaydırma işlemidir. (Bkz. Profil kaydırma)
EKSENLER ARASI MESAFE (C): Ana dişli merkezi ile pinyon dişli merkezi arasındaki uzaklık.
TABAN DAİRESİ (Base circle) : Diş profilini oluşturan involute eğrisinin başladığı çaptır. Bu çap belli bir diş sayısının altında iken diş dibi çapından büyük, diş sayısı büyük ise diş dibi çapından küçüktür.
INVOLUTE : Diş profilini oluşturan eğri. Taban dairesi üzerinden bu eğrinin nasıl çizildiği konusunda Bkz. INVOLETE EĞRİSİ.
DİŞ DİBİ DAİRESİ : Diş dibinden geçen daire
ÇEVRESEL ADIM (PC) (Circular pitch) : Bölüm dairesi üzerinden ölçülen çevresel adım.
ADDENDUM (a): Bölüm dairesi çapından dişli tepesine kadar olan radyal uzunluk.
DEDENDUM (d): Bölüm dairesi çapından diş dibi çapına kadar olan radyal uzunluk.
DİŞ YÜKSEKLİĞİ : Addendum ile Dedendumun toplamı (a+d)
ÇALIŞMA YÜKSEKLİĞİ : Dişli çiftinde bir dişin addendumu ile öteki dişin addendumunun toplamı (2 x a). Bir dişlide adendum dedendumdan daha kısa olduğu için çalışma yüksekliği diş yüksekliğinden her zaman daha azdır.
AÇIKLIK (c) (Clearance) : Dişli çiftinde bir dişin tepesi ile ötekinin diş dibi arasında kalan boşluk. c= diş yüksekliği-çalışma yüksekliği => c= d-a
DİŞ BOŞLUĞU (Backlash) : Diş yuvada diğerine dokunduğunda arkasında kalan boşluk.
ADIM AÇISI : Çevresel adım yayını gören açı
ÇEVRESEL KALINLIK : Bölüm dairesi üzerinde ölçülen çevresel diş kalınlığı
KORDAL KALINLIK : Bölüm dairesi üzerinde ölçülen çizgisel diş kalınlığı.
KORDAL ADDENDUM :Kordal kalınlık çizgisi ile diş tepesi arasındaki yükseklik
DİŞ YUVA GENİŞLİĞİ: Bölüm dairesi üzerindeki diş boşluğunun genişliği
MODÜL (M) : Bölüm dairesi çapının diş sayısına bölünmesi ile ortaya çıkan değerdir. Dişli imalatında diş profilini sağlayan bıçakların sonsuz bir varyasyonu olamayacağı için kullanılacak bıçakların seçimi açısından bu değerler standart MODÜL TABLOSU kullanılarak seçilir. Bu değer dişli dizaynındaki en önemli parametrelerden birisidir. Birimi (mm) dir. )
ÇAP ADIMI (Pd) (Diametral pitch) : Amerikan dişli üreticileri birliği (AGMA) standartlarında kullanılan ve metrik sistemdeki modul parametresinin yerine kullanılan değerdir. Bölüm dairesi çapının her bir inch lik bölümüne düşen diş sayısını gösterir. Modül gibi bu değerde standart PdTABLOSU kullanılarak seçilir Birimi (1 / inch) dir.
TEMAS NOKTASI (Pitch point): Bölüm dairesi üzerinde dişlerin birbirine hareket aktardıkları nokta.
HAREKET HATTI : Temas noktasından geçen ve her iki taban dairesine teğet olan çizgidir. Dişli çiftlerinin dönme sırasında birbirine temas eden noktaları bu hattı izlediği için bu çizgiye hareket hattı denilmiştir.
BASINÇ AÇISI (Ф ): Bölüm dairelerinin birbirine dokunduğu noktadan çizilen teğet ile hareket hattı arasındaki açıdır.
Eskiden Basınç açısı 14.5 0olarak sağlanmaktaydı. Bu basınç açısında dişsayısı 32 nin altına düştüğünde diş tepesi öteki dişlinin dibi ile girişim yaparak diş dibinin oyulmasına neden olduğu için bu açının kullanımı nispeten azalmıştır.
Basınç açısının 250 veya daha büyük olması durumunda daha güçü diş profili elde edilmekle birlikte dişlilerde eksenler arası uzaklık toleransı azalmaktadır..
200 basınç açısında ise girişim olmaması için gereken diş sayısı 18 e kadar düşürülebildiğinden bu gün artık dünyada en yaygın kullanılan basınç açısı Ф=200 dir
ALIN (face) : Bölüm dairesi ile Addendum dairesi arasında kalan dişli yüzeyi
FLANK : Bölüm dairesi ile Dedendum dairesi arasında kalan dişli yüzeyi.
DİŞ KALINLIĞI (b) : Eksenel yönde diş kalınlığı
DİŞ DİBİ RADYÜSÜ (R) : Dişlerin daha güçlü olması ve çentik etkisini yok etmek için diş diplerinde radyüs bulunur. Radyüs genelllikle modulün 0.38 katıdır. (R= 0.38 x M)