kriko mechanical jack

(1)

1.GİRİŞ...1

2. LİTERATÜR ARAŞTIRMASI...3

2.1. Proje Konusu İle İlgili Daha Önce Yapılmış Çalışmalar...3

2.2. Proje Konusu İle İlgili Bulunan Veriler, Toplanan Bilgiler...3

3. PROJE KONUSUNA AİT TASARIM PARAMETRELER...4

3.1. Projenin Kullanım Alanları...4

3.2. Tasarım Parametreleri...4

4. PROJE TASARIMINDA YAPILAN HESAPLAMALAR...5

4.1 Kuvvet Analizleri... 6

5. SONUÇ VE ÖNERİLER...14

(2)

1.GİRİŞ

Bu Proje MM303 Makina Elemanları dersinde öğrendiğimiz teorik bilginin pekişmesi amaçlı verilmiştir. Uygulama konusu olarak bir A firması için vidalı kriko tasarlanacaktır.

Vidalı krikolar, doğrusal hareket gerektiren uygulamalarda kullanılmaktadır. Herhangi bir yükün kaldırılmasında, mekanik bir parçanın çekilmesinde, makina aksamlarının çalışma mesafelerinin ayarlanmasında vidalı krikodan yararlanılmaktadır. Vidalı krikolar bir tona kadar yükler içindir, emniyetli olup, kaldırdığı yükü istenildiği kadar uzun müddet tutabilir. Bir kol veya anahtar ile kullanılır.

Vidalı Kriko kare ya da trapez yivli büyük bir çelik vidadan oluşan ve genellikle yük kaldırma stroku sınırlı olan krikolardır. Kullanılan vida genellikle içerisine girdiği borunun ucunda serbestçe dönen bir somuna vidalanır. Somunun, basit ya da tırnaklı bir kolla veya bir manivelayla kumanda edilen konik çark çiftiyle döndürülmesi, vidanın boru içerisinden çıkmasına ve dolayısıyla vidanın ve borunun karşı uçlarının birbirinden uzaklaşmasına neden olur. Bu uçlar yüzeyler üzerine çoğunlukla balatalarla dayanır. Böylece söz konusu yüzeyler arasındaki açıklık arttırılabilir. Kullanılan adımın küçük olması nedeniyle tersinmez olan sistemin belli bir konumda tutulabilmesi için ayrı bir düzeneğe gerek yoktur. Diğer vidalı kriko tiplerinde somun sabittir ve vidanın kendisi döndürülür. Bunların bazıları birbirinin içine giren içleri boş vidalar sayesinde teleskopiktir. Böylece aygıtın kendi boyuna oranla daha büyük bir kaldırma yüksekliği elde edilir. Vidalı krikolarda da hafiflik, küçük hacimlilik ve kullanma kolaylığı başta gelmektedir. Kaldırdıkları yükler de yine küçümsenemeyecek kadar önemlidir. Kaldırma yükseklikleri, normal vidalı krikolarda 30 cm’yi pek aşamamaktadır. En çok kullanma alanları atölyelerde veya şantiyelerde parçaların yerlerine konması veya oturtulması, ayarlanması, ağır parçaların, galeri çeperlerinin, duvarların vb. geçici olarak desteklenmesi gibi yerlerdir.

Yük kaldırmak için gerekli moment, vidalı krikolarda mekanik olarak ve genellikle el ile çalıştırılarak temin edilmektedir. Bu bağlamda güç kaynağı olarak ise çoğu durumda insan gücü kullanılmaktadır. Buna rağmen krikonun yapıldığı malzeme uygun seçildiği takdirde boyutları ve ağırlıkları rahatlıkla kullanılabilecek ve taşınabilecek sınırları zorlayabilir.

(3)

Tüketici açısından;

Krikonun ağır yüklere maruz kalan elemanları güvenli olmalıdır. Krikonun öncelikli özelliği sağlamlığı olmalıdır.

Vida – somun gibi elemanlar aşınmaya dayanıklı uzun ömürlü olmalıdırlar.

Kriko arabada her daim bulundurulacak bir parça olduğundan yakıt tasarrufu açısından hafif, yer tasarrufu açısından boyutları küçük olmalıdır.

