PROBLEM 6

Problem 4 de verilen dik tankın içindeki su seviyesinin (h) değişmeden kalması için tanka doldurulacak sıvı debisi ne kadar olmalıdır.

Bu problem basit ama sık karşılaşılan bir problem olduğu için vermekte yarar gördüm.

Tank seviyesinin sabit kalması için giriş ve çıkış su debileri eşit olmalıdır. Aksi halde tank taşar veya seviyesi düşer.

Yani ; ( π D² /  4) *V₁ = ( π d² /  4) *V₂

Bu formülden   V₁=(d/D)²*V₂  (Formül 1)

Not: Tankın üst yüzeyinde belli bir kinetik enerji olması nedeni ile seviye değişmese bile V₁ hızı sıfırdan büyüktür

Bu tip problemlerde her zaman kullanılan denklem meşhur Bernoulli denklemidir.(Bkz.Önemli formüller)

P₁ +(1/2) ρV₁² + ρ g Z₁ = P₂ +(1/2) ρV₂²+ ρgZ₂

Problemimizde tank atmosfere açık olduğu ve atmosfere açık bir yere boşaltma yaptığı için P₁₌P₂  dir

Denklemi sadeleştirirsek

(1/2) ρV₁² + ρ g( Z₁ – Z₂) = (1/2) ρV₂²

Seviye farkı h olduğu için denklem aşağıdaki formu alır

(1/2) ρV₁² + ρ g h = (1/2) ρV₂²  (Formül 2)

Yukarıda bulunan Formül 1 ve Formül 2 yi birlikte tanktan boşalma hızı V₂ için çözersek

Q= A₂* V₂

Örnek

Çapı 1 metre olan tank içideki su seviyesinin 2 metre de sabit tutulması isteniyor.
Tankın çıkış deliği çapı 0.1 metre olduğuna göre tanka dakikada doldurulması gereken su kaç litredir.

D= 1 metre
d=0.1 metre
h=2 metre

Yukarıda verilen problemde tank çapı D çıkış çapı d ölçüsünden 10 misli fazla ise tank yüzeyi hızı V₁ sıfır kabul edilebilir.

V₁  sıfır kabul edildiği zaman bernouli denkleminden  

     olarak bulunurdu (Bkz önemli formüller)

Bu durumda örnek problemde ki Q için sonuç hemen hemen aynı olur.

Eğer saatte binlerce ton yığın malzemesi aktarılacaksa bantlı konveyor kullanımı kaçınılmaz seçenektir. Bu gün maden ocaklarında, demir ve çelik fabrikalarında, termik santrallerde, cevher, kömür, kireç, sinter malzemelerinin manipulasyonunda ana taşıyıcı unsur bantlı konveyorlerdir.

Bantlı konveyorlerin tarihi çok eski değildir. İlk defa 1830 yılında ortaya çıkan bantlı konveyorler özellikle bant kalitesinin geliştirilmesi ve üçlü kılavuz makaralarının kullanılmaya başlamasından sonra tüm dünyaya hızla yayıldı. Bu gün saatte 20,000 ton (saat başı 1,000 kamyon yükü) malzeme bantlı konveyorlerle yaklaşık 50 Km. mesafeye taşınabilmektedir. Üstelik bu taşımanın maliyeti kamyon ile taşıma maliyetinden on kat daha ucuzdur.

Bantlı konveyorle taşınacak malzemeler çok fazla çeşitlilik gösterir. Çok ince taneli toz, iri taneli kömür, taş, vs.hepsi bantlı konveyor ile son derecede güvenli şekilde taşınabilir.

Bunlarda enerji, işçilik ve bakım maliyeti son derecede düşüktür. Geliştirilmiş bant kalitesi aşındırıcı, korozif malzemeleri ve sıcak malzemeleri bile taşıyabildiği için kimyasallar, aşındırıcı malzemeler, kırılgan ve gevrek malzemelerin hepsi bantlı konveyorler ile taşınabilmektedir.

Bantlı konveyorlerin bir diğer özelliği de arazi şartlarına uyum gösterme kabiliyetidir. Bu nedenle, dönerek yükselen virajlardan, dağlardan, nehirlerin üzerinden rahatça geçerek 40-50 Km yol alabilmektedirler. Kamyonlar 8% meyilli arazide zor yol alabilirken bantlı konveyorler ile 35% meyilli arazilere rahatlıkla malzeme  taşınabilmektedir.

Bantlı konveyörlerde yıllık bakım masrafı yatırım maliyetinin 2% si mertebesindedir. Bu bakım masrafına bant değiştirme maliyetini de ilave etmek gerekir. Bant değiştirmenin yıllık maliyeti ise yatırım tutarının 5% si civarındadır. Aşındırıcı olmayan normal malzemelerin taşınmasında bant ömrü 15 yıl, keskin kenarlı kaya, taş vs taşınmasında ise bant ömrü 5 yıldır.

Bir konveyordeki en önemli bakım maliyeti taşınma sırasında ortaya çıkan döküntünün temizlenmesi için yapılan masraftır. Bunu önlemenin en kolay yolu dizayn aşamasında makara aralıklarının malzemeye uygun olarak doğru belirlenmesidir (Bkz Tablo 2). Döküntünün en önemli sebebi konveyör bandının makaraları arasındaki sarkma olup bu sarkma en fazla 3% civarında olmalıdır. Sarkmayı önlemek için makaralar arası boşluğu sac ile doldurma akla gelebilir. Ancak bu durumda sürtünme nedeni ile bant ömrü azalacağı gibi enerji maliyeti artacaktır. Makaralar arasını sac ile kapatmak ancak gıda sanayindeki gibi hafif fakat değerli malzemelerin taşınmasında kullanılabilir. 

