Ağır yükleri kontrol altında tutun – Kaldırma sistemleri için yüksek yük kapasiteli trapez dişli milleri
Yüksek yük kapasiteli trapez dişli tahriklerin tasarımı, kaldırma sistemlerinin güvenli ve sorunsuz çalışmasının temelini oluşturur ve tasarımcılara yüksek talepler getirir.
Uzman çevrelerde tanınan Bornemann Gewindetechnik şirketi, 25 yılı aşkın bir süredir birçok endüstri dalı için dişli mil ve somunlar üretmektedir. Üretimin odak noktası, ağır yük kaldırma sistemleri için mil ve somun setlerinden oluşan, montaja hazır trapez dişli tahriklerin imalatıdır. Bazı örnekler vermek gerekirse: Raylı araçlar için kaldırma sistemleri, tiyatro, sahne yapımı ve özel makine yapımında kullanılan sistemler. Bu tahriklerin tasarımı ve yapımı, sistemlerin güvenli ve sorunsuz çalışması için ön koşuldur ve tasarımcılardan yüksek talepler gerektirir.
Ancak ağır yükler için vida millerinde nelere dikkat edilmelidir? Yük altında > 20 N/mm2 yüzey basıncı ulaşan ve ayrıca çok düşük çevresel hızlarda çalışan mil kaldırma mekanizmaları için, dişli profillerinin taşıma kenarlarının sürekli yağlanması zorunludur. Çünkü yetersiz yağlama, aşırı aşınma, aşırı ısı oluşumu ve ayrıca kötü şöhretli stick-slip etkisine yol açabilir.
Yağlayıcı madde önemlidir
Yapışma kayma etkisi olarak da bilinen stick-slip etkisi, birbirine karşı hareket eden katı cisimlerin sarsıntılı kaymasını tanımlar. Bu etki, yapışma sürtünmesi kayma sürtünmesinden daha büyük olduğunda her zaman ortaya çıkabilir. Tribolojik sisteme bağlı olarak, bu durum rezonans yapabilen bir yüzeyden ses olarak yayılan titreşimlerin uyarılmasına neden olur (gıcırdayan ve cızırdayan miller).
Bu etki, genellikle sürtünme ortakları bir ara madde veya yağlayıcı ile ayrıldığında ortadan kalkar. Stick-slip etkisi, teknik uygulamalarda genellikle istenmeyen bir durumdur. Stick-slip etkisinin olumsuz etkileri, rulmanlarda, lineer teknolojideki kılavuzlarda veya kaldırma teknolojisindeki vida millerinde gözlemlenebilir. Bir kapının gıcırdaması, trenlerin virajlarda çıkardığı sesler ve araba camlarındaki sileceklerin çıkardığı sesler, bu etkinin genel olarak bilinen sonuçlarıdır.
Bu etki ortaya çıktığında, bunun nedeni yağlayıcı (gres) seçimi olabilir. Klüber Lubrication Uygulama Mühendisliği Müdürü Ralph Wuertele şöyle açıklıyor: “Özellikle ağır yük kaldırma teknolojisi sistemlerinde, uygun olmayan yağlayıcılar kolayca yetersiz yağlama durumlarına yol açabilir ve bu da aşınmanın artmasına ve dolayısıyla sistemin erken arızalanmasına neden olabilir.”
Çoğu zaman bu durum, milin yapısından kaynaklanır. Diş profilinin taşıyıcı kenarında yağlama ceplerinin bulunmaması, somun profilleri yüksek yüzey yüküyle mil üzerinde kayarken uygulanan yağlayıcının kalmasını engeller. Yağlayıcı ya kenardan sıkışır ya da somunun önüne itilir. Her iki durumda da yağlama filmi bozulur, bu da başlangıçta sıcaklık artışına ve kısmen kulakları sağır eden seslerle birlikte yapışma-kayma olayına neden olur ve daha sonra dişli tahrik sisteminin tahrip olmasına yol açar.
Birkaç cm/s’lik çevresel hızlarda, bu yapışma-kayma etkisini önlemek için yağlayıcı maddenin veya yağlama ceplerinin vida millerinde bulunması kesinlikle gereklidir. Yağlama cepleri, aşırı kenar basıncı ve genel olarak yüksek özgül yüzey basıncı nedeniyle yağlayıcının kolayca itilmesini önler. Yağlayıcı ideal olarak 0 veya 00 kıvamında bir gres olmalıdır ve yağlama boşluğuna çekilmelidir.