Krikonun kullanımı kolay olmalıdır.

Üretici firma açısından;

Maliyeti düşük olmalıdır.

(4)

2. LİTERATÜR ARAŞTIRMASI

2.1. Proje Konusu İle İlgili Daha Önce Yapılmış Çalışmalar 2.2. Proje Konusu İle İlgili Bulunan Veriler, Toplanan Bilgiler

Kriko, büyük yükleri az bir yüksekliğe kaldırmaya veya hareketsiz cisimlere büyük basınç tatbik etmeye yarayan alettir.

Mekanik, vidalı ve hidrolik olanları vardır. Küçük kapasiteli krikoları takım tezgahları ve otolarda, büyük kapasiteli krikolar ise ağır makine ve diğer yüklerin kaldırılmasında kullanılmaktadır.

Mekanik Krikolar:

Yük altına yerleştirilen kriko uzun kolu vasıtasıyla hareket ettirilerek kullanılır. Genellikle trafik kazalarında, çökmelerde, 10 tona kadar olan yüklerin kaldırılmasında kullanılır.

Hidrolik Krikolar:

Hidrolik krikolar çok ağır yüklerin kaldırılmasında hızlı ve etkili bir kullanıma sahiptir. Trafik kazalarında sabitleme, yer açma, ayırma çalışmalarıyla enkaz altı arama kurtarma faaliyetlerinde dayanak çalışması ile yüklerin kaldırılmasında etkili bir kullanıma sahiptir.

(5)

eksiksiz olarak çalışma alanına getirilmesi ile bağlantıların doğru olarak yapılmasıdır.

Vidalı Krikolar:

Vidalı krikolarla ilgili bilgiler giriş bölümünde ayrıntılarıyla verilmiştir.

3. PROJE KONUSUNA AİT TASARIM PARAMETRELER 3.1. Projenin Kullanım Alanları

Tarsarladığımız mekanik krikomuz kullanım alanı açısından birçok araç ile uygun bir krikodur. Tasarladığımız krikomuzun özelliği 1 - 1,5 ton’a kadar kaldırma kapasitesine sahip olmasıdır ve mekanik olması sebebiyle en sorunsuz kullanım sağlamasıdır, krikoyla aracınızı kaldırmak için öncelikle kaldırma koluna takılan kolu döndürmeye başlayacaksınız ve bundan sonra aracınız yavaş yavaş kalkmaya başlayacak. Tasarladığımız vidalı kriko otomobil, minibüs, panelvan, hafif ticari ve benzeri araçlarlar da kolaylıkla kullanılabilir.

3.2. Tasarım Parametreleri

Bizden tasarlanmamız istenen vidalı krikonun; (Q) Kaldırma Kapasitesi: 3.6 kN

(6)

(L) Kaldırma Yüksekliği: 350 mm (H) Minimum Yüksekliği: 250 mm

olarak belirtilmiştir.

4. PROJE TASARIMINDA YAPILAN HESAPLAMALAR Seçilen Kriko Tipi

Sabit somunda dönme hareketi yaparak eksenel doğrultuda yük kaldırabilen bir cıvata-somun sisteminden oluşan vidalı-kriko tasarlanacaktır.

.

(7)

Yük indikçe içine girebilmeleri için alttaki profiller (2) daha geniştir.

Civatanın (3) öteleme, somunun (4) dönme yapması önlenmiş olup, (9) kolu çevrilince somunlar

(4) ve (5) birbirine doğru yaklaşır. Diğer bir deyişle () açısı giderek küçülür ve yük o ölçüde

yukarıya kaldırılır. En büyük zorlama, ( max



) değeri için ortaya çıkar. Mafsallarda sürtünme göz ardı edileceğinden çubuklar sadece basıya cıvata ise çeki ile birlikte burulmaya zorlanır.

(8)

Mafsallarda sürtünme olmadığını düşündüğümüzde çubuklar ( 1 F ) ve ( 2 F ) kuvvetlerince basıya zorlanır. Simetriden ötürü bu kuvvetler birbirine eşittir. Çubuklar düşey momente maruz

kalmadıklarından, boylarını tasarlarken belli bir hesap yapılmaz, ( max



) değeri bulurken;

→ Arabanın yerden yüksekliğini 250 mm aldık. → Her çubuğun boyunu 250 mm aldık.