Konveyörlerin dizaynı konusuna geçmeden önce özetleyecek olursak bantlı konveyörlerler ekonomik, güvenli ve çevreye uyumlu taşıma ekipmanlarıdır. Yatırım maliyetleri taşınacak malzeme, özel şartlar ve uygulamada ortaya çıkacak sınırlamalara bağlı olarak değiştiği için belli bir rakam verme imkanı yoktur.

ŞEKİL 1

ŞEKİL 2

BANTLI KONVEYOR DİZAYNI

Bantlı konveyörlerdeki temel elemanlar Şekil 1 de gösterilmiştir. Değişik boy ve şekillerdeki bantlı konveyörler esas olarak bu elemanlardan müteşekkil olup konveyorun uzunluğuna bağlı olarak ara bölgelerde dikey veya yatay gerdirme tamburları yer alabilir. 

Konveyörlerin her iki yanında boydan boya yürüme yolları bulunur. Yürüme yollarının genişliği bir tarafta en az bant genişliği (BG) kadar diğer tarafta ise bant genişliğinin en az yarısı kadar olmalıdır (Bkz.Şekil 4). Konveyorlerde taşıma makaraları kesit olarak Şekil 2 deki gibi farklı dizilişlerdedir.

Bantlı konveyörler birbirlerine aktarma yaparak da taşıma işlemini yerine getirebilirler. Ancak her aktarma sistemde ilave yükseklik nedeni ile daha fazla enerji, dökme noktalarında bantlarda daha fazla aşınma ve tozuma nedeni ile mümkün olduğunca kaçınılması gerekir. Kısa konveyorlerde yeterli mesafe yoksa dönüşler için aktarma yapılması bir zorunluluk olarak ortaya çıkar. (Bkz yandaki resim)

DİZAYN  FAKTÖRLERİ

TAŞINACAK MALZEME: Taşınacak malzemenin analizi dizayn öncesi titizilikle gerçekleştirilmesi gereken bir diğer önemli husustur. Bu nedenle dizayna geçmeden önce taşınacak malzemenin karakteristik özelliklerinin belirlenmesi gerekir. Taşınacak malzemenin temel karakterisik özellikleri şunlardır.

1. Yığın yoğunluğu: Yığın yoğunluğu malzemenin yoğunluğu demek değildir. Eğer malzeme tane yapısının şekli nedeni ile malzeme içinde bölgesel boşluklar oluşturuyorsa yığın yoğunluğu malzeme yoğunluğundan her zaman daha az olur. Malzeme taşınmaya başladıktan bir müddet sonra sarsıntı ve vibrasyon nedeni ile malzeme kendi içinde iyice yerleşir ve bu nedenle bant üzerindeki yığın yoğunluğu 10-15% civarında artar. A dan Z ye tüm malzemelerin yığın yoğunluklarına YIĞIN YOĞUNLUKLARI bağlantısından ulaşabilirsiniz.
   
   
2. Yığın açısı (angle of repose) : Bu açı malzeme yerçekimi etkisinde bir yere boşaltıldığında zemin ile yaptığı açıdır. Bu açıya Türkiyede şev açısı da denilir (Bkz. Şekil 3).
   
   
3. Taşınma açısı (Angle of surcharge) : Malzemenin bant üzerinde hareket halinde iken zemin ile yaptığı açıdır. Malzeme konveyorde hareket etmeye başlarken taşınma açısı yığın açısına eşittir. Ancak hareketten sonra sarsıntı nedeniyle bu açı azalarak taşınma açısı ortaya çıkar. Taşınma açısı yığın açısından 5-15º daha azdır. (Bkz. Şekil 3)
   
   
4. Tane büyüklüğü: Yığın içindeki tane büyüklüklerinin ortalamasıdır. Herhangi bir tanenin büyüklüğü ise tanenin sahip olduğu en büyük ölçüdür. Yığma malzemeler normalde tane büyüklüğüne göre tasnif edilirler. Tasnif edilmiş yığında en büyük tane en küçük tanenin 2.5 katından daha fazla olamaz. Malzeme tane büyüklüğüne göre yığın aşağıdaki gibi tasnif edilir.
   Tane büyüklüğü 160 mm den büyük ise : İri parçalı yığın
       "          "      160- 60 mm arasında ise Orta parçalı yığın
       "          "        60-10 mm      "         "    Küçük   "        "
       "          "        10-0.5 mm      "        "    Taneli yığın
       "          "             0.5 mm den küçükse Tozlu yığın
   
   
5. Akışkanlık: Malzemenin tane büyüklüğü, şekli, yüzey pürüzlülüğü, nem oranı, içindeki ince taneli malzemenin iri tanelere oranı akışkanlığı etkileyen faktörlerdir.
   
   
6. Topaklaşma (Birbirine tutunarak grup oluşturma)
   
   
7. Yapışkanlık
   
   
8. Sürtünme katsayısı

Taşınacak malzemenin bant üzerinde ve döküş oluklarındaki davranışını belirleyen en önemli faktörler malzemenin nem oranı ve tane büyüklüğünün yığın içindeki dağılımıdır. Malzeme içinde homojen bir nem oranı ve tane büyüklüğü dağılımı yoksa montaj sonrası konveyorlerde hiç beklenmeyen kapasite düşüklüğü, aşırı döküntü, malzeme yapışması ortaya çıkar. Bütün bunlar uzun bakım duruşlarına neden olur ve işletme, bakım maliyetlerini olumsuz etkiler.

Taşınacak malzeme tozuması fazla olan veya korrozif veya patlayıcı  bir malzeme ise böyle malzemelerin taşınmasında konveyor açısı, bant hızı, makaraların açısı, bant sarkma miktarı, bant gergi miktarı, sistemden gelen vibrasyon  son derece önem kazanır. Çünkü özellikle konveyor bandı makaralar üzerinden geçerken taşıdığı malzemeye aktaracağı sarsıntının malzemeyi nasıl etkileyeceği çok önemli olup dizayn aşamasında bu etkilere yönelik tedbirler alınmalıdır. Örnek: Eğer Kükürt gibi sürtünmeden ötürü statik elektrik üreten bir malzeme taşınacaksa döküş oluklarının elektriği yalıtacak plastik veya alüminyum malzeme ile kaplanması gerekir.