Peki bu sorun nasıl çözülebilir? Tasarımcıların dişli üretimine yönelik talepleri, yağlama sorunlarının ve dolayısıyla bunun sonucunda ortaya çıkan sorunların önlenmesinin temelini oluşturur. Dişli tahrikler farklı üretim yöntemleriyle üretilebilir: Dişli tornalama ve dişli frezeleme, ekonomik nedenlerden dolayı yukarıda belirtilen dişli tahrikler için artık neredeyse hiç kullanılmayan yöntemlerdir. Dişli yuvarlama (veya haddeleme) işleminde, dişli milleri kesintisiz soğuk şekillendirme ile üretilir. Bu üretim yöntemi oldukça ekonomiktir, ancak çok yüksek takım ve kurulum maliyetleri nedeniyle genellikle sadece büyük serilerde uygulanabilir.
Pürüzsüz yüzeyli yumuşak kesim
Ayrıca, yuvarlatılmış dişli miller, tamamen pürüzsüz dişli yüzeyleri sayesinde yağlama filminin kopmasını kolaylaştırır. Yuvarlatılmış trapez dişli, damgalama/presle parlatma işlemi sırasında şekillendirilme sürecinden dolayı, yağlama ceplerinin bulunmadığı aşırı yüksek bir yüzey kalitesine sahiptir. Sonuç olarak, mil ve somun arasında korkulan stick-slip veya yağlama filminin kopması meydana gelebilir. Yağlayıcı, çok yüksek kenar basıncı ve genel olarak yüksek özgül yüzey basıncı nedeniyle dişli yuvalarından dışarı itilir.
Bu sıkışma, kayma yatağı çiftinin malzemelerinde yağlayıcı maddenin depolanabileceği yağlama cepleri bulunmadığında meydana gelir. Sonuç olarak, etkilenen sistemlerde gıcırdayan miller ve aşınan somunlar gibi ciddi hasarlar meydana gelir ve hatta tüm kaldırma sistemleri tamamen termal olarak kaynaklanabilir.
Sıkça dile getirilen, haddelenmiş vida millerinin daha uzun ömürlü olduğu argümanı, istisnasız olarak doğrulanamaz. Wirths-Werres şirketi, bir sürekli yükleme testinde bunu kanıtlamıştır. “Haddelenmiş vida milleri, saatlerce çalıştıktan sonra bile sadece minimum aşınma izleri gösterdi” diye vurguluyor tasarımcı Christian Zahn. Zahn’a göre, yuvarlama işlemiyle malzemede oluşan gerilimler de genellikle maliyetli yeniden işleme gerektirir. Doğrudan karşılaştırmada Wirths-Werres, yüksek kaliteli vidalı mil için yuvarlama işlemiyle üretilen modeli tercih etmiştir, çünkü birçok çap için yuvarlama ve yuvarlama işlemleriyle üretilen vidalı miller arasındaki fiyat farkı artık önemsizdir.
Bornemann Gewindetechnik, girdap işlemiyle dişli miller üretmektedir. Mil dişlerinin üretimi için kullanılan girdap aleti, bir dizi profil aleti ile tahrik edilen bir girdap halkasından oluşur ve işleme sırasında iş parçası bu alet halkası içinde döndüğü için sözde kaplama kesimi ile çalışır. Kaplama kesimi dış çapta 0 talaş kalınlığı (ve talaş derinliği) ile başlar ve hesaplanan talaş kalınlığına (ve talaş derinliği veya vida derinliği) sürekli olarak yükselir, ardından iş parçasından tekrar 0 ile çıkar, böylece çok yumuşak bir kesim ve çok pürüzsüz bir yüzey elde edilir.
Bir takım seti, aralıklı kesimlerde art arda çalışan birkaç tekli kesiciden oluştuğundan, tek tek kesimler arasında iş parçası yüzeyinde mikroskobik boyutlarda kesintiler oluşur ve bunlar μ aralığında poligon benzeri, konkav fasetler (yağlama cepleri) oluşturur. Bu yağlama cepleri, girdaplı dişli millerin iyi yağlama filmi özelliklerinin sırrıdır.
Farklı diş üretim yöntemlerinin karşılaştırılması şu sonuca varmamızı sağlar: Diş profillerinin haddeleme ve taşlama işlemleri modern ve birçok uygulama için tavsiye edilen üretim yöntemleridir, ancak kaldırma mili sistemleri için trapez dişli tahriklerin kullanılması durumunda Bornemann Gewindetechnik tarafından uygulanan girdap yöntemi tercih edilmelidir.