→ Kafa ve ayak aparatlarının boyları 30’er mm aldık.

max 125 cos 250   , 0 max 60  

→ arabayı kaldırmaya başladığı an 59.9

o

 

Kriko arabayı 60 dereceden her indiğinde kaldırmaya başlayacaktır. 60 dereceden ilk küçük derecede krikoya maksimum kuvvet gelecektir. Bizim de hesaplamalarımızda en kötü durumu düşünmemiz gerektiği için dereceyi 59.9 alıyoruz.

Statik halde cıvataya her iki uçtan sadece ( C F

) çekme kuvveti gelir. F(A) = 3600 N

F(A) = 2 x F(1).cos = 2 x F(2).cos (Simetriden dolayı yük iki kola eşit dağılır.) Krikonun kendi ağırlığını ihmal ederek;

F(1) = F(2) = F(A) / 2 x cos = 3600 / 2 x cos59.9 F(1) = F(2) = 3589N 1 2 sin C F   F  F(C) = 2 x 3589 x sin59.9 F(C) =6210N

(9)

Hareket Civatasının Mukavemet Hesapları

Q = F = 3.6 kN = 360 daN

Makina Elemanları (Mustafa AKKURT) kitabında bulunan Cetvel A-2.4’e bakarak buradan çeliklerin mekanik özelliklerini ve genel imalat çeliklerinin akma ve kopma gerilmelerinin değerlerini öğreniriz. Öncelikle bu listeye bakarak civatanın malzemesini St 60 olarak ve civatanın mukavemet emniyet katsayısını S = 2,5 olarak belirlersek;

St 60 için

40

AK

 

daN/mm2 1

Makina Elemanları notundan yararlanarak, talaş kaldırılarak imal edilen vidalar için KÇ değeri 3…5 arasındadır. Biz tasarımımızda 3 seçersek,

em 2 1 σ < 4 d π F 3 , 1 = σ , S K_ç AK em σ σ  , S K σ 4 π F 3 , 1 > d Ç AK 1

 

1 1,3 .360 10,57 11 π 40 . 4 3. 2,5 d    mm

Seçilecek d1 değeri 10,57 mm’den büyük olmalıdır. Bunun için dipnotta yazan siteden değerler alınarak; 2

d1 = 16 d2 = 17 d = 18

11_{http://www.akalinisilislem.com.tr/urun7.html (St 60 çelik için mukavemet değerleri)} 2 http://www.roymech.co.uk/Useful_Tables/Screws/Trapezoidal.html

(10)

h = 2 Bu cıvata Tr 18x2’dir..

 

2 2 tan 0, 037 17 h d       dolayısıyla  2.2

 

2 2 1 360 1,79 . 16 4 ₄ b F d       daN/mm2

İzafi sürtünme katsayısını hesaplamak için, μ değeri notlardan (cıvatalar bölümü sayfa 11) 0.15 olarak alınmıştır. Buradan izafi sürtünme katsayısı (trapez vida için tepe açısı 30 derece alınarak); 0,15 0,16 30 cos( ) 2    olarak bulunur.

μ΄ = 0,16, tanρ΄ = μ΄ , arctan μ΄= ρ΄ , arctan0,16 = ρ΄ ≈ 9,1o

α < ρ` durumu söz konusu olduğundan oto-blokaj şartı sağlanmıştır.





 

1 2 _{tanα ρ´} _360. 17_{.tan(2, 2 9,1) 360.} 17_{. 0, 2} ₆₁₂ 2 2 2 S d M F      daN.mm

 

1 3 3 1 612 τ 0,76 π _{π. 16} 16 ₁₆ S M d    daN/mm2

Maksimum şekil değiştirme enerjisi teoremine göre,





2 2 ₃ 2 _{(1, 79)}2 _{3. 0,76} _{2, 22} B b         daN/mm2

(11)

em B <σ σ , S K < σ Ç AK B σ , σ 40 3 ₆ 2, 22 AK Ç B K S    

6>2,5 olduğunu için cıvatamız emniyetlidir. Seçilen cıvata uygulanan yük altında emniyetli bir şekilde kullanılabilir.