KONVEYOR TAŞIMA BÖLGESİ: Dizayna geçilmeden önce dikkat edilmesi gereken bir diğer önemli husus konveyörün nereye kurulacağıdır. Eğer konveyor arazide kurulacak ise yağmur, kar, rüzgar ve sıcaklık faktörlerin mutlaka göz önünde bulundurulması ve hesapların ona göre yapılmasıdır.

KONVEYORLERDE TEMİN EDİLMESİ GEREKEN AÇIKLIKLAR: Bu gereklilik konveyor dizaynında önemli sınırlamalar getiren ve imalat maliyetini arttıran bir husustur. Konveyorlerde temin edilemesi gereken açıklıklar Şekil 4, 5,6 ve 7 de belirtilmiştir.

Konveyorlerin her iki yanında temizlik ve bakım işleri için mutlaka boydan boya yürüyüş yolları ve yeterli bakım alanları temin edilmelidir.

 
ŞEKİL 3: Φ_r: Yığın açısı,  Φ_s: Taşınma açısı

Şekil 4: Kuyruk tamburu bölgesi

 Şekil 5: Yükleme bölgesi makaraları kesit

Şekil 6: Boşaltma tamburu yan görünüş

Şekil 7: Boşaltma tamburu ön görünüş

KAPASİTE
Kapasitenin belirlenmesi konveyor dizaynında en önemli iştir. Zira gelecekte ortaya çıkabilecek ihtiyaçları da göz önüne alınarak kapasite doğru tespit edilmediğinde sonradan bant hızını arttırarak veya sonradan bant genişliğini arttırarak kapasiteyi arttırmaya kalkmak maliyeti büyük revizyonlar gerektirir. Bu nedenle kapasiteyi belirleyen üç faktör (yoğunluk, bant genişliği ve hız) çok dikkatli seçilmelidir.

İster bir boru içinde akan sıvı olsun, isterse bant üzerinde taşınan malzeme olsun kapasitenin formülü aynıdır. Yani

KAPASİTE = Yoğunluk X Akış hızı X Kesit alanıdir.
Q(Ton/Saat) =ρ(Ton/ M³) *V(M/Sn)*A(M²)*3600

YOĞUNLUK
Kapasite hesaplarında dikkate alınan yoğunluk yığın yoğunluğudur. Yığın yoğunluğu bu konuda hazırlanmış tablolardan temin edilebilir. Yığın yoğunlukları için yukarıda verilen YOĞUNLUK TABLOSU 'su kullanılabilir.
Ancak kabaca tasnif etmek gerekirse yığın yoğunlukları

2(Ton/ M³) den fazla ise Çok Ağır (Cevher, Kobalt madeni vs.)

2-1,1 (Ton/ M³) arasında ise Ağır (Kum, Kireç taşı, Çimento vs.)

1,1-0,6 (Ton/ M³) arasında ise orta ağır  (Buğday, Kömür vs.)

0,6 (Ton/ M³) den az ise hafif (Tahta talaşı vs.) Olarak sınıflandırılabilir.

AKIŞ HIZI
Batlı konveyor hızı malzemenin transfer esnasında dökülmesini, eğer konveyor eğimli ise bant üzerinde geri kaymasını önlemek için uygulanacak hızdır.
Grafik 1 de belli konveyor eğimlerinde malzemenin geri kaymadan veya dökülmeden taşınabilmesi için uygulanabilecek maksimum bant hızları grafik olarak gösterilmiştir.

Eğimli konveyorlerde döküntüyü ve malzeme kaymasını önlemek için bant hızının aşağıdaki formüllerden elde edilecek kayma ve dökülme hızlarından daha düşük tutulması gerekir. 

Malzemenin kaymaya başlayacağı hız Vkayma(m/dak)

Malzemenin dökülmeye başlayacağı hız V_dökülme (m/dak)
 
 
Malzeme eşdeğer yüksekliği h(m)

 
Yan taşıyıcı makara üstündeki konveyor bandının malzemeye temas boyu
b_wmc(m)= 0.2595*BW -0.026 

Orta taşıyıcı makara üstündeki konveyor bandının malzemeye temas boyu
b_c(m)= 0.371*BW

Konveyor hızlarının belirlenmesinde ana unsur taşınacak malzemenin niteliği ve bant genişliğidir. Malzemeye göre seçilmesi gereken bant hızları Tablo 1 de verilmiştir. Ancak konveyor hızının yüksek seçilmesi bant genişliği ve bant gergi kuvvetin daha düşük tutulmasına imkan verir. Böylece  konveyordeki en önemli yatırım ve bakım masrafı olan konveyör bandı maliyetinden tasarruf edilmiş olur. Bu nedenle konveyor hızları aşağıda belirtilen koşullar elveriyorsa Tablo 1 de belirtilen hızlardan 50% daha yüksek seçilebilir. 

Yüksek hızlarda bantlı konveyor kullanımı aşağıdaki koşullarda elverişlidir.

• Konveyor uzunluğu 1500 metreden fazla ise
• Besleme ve boşaltma noktalarında malzeme aynı yön ve hızlarda banda aktarılıyorsa
• Malzeme topak veya parça büyüklüğü küçükse
• Bandın gergi değerleri doğru uygulanmışsa

Yüksek bant hızları daha dar bant kullanımını sağlayarak ekonomi sağlar, ancak aşağıdaki dezavantajları da doğurur. Bunlar;

• Bandın aşınması artar
• Malzeme tane büyüklüğü dağılımındaki homojenlik bozulur (degradation)
• Hava direnci artar
• Taşıyıcı makaralarda darbeler artar
• Yükleme boşaltma noktalarındaki bakım maliyeti artar.
• Konveyor elemanlarının ömrü azalır.

Bazı malzemelerin bantlı konveyörler ile taşınmasında ise bant hızı mümkün olduğunca düşük tutulur. Bunlar;

• Toz halindeki malzemeler (özellikle yükleme boşaltma noktalarında tozumayı azaltmak için)
• Kırılgan malzemeler
• Ağır, keskin kenarlı malzemeler
• Tehlikeli malzemelerin taşınmasında

Grafik 1: Konveyor açısına göre bant hızı

AKIŞ HIZI FORMÜLLERİNDE

S_i(m): Taşıyıcı makaralar arası mesafe (Bkz.Tablo 2)
Y_s     : Bant sarkma oranı (boyutsuz)
g (m/sn²)      : Yerçekimi ivmesi
θ_belt(radyan): Konveyör bandı eğimi
ρ(Kg/m³)       : Yığın yoğunluğu
µ : Malzeme ile bant arasındaki sürtünme katsayısı
σ₀(Kg_f/m²): Malzeme ile bant arasında yapışma dayanımı
BW (m)      : Bant genişliği
ß(derece)  : Makara açısı
Φ_s(derece): Taşınma açısı (Surcharge angle)

TABLO 1

Şekil 9. Yatay Konveyor malzeme Kesit Alanı

KESİT ALANI
Yatay bir konveyör üzerindeki malzeme kesit alanı A  konveyöre dik olarak alınan kesit alanına eşittir. Ancak konveyör yere paralel değilse bu kesit alanı konveyör eğiminin derecesine göre artar. Bu artış malzemenin dökülmesi ve kayması sonucunu doğurur.
Bu nedenle eğimli konveyorlerde malzeme kesit alanının yere paralel taşıma yapan konveyor kesit alanından (Bkz. Şekil 9)  daha az tutulması gerekir. Böylece hareket halindeki konveyorun üzerindeki malzeme genişliğinin ve taşınma açısının hareketin getirdiği dinamik kuvvetler nedeni ile değişmesi önlenmiş olur.

Eğimli koveyor kesit alanının bulmak için eğimli konveyor taşınma açısı yatay konveyor taşınma açısının kosinüsü ile çarpılarak eğimli konveyor malzeme kesit alanı bulunmuş olur. Bu şekilde elde edilen alandan ötürü konveyor kapasitesi en fazla 3% oranında azalır.

KESİT ALANININ BULUNMASI
Normalde konveyor firmaları ürettikleri konveyorlerde bant genişliği ve yan makaraların yatay ile yptığı açıya göre eğimi olmayan (0 derece meyilli) konveyorlerde taşınacak malzeme kesit alanlarını tablo olarak kapasiteler ile birlikte vermektedirler. Ancak bu kesit alanının formülünün bilinmesinde fayda vardır.

ÜÇLÜ TAŞIMA MAKARASI OLAN BİR KONVEYÖRDEKİ KESİT ALANININ FORMÜLÜ

A = A_b + A_s

A    : Toplam kesit alanı (Bkz. Şekil 9)
A_b  : Trapez alan miktarı
A_s   : Dairesel alan miktarı

BANT GENİŞLİĞİ (BW)
Yukarıda formülü verilen kesit alanı esas olarak bant genişliğine bağlıdır. Bant genişliği taşınacak malzeme deki en büyük parçanın veya topak halde bulunan malzemenin içindeki ince malzemeye olan oranı ile birlikte malzemenin yığın açısına bağlı olarak değişir. Grafik 2 de belirtilen parametrelere bağlı olarak bant genişliğini tespit edebilirsiniz. Konveyor bantları piyasada her istenilen genişlikte bulunmaz. Bunlar sadece belli genişlik aralıkları ile temin edilebilmektedirler. Konveyor bantları piyasada aşınmaya, yağa, ısıya, aleve dayanıklı olarak TSE547 veya DIN22102 standartlarında üretilmektedir.

Grafik 2: Parça büyüklüğüne göre bant genişliği seçimi

TABLO 2.

BANTLI KONVEYORLERDE TAHRİK SİSTEMİ

Konveyor bandının hareket edebilmesi için tahrik tamburu tarafından hareket yönünde çekilmesi gerekir. Bu kuvvet tahrik tamburuna her iki yönde uygulanan kuvvetlerin farkı kadar olmalıdır, Bu farkın ne kadar olması gerektiğinin hesabı konveyörlerde birçok etkin  faktör olması nedeni ile biraz karmaşık olup üç farklı model uygulanmaktadır. Bunlar;

1. Temel uygulama modeli (en yaygın ve en basit model)
2. Standart konveyörler için uygulanan model
3. Üniversal model (en hasas ve doğru hesap modeli)

Aşağıda vereceğim model en yaygın kullanılan Temel uygulama modeli olup sonucu en fazla 10 %  fazla bir farkla vermekle birlikte çoğu bantlı konveyöre uygulanabilecek en basit modeldir. Ancak bu model tüm konveyorler için uygulanamaz. Bu modelin uygulanabileceği konveyorler aşağıda belirtilen sınırlar içinde olmalıdır.

• Konveyor boyu 250 metreden az olmalı
• Konveyöre sadece tek noktadan malzeme yükleniyor olmalı.
• Konveyor eğimli olabilir ancak kamburlu veya çukurlu olmamalı.
• Kullanılacak bant karkaslı textil tipinde olmalı
• Konveyor makaraları düz veya makara boyları birbirine eşit üçlü makara olmalı.
• Tek tahrik noktası bulunmalı.
• Ağırlıklı gergi tamburu tek noktada olmalı.
• Maksiumum bant gergi miktarı T₂=55 KN değerini geçmemeli (5,500 Kg_f)

Dizayn edilecek konveyorler yukarıda belirtilen kriterlerin dışında ise CEMA Belt Conveyors For Bulk Materials. Ch 6. kısımında verilen diğer uygulanabilir hesap modellerine başvurulmalıdır.