Bulduğumuz değerlere göre cıvatanın burkulma kontrolü yapılacaktır. Bunun için cıvatanın burkulmaya maruz kalan kısmının uzunluğunu bulmamız gerekir. Bunun için cıvatanın

maksimum zorlandığı durumda yani  maksimumken kollar arasında kalan uzunluğu bulmamız gerekmektedir. Bunun için kosinüs teoremi yaparsak;

2 2

250 250 2 cos120 250 250 433

k

l       

mm

Bu bulunan değer, cıvatanın burkulmaya maruz kalan kısmıdır. (ders notları cıvatalar sayfa 30)

λ = 1 4 l_k d  = 4 433 101,9 17  _

Kullandığımız çeliği göz önüne alarak bulduğumuz incelik(narinlik) derecesini Makina Elemanları notlarının cıvatalar bölümünün 31. sayfasında yer alan verilerle karşılaştırırız. Bu karşılaştırma sonucunda kullanacağımız formülü ve gerilmenin plastik bölgede mi yoksa elastik bölgede mi olacağını bulacağız. Emniyet katsayısının da (Sk) 2…4 olmasını istiyoruz.

St 60 için : 2 0 33,5daN mm/   ; 2 1 σ 0, 062daN mm/ ; 0 89  

Bulduğumuz incelik değeri λ=101,9’tir. Böylece 89<101,9 olduğundan EULER denklemini kullanırız ve bu halde elastik bölgededir.

(12)

2 2 5 2 2 2 2 2,1.10 199, 6 / 19,96 / 101,9 kr E N mm daN mm           19,96 11, 2 1,79 kr k b S     

11,2 değeri istenilen emniyet aralığından (3…6) büyük olduğu için, burkulma konusunda cıvatada herhangi bir tehlike söz konusu değildir.

Başlık Kısmının Boyutlandırılması

Yuvaya giren kısmın çapının, cıvatanın iç çapına eşit olduğundan DBaşlık1= 16 mm olarak alırız. Başlıkta bulunması gereken yüzey emniyet basıncını -Mustafa Akkurt Makine Elemanları kitabından (sayfa 155)- Pem 1 daN/mm2 _{alıyoruz. Bunun sonucunda;}



2 2



1 em em P . P . 4 Baslık Baslık D D F A  

(13)



2 2



1.π 16 360 4 Başlık D   DBaşlık = 26,7 ≈ 27 alırsak, DBaslık2 = 27 16 21.5 2  _ mm 21,5 10,75 2 r  mm Somunun Boyutlandırılması

Somun boyutlandırılması yapılırken civatanın iç ve dış çapından yaralanılır. Buna göre d1 = D1 ve d = D olarak alınır. D1→ Somun vidasının diş dibi çapı; D→ Somun vidasının dış çapı . Makina Elemanları kitabının 155. sayfasında; eğer cıvata çelik, somun bronz ise cıvata ve somun arasındaki oluşacak olan yüzey emniyet gerilmesinin değerinin 1 daN/mm2_olacağı belirtilmiştir. Bunlar göz önüne alarak boyutlandırma hesabı aşağıdaki şekilde yapılır.

Somun Yüksekliği = m, Diş Sayısı = z

m = z.h ≥



2 2



1 4 em Fh d d P   m ≥





2 2 360.4 6,74 18 16 .1    ≈ 7 mm m = z.h , 7 = z.2 , z = 4 diş vardır. Do = (1,4).d = (1,4).18 = 25,2 mm

(14)

D2 = (1,4).Do = (1,4).25,2 = 35,28 ≈ 36 mm

Verim Hesabı

Başlık ile temas yüzeyi arasındaki sürtünme momentini hesaplayarak sistemin verimini bulabiliriz.