ÇEKME KUVVETİ TEMEL UYGULAMA MODELİ

ΔT= T₁-T₂

ΔT= W_m * H + 0.04* (2*W_b +W_m) *L

Bu formülde

W_m (Kg_f/m): 1 metre boyundaki band üzerindeki taşınacak malzeme ağırlığı

W_b (Kg_f/m): 1 metre boyundaki bandın ağırlığı.

H (Metre) : Malzemenin taşınacağı yükseklik

L (Metre) : Konveyorün kuyruk tamburu ile Tahrik tamburu arasındaki yatay mesafe

Hesaplanan fark gerilimi oluşturan ana unsurlar bant malzemesi ile tambur arasındaki sürtünme katsayısı ve sarma açısıdır.
Bu değerlerin yeterli fark gerilimi oluşturup oluşturamayacağı aşağıdaki formüller ile hesaplanabilir

ΔT= T1-T2

T₁= T₂* 2.718 ^(Ɵ*μ)
ΔT=T₂*(2.781^(θ*μ)-1)

T1 : Maximum bant gerilimi

T2 : Minimum bant gerilimi

Ɵ (Radyan) : Bantın tamburu sarma açısı

μ: Bant ile tambur arası sürtünme katsayısı

• μ= 0.25 Lastik kaplama bant ile düz çelik tambur arasında
• μ= 0.3 Lastik kaplama bant ile oyuklu çelik tambur arasında
• μ= 0.5 Lastik kaplama bant ile PVC, Seramik veya muadil sert lastik ile kaplanmış oyuklu tambur arasında.

Şekil 10

Bir konveyorde tahrik tamburu patinaj yapıyorsa fark gerilimi arttırmak gerekir.
Bunun için öncelikle sarım açısı Ɵ yı büyütmek en etkin yoldur. Bu amaçla tahrik tamburunun hemen altına yerleştirilen ilave tambur vasıtası ile bant sarım açısı 260 dereceye (4.5 Radyan) kadar arttırılabilir.

Patinajı gidermek için ikinci etkin yol sürtünme katsayısını arttırmaktır. Bunu için tahrik tamburunu üzerinde oyuklar bulunan sert pvc veya seramik ile kaplamak en iyi yoldur. Özellikle ıslak çalışma şartlarında patinaj daha sık karşılaşılabilecek bir durum olduğundan tambur üzerindeki oyuklar bandın ıslaklığını (suyunu) tahliye için de etkin olur.

Sarma açısı θ ile sürtünme katsayısının yüksek seçilmesi banda uygulanacak gergi (T₂) miktarının azalmasına sebeb olur. Bu ise bant ömrünün daha fazla olmasını sağlar.
Örnek : Sarma açısı θ=200⁰ (3.5 radyan) ve sürtünme katsayısı μ=0.45 olan Sert PVC kaplı tahrik tamburu ile 4 tonluk çekme kuvveti uygulanabilmesi için gergi kuvveti ne kadar olmalıdır.

Cevap:

ΔT= T₁-T₂ = 4000 Kg_f
ΔT= T₂* (2.718 ^(Ɵ*μ)-1)
4000= T₂* (2.718 ^(3.5*0.45)-1)
T₂=4000/(2.718^(3.5*0.45)-1)
T₂=1044 Kg_f

Eğer bant sarım açısı Θ=180⁰ ve sürtünme katsayısı μ=0.25 olsaydı T₂ gergi miktarı 3352 Kg_f değerine çıkardı (yaklaşık 3 kat)

Konveyor bandının tahrik edilmesi için gerek şart olan gergi miktarı T₂ kuyruk tamburunun çektirilmesi ile sağlanabileceği gibi ara tamburların çektirilmesi ile de sağlanabilir. Ancak özellikle uzun konveyorlerde bu iş için daha çok yer çekimi ile gergi sağlayan ağırlıklı gergi tamburları (Take Up)kullanılır. (Bkz.Şekil 11)

Ağırlıklı gergi tamburları konveyor bandı için ihtiyaç duyulan gergi miktarının konveyor bandının her yerinde eşit olarak etkin olmasını sağlar. Gergi ağırlıkları bandın montajı sırasında ihtiyaç duyulan ekstra bant uzunluklarının ve gerilim  altında iken bandın uzamasından kaynaklanan gevşekliklerin otomatik olarak kompanse edilmesini de sağlar.

Tambur çapı fark gerilim yaratmada etkin değildir. Ancak özellikle sarım açısı Ɵ arttıkca bandın bükülme gerilimi artar. Bu gerilim küçük çaplarda çok daha fazla olur. Bu ise bandın daha hızlı yorulmasına ve kopmasına neden olur. Bunu önlemek için tambur çapının kullanılacak bandın kord sayısı, kaç kat olduğu ve tipi ne göre belirlenmiş tambur çaplarından büyük seçilmesi gerekir.

Standart bir tahrik tamburu çapı 1500 mm , genişliği ise 1650 mm ye  kadar çıkabilir. Ancak bu büyüklüklerde bant hızı 4 m/sn yi geçmemelidir. Daha büyük hızlar için standart dışı özel tamburlar dizayn edilmelidir.

Tahrik tamburunun çok büyük seçilmesi durumunda bant hızı da artacağından daha büyük tahvil oranlı redüktör kullanılması mecburiyeti doğar. Bu nedenle tambur çapları maliyet açısından çok da fazla büyük seçilemez . Optimum tambur çapları konveyor bandı üreticilerinin bant tiplerine göre hazırladığı tablolardan belirlenir. Tambur boyları ise bant genişliğinden 50 mm daha uzun seçilir.

Tamburlarla ilgili bir diğer husus ise; bandın sağa-sola gezinmesini önlemek için tamburun silindirik değil bombeli olarak üretilmeleridir.  Bu bombe miktarının tambur boyuna göre oranı 1 ila 0.5% arasında değişir.

Şekil 11.

KONVEYOR MAKARALARI

Dünyada kullanılan başlıca tip Konveyör makaraları şekil 2 de verilmiştir. Bunlar arasında en fazla kullanılan tipi düz makaralara göre daha fazla malzeme taşıma kapasitesine sahip olan üçlü taşıma makaralarıdır. (Bkz. Şekil 12)

Üçlü makaralar önceleri β açısı 20 derece olarak üretilmekte iken son zamanlarda β açısı 35º  ve eşit l boyundaki makaralar ile daha yaygın olarak kullanılmaya başlamıştır.

Makaraların seçiminde etkin oan kriterler şunlardır.

• Taşınacak malzemenin niteliği
• Makaralara gelecek yük miktarı
• Rulman ömrü L₁₀ (Bkz Rulman seçimi)
• Makara çapı
• Çevresel faktörler

KONVEYOR BANDI SEÇİMİ

Bir konveyörde en önemli eleman seçilen banttır. Giriş kısmında da belirttiğimiz gibi üstelik bant konveyördeki en pahalı ve en sık değiştirilmesi gereken elemandır. Bu nedenle seçiminde son derecede hassas davranılması gerekmektedir.

Bandın seçiminde göz önüne alınacak etkenler şunlardır.

1. Taşınacak malzemenin niteliği (Yığın yoğunluğu, topak veya parça büyüklüğü, rutubeti, içerdiği kimyasallar, sıcaklığı vs.)
2. Taşıyacağı malzeme miktarı (kapasite)
3. Bant genişliği
4. Bant hızı,
5. Makara tipi (düz, üçlü vs.)
6. Tahrik sistemi (Tek nokta tahrik, çift nokta tahrik)
7. Tahrik tamburu çapı
8. Gergi tipi ve yerleşim lokasyonu
9. Kaç noktadan malzemenin beslendiği
10. Çalışacağı iklim koşulları
11. Bant ucunun diğer uç ile nasıl birleşeceği
12. Bant temizleyicilerin tipi

Konveyor bandı genel olarak iki tip malzemeden oluşur (Bkz. Şekil13)

1. Üst, ara ve alt yüzeylerdeki kaplama
2. Ortalardaki karkas

Bandın alt, üst yüzeyler ile aralardaki kaplamaların amacı karkası korumaktır. Çünkü karkas bandın tahriği için gereken maksimum gerilimleri taşıyacak ve yüklme noktalarında şoklara maruz kalacak olan elemandır.

BANT KAPLAMASI

Önceleri tabii lastik yegane kaplama malzemesi iken, son 50 yılda sentetik lastik, polimer, elestomer ve fiber malzemelerin geliştirilmesi ile kaplamaların servis ömrü ve uygulama alanları arttırılmıştır. Gelişen teknoloji ile bant kaplamasının 17 N/mm² basınca dayanabilmesi ve kopmadan önce 400% uzanabilmesi sağlanmıştır. Genel amaçlı kaplamalar 5 ila 80 ⁰C sıcaklığa dayanırken özel amaçla üretilmiş bant kaplamalar aleve, yağa, kimyasallara direnç gösterebilecek şekilde sağlanabilmektedir. Piyasada EPDM olarak adlandırılan kaplama malzemeleri 200 ⁰C sıcaklığa dayanabilmektedir.

Bant kaplamaları madencilik, tarım, kağıt sanayisi gibi alanlar için genel amaçlı olarak üretildiği gibi özel amaçlara yönelik olarak da temin edilirler. Bunlar;

• Yüksek sıcaklığa dayanıklı kaplamalar (200 ⁰C ye kadar)
• Yağa dayanıklı kaplamalar
• Gıda sanayisinde kullanılacak kaplamalar
• Aleve dayanıklı kaplamalar
• Düşük sıcaklıklarda kullanılacak kaplamalar (- 40 ⁰C ye kadar)
• Kimyasal reaksiyonlara dayanıklı kaplamalar

BANT KARKASLARI

Konveyor bandında yükü taşıyan, darbeleri emen ve yırtılmayı engelleyen eleman karkastır.
Karkaslar bir veya birkaç kat olup (Bkz şekil 1 örgülü polyester, naylon veya sentetik fiber den mamul olabilirler.

CEMA standartlarında konveyor bandının dayanacağı gerilim kuvveti PIW cinsiden, yani 1 inç genişliğindeki bandın lb_f cinsinden dayanacağı kuvvet olarak belirtilir. 1 kat geliştirilmiş dokuma karkas 450 PIW (80 N/mm) gerilime dayanabilmektedir (1 metre genişliğinde bant için 80,000 N ). Karkas kat sayısı arttıkça bu gerilim miktarı o miktarda artmaktadır. Çok daha büyük bant gerilimlerine ihtiyaç duyulan konveyörlerde ise çelik halatlar ile güçlendirilmiş karkaslar kullanılmaktadır (Bkz. Şekil 14).

En yagın ve basit karkas tipi düz örgülü  karkaslardır (Bkz Şek 15) . Örgülü olmayan karkaslarda ise taşıyıcı malzemeler (polyester, naylon veya sentetik fiber) ise birbirine kimyasallar ile yapıştırılmış olarak kullanılırlar.

Şekil 12

Şekil 13

Şekil 14

Şekil 15

TRAJECTORY (AKIŞ İZİ)

Bantlı konveyörlerde dikkat edilmesi gereken bir diğer önemli husus malzemenin konveyörden dökülürken takip ettiği trajectory yani akış izidir. Zira konveyor çıkışına koyulacak döküş oluğunun konumunun ne olması gerektiğini sağlıklı değerlendirebilmek için akış izinin belerlenmesi oldukça önemlidir.
Akış izinin nasıl belirlendiğini bulmak için bakınız sayfa "TRAJECTORY"

İlk defa Arşimet tarafından 2200 yıl önce düşünülmüş en eski mekanik cihazlardan biri olan helezon konveyörler özellikle yığın malzemelerin aktarılmasında önemli bir yere sahiptir.

Bu sayfalarda Helezon konveyörlerle ilgili olarak

• Kullanım yerleri
• Konveyor tipleri
• Dizayn değerlerinin hesaplanması
• Kanat açınımının çizilmesi
• SW modelleme

Konularında bilgi edinebilirsiniz

Helezon konveyorlerin başlıca kullanım yerleri

• Toz toplama sistemlerinde
• Un,şeker gibi hijyenik olarak taşınması gereken gıda malzemelerinde
• Kiyasal malzemelerin taşımasında
• Belirli oranlarda karıştırılması gereken malzemelerin aktarılmasında.
• Belirli dozajlarda besleme yapılması gereken yerlerde kullanılırlar.

Helezonlar modüler bir yapıda olup genellikle aşağıdaki elemanlardan oluşur. Bunlar;

    HELEZON ELEMANLARI

    AKTARMALI KONVEYOR

    ÇOK YOLLU KONVEYOR

   MİLSİZ HELEZON KONVEYOR

    HELEZON KANADI

ŞEKİL 1:
300 mm DIŞ ÇAPINDA HELEZON BESLEYİCİ

ŞEKİL 2: HELEZON MİKSERLER

AVANTAJLARI

• Kompakt yapıdadırlar
• Modüler olarak imal edilebilirler
• Kolay monte demonte edilirler
• Yüksek sıcaklıklardaki malzemeleri aktarabilirler

DEZAVANTAJLARI

• İri taneli ve kırılmadan aktarılması gereken malzemelerin taşınmasına uygun değillerdir.
• Aktarma mesafeleri sınırlıdır (Max 50 metre)
• Çok uzun mesafelerde veya doğrusal olmayan istikametlerde malzeme taşınacaksa helezon konveyörler birbirine aktarma yapılarak taşıma yapabilirler.
• Çok aşındırıcı malzemeler taşınamaz
• Enerji tüketimleri fazladır.
• Yüksek kapasitelerde taşımaya uygun değillerdir.

HELEZON KONVEYÖRÜN YAPISI

Helezon konveyorlerde ana unsur bir mile sarılı olarak taşımayı yapan helezondur. Helezon mili baş ve sondan helezon gövdesine yataklanmıştır. Eğer helezon boyu çok uzunsa aralıklarla askı yataklarına alınması gerekir. Bir helezonda askı yataklarının bulunması verimi oldukça düşürdüğü, helezonlarda tıkanmalara neden olduğu için askı yatağı kullanımından mümkün olduğunca kaçınılmalıdır.

Helezonlar taşımanın özelliğine göre çok farklı yapılarda imal edilebilirler Bu farklılıklar

• Sabit hatveli helezonlar
• Artan hatveli helezonlar
• Konik milli helezonlar
• Milsiz helezonlar (Bkz. resim)
• Çok yollu helezonlar (Bkz. resim)
• Kauçuk kanatlı helezonlar

Olarak tanımlanabilirler.

Eğer bir helezon konveyöre birden fazla noktadan malzeme beslemesi yapılıyorsa malzemenin sıkışmaması için Artan hatveli helezonlar kullanılmalıdır. Konveyorun hatvesi akış yönüne göre arka tarafta daha az olduğu için arkadan gelen malzemenin akış hızı düşük, ön taraflarda ise daha büyük hatve nedeni ile akış hızı yüksek olduğundan arkadan malzeme gelmeden ön taraftaki malzeme daha hızlı boşalmış olacağı için malzemenin sıkışması önlenmiş olur.

HELEZON BESLEYİCİLER

Helezon besleyiciler belli zamanlarda ve belli miktarlarda (dozajlama) malzeme beslemesi yapılacak ise kullanılırlar. Helezon besleyicilerin helezon konveyörlerden en büyük farkı malzemeyi 100% doluluk oranları ile taşımalarıdır. Konveyorlerde ise doluluk oranı taşınacak malzemeye göre 15%-45% arasında değişir.

Helezon besleyiciler de en önemli husus kapasitenin değişken olmamasıdır. bu nedenle  özellikle bunkere tüm boy bağlanan besleyicilerde konik milli ve değişken adımlı helezonlar kullanılması gerekir.

Besleyicilerde sabit kapasite için deneysel olarak tespit edilen helezon boyutları helezon dış çapı cinsinden Şekil 5 de verilmiş bulunmaktadır. 300 mm helezon dış çapı olan bir besleyicinin sabit kapasite çalışmasını sağlayacak ölçüler ise Şekil 1 de belirtilmiştir.

HELEZON MİKSERLER

Helezon mikserlerde helezon farklı bunkerlerdeki farklı malzemeleri her bunkerin altındaki ayarlı kapaklar vasıtası ile alır(Bkz. şekil 2) Bunlarda da malzeme sıkışmasını önlemek için değişken adımlı helezon kanatları kullanılır.

HELEZON KONVEYÖRLERİN DİZAYNI

Helezon konveyörde üç önemli dizayn unsuru vardır. Bunlar

1. Helezon konveyörlerin kapasitesi
2. Helezon konveyörün güç gereksininmi
3. Helezon kanatlarının imalata yönelik açınımlarının çizilmesi.

1. HELEZON KONVEYORUN KAPASİTE HESABI

Taşıma kapasitesi(Ton/saat)= Özgül ağırlık(Ton/m³)* Helezon kesit alanı(m²)*Aktarma hızı(m/dak)*60

Q= 60* λ* k* δ * A* V

Q= 60* λ* k* δ * (π (D²-d²)/ 4)* (S*N)

Helezon kapasitesini belirleyen ana faktörler helezon devri N(rpm) ve çapı (D) değerleridir.

HELEZON DEVRİ (N) SEÇİMİ

• Ağır malzemelerin taşınmasında devir 50 (rpm) i geçmemeliDİR.
• Hafif malzemelerin taşınmasında helezon devri 150(rpm) i geçmemelidir.
• Taşınan malzemelerin özgül ağırlğı, aşındırma özelliği, helezon çapı arttıkça helzon devri (N) daha düşük tutulmalıdır.

HELZON ÇAPI (D) SEÇİMİ

• Taşınacak malzemenin granül büyüklüğü homojen ise Helezon çapı D en büyük granül parça büyüklüğünden 12 kat fazla olabilir.
• Taşınacak malzeme granül büyüklüğü değişken (heterojen) ise helezon çapı D en büyük granül parça büyüklüğünden sadece 4 kat büyük seçilmelidir

2. HELEZON KONVEYÖRÜN GÜÇ HESABI

Helezon konveyörün güç hesabına tesir eden bir çok faktör bulunmaktadır. Ancak en önemli faktörler aşağıda belirtilenlerdir. Bunlar

P₁= Helezon konveyorun boş iken çalıştırılmasına yetecek güç
P₂= Helezon konveyorun malzemeyi yatayda taşımasına yetecek güç
P₃= Helezon konveyor eğimli ise malzemeyi yükseltmeye yetecek güç

SOLDAKİ FORMÜLLERDE

Q= Helezon konveyör kapasitesi (Ton/saat)
A= Helezon kesit alanı (m²)
V= Aktarma hızı (m/dak)
λ = Taşınacak malzeme aşındırma faktörü (Bkz.Tablo 1)
k = Konveyör zemin açısı faktörü. (Bkz.Tablo 2)
δ = Malzemenin yoğunluğu (Ton/m³)
D= Helezonun kanadının dış çapı (metre)
d = Helezon milinin çapı (metre)
S= Helezon hatvesi (metre)
N= Helezon devri (devir/dakika)

P= Toplam gereken güç (KW)
D= Helezon çapı (metre)
L= Helezon boyu (metre)
H= Malzemenin kaldırılacağı dikey mesafe (m)
Q= Helezon kapasitesi (Ton/saat)
μ = Malzeme direnç katsayısı (Bkz. Tablo 3)

b: Helezon kanadının genişliği (mm)
D: Helezon dış çapı
d : Helezon mil çapı
S : Helezonun hatvesi
A: Helezonun bir kanadı açınımının dış çevresi
a : Helezonun bir kanadı açınımının iç çevresi
R: Kanat açınımı dış radyüsü
r: Kanat açınımı iç radyüsü
Ω: Kanat açınımı kenarları arasındaki açı 

P= P₁+P₂+P₃

P₁= D*L/20
P₂= µ*Q*L / 367 
P3=Q*H/367

Bu faktörlerin toplamı ile toplam güç gereksimi elde edilir.

3. HELEZON KONVEYORUN KANAT AÇINIM HESABI

Helezon konveyor kanatlarının bir hatvelik kısmı genellikle sacdan kesilir ve mil üzerinde iki kenarı arasındaki mesafe hatve ölçüsüne gelinceye kadar çekilerek mil çevresine kaynak edilir. Mil üzerinde kaç hatve varsa o sayıda kanat kesilerek önce kaynak edilen hatve kanadının kenarına kaynak edilir ve aynı şekilde hatve boyuna çektirilerek mile helezonik şekilde kaynak edilirler.

Aşağıda ölçüleri belirtilen (Bkz. Şekil 3) helezon konveyorun tek hatvelik kanat açınım formülleri aşağıdaki gibidir.

ŞEKİL 3

Normalde hatveler helezon çapına eşit seçilirler. Ancak çok hızlı aktarılması gereken hafif malzemelerde hatve çaptan büyük, yavaş aktarılması gereken ağır malzemelerde ise hatve çaptan az olmalıdır.

          
            HELEZON KANADI AÇINIMI

Helezon konveyorlerde dikkat edilmesi gereken bir diğer önemli husus, helezon kanatları ile helezon yatağı arasında mutlaka bir boşluk bulunması gereğidir. Bu boşluk (c) taşınan malzemenin tane büyüklüğüne ve mil çapına göre 5 ila 15 mm arasında değişir. (ince taneli malzemelerde daha az boşluk yeter)

Mil boyu arttıkça yataklar arasındaki seğim artacağından mil çapı veya mil borusunun et kalınlığı kanatların seğim nedeni ile yuvaya sürtünmesini önleyecek kadar büyük seçilmelidir. Çok uzun konveyorlerde ise gerekiyorsa askı yatakları kullanılmalıdır.

HELEZON KONVEYOR KANADI AÇINIMININ SOLID WORKS İLE MODELLENMESİ

Sabit hatveli helezon konveyor kanadı açınımı için gereken ölçülerin hesaplanmasına yönelik formülleri yukarıda verdik. Bu helezonlarda tek bir açınım tüm hatvelere uygulanarak imalat gerçekleştirilebilir. Değişken hatveli ve konik milli helezon tasarımında ise her hatve boyu için ayrı ayrı açınım yapılması gerekir. Değişken hatve hesabını bu sayfanın sonunda bulabilirsiniz.

Bu sayfalarda önce komple helezon modellemesini sonra tek hatveli hezon kanadı açınımını ve ardından çok hatveli ve konik milli kanat açınımları için kullanılacak değişken hatve ve mil çapı hesabını anlatacağız.

Bu sayfalarda İngilizce terim kullanmaktan özellikle kaçınıyorum. Ancak SW nin Türkçe menülerinde bazı yanlışlıklar gördüğüm için bu modellemeyi İngilizce menu üzerinden anlatacağım. (Örnek SW türkçe menüde hatve için açı, helezon boyu için yükseklik gibi alakasız terimler kullanılmış.)

A. HELEZON İÇİN MODEL ÇİZİMLERİNİN YAPILIŞI

1. Önce part (parça) modellemeye girilir.
2. "Insert/Curve/Helix,sprial" komutuna girilir. (Bkz Pencere 1)
3. Belli bir düzlem seçilir
4. Helezon iç çapı çizilir