2 . . 0,15 .360. 10,75 580,5 S M F r  daN.mm

Cıvata somun sisteminin verimi;









tanα tan 2, 2 η 0,19 tanα ρ tan 2, 2 9,1      Tüm sistemin verimi;



2







1 2 . 2 .tanα 360. 17 2 .tan(2, 2) η 0,099 612 580,5 S S F d M M     

Çevirme Kolunun Boyutlandırılması

Öncelikle çevirme kolunun uzunluğunu moment bağıntısından bulabiliriz. Burada kola uygulanan kuvveti bilmediğimizden dolayı keyfi bir değer alırız. Eğer kola uygulanan kuvveti F = 10 daN olarak alırsak, kol uzunluğu;

F . L = MS1 + MS2 10.L = 612+580,5

(15)

Bulunan değere el payı ve çevirme kolunun momente etkisi olmayan kısmının uzunluğunu da eklersek. Yaklaşık 120 mm çevirme kolunun uzunluğunu olarak buluruz .

Boyutlandırma için kullanılacak veriler:

d = 15 mm , S = 2 , Ky = 0,85 , Kb = 0,75 , Kç = 1,2

Çevirme kolunun malzemesini St 60 olarak belirlersek; St 60 için σK= 60 daN/mm2

 

2 e 3 3 e 10. 120 M F.L 3,627 daN/mm π d . 15 W 32 32 e       σD = 0,5 σK = 0,5.60 = 30 daN/mm2



 



y * K . _. 0,85 . 0,75 _{.30 16 daN/mm}2 1,2 b D D ç K K      S ≤ * ₁₆ 4,41 3,627 D e     Emniyetli

Çevirme kolunu St 60 malzemesinden yaparsak uyguladığımız kuvvet karşısında deformasyona uğramayacaktır.

(16)

5. SONUÇ VE ÖNERİLER

Vidalı kriko projesi başlangıcında ilk olarak kaldırılması istenen yükün kuvvet analizi yapılmıştır ve tasarımı yapılacak krikonun kol uzunlukları , kaldırma yüksekliği ve kollar arası olması gereken açılar trigonometrik bağlantılar kullanılarak hesaplanmıştır. Sonraki adımda istenilen yükü kaldıracak olan civatanın boyutlandırması ve mukavemet hesapları yapılmıştır. Bunun sonucunda emniyet sınırları arasında kalacak şekilde vidamızı Tr 28x3 olarak seçtik. Seçilen cıvatayı maksimum şekil değiştirme hipotezine göre test edip, emniyetli bulduk. Daha sonra kriko için burkulma kontrolü yaptık ve bunda da seçilen vida için emniyet koşulunu sağladık. Cıvatayla birlikte bağlanacak olan somunu mukavemet formülleri yardımıyla boyutlandırdık. Kriko en alt pozisyondayken yuvasından çıkmasın diye ekstra bir tutucu ekledik, çünkü kol uzunlukları fazlaydı. En son olarak cıvata somun sisteminin ve tüm sistemin verimini bulduk. Tüm sistemin verimi %7,3 olarak bulunmuştur. Tüm bu işlemlerden sonra krikoyu hareket ettirmemizi sağlayacak çevirme kolunun malzeme seçimi ve uygunluk durumu kontrol edilip, gerekli boyutlandırmalar ve malzeme seçimi yapılmıştır.

Sistemin veriminin arttırılması iç ortalama çapı daha yüksek bir cıvata seçilmeli ve kriko malzemesinin akma sınırı yüksek olmalıdır.

(17)

KAYNAKLAR

Akkurt M., Kent M. Makina Elemanları Cilt 1, Üçer ofset, 1979.

Rende H., Makina Elemanları, Cilt 1, Seç Yayın Dağıtım, 1996.

Babalık F.C., Makine Elemanları ve Konstrüksiyon Örnekleri, Cilt 1 UÜ Basımevi, 1995. Gediktaş, M. ve Yücenur, S., Kayış Kasnak Mekanizmaları, İstanbul, 1989.

TMMOB Makine Mühendisleri Odasi Konya Subesi II. Makine Tasarim ve Imalat Teknolojileri Kongresi 26-27 Eylül 2003

VIDA VERIMININ DENEYSEL TESPITI Erol SOLMAZ1 , Kadir ÇAVDAR2

Babalik F.C., Makine Elemanlari ve Konstrüksiyon Örnekleri, Uludag Üniversitesi Yayinlari, Bursa, 1997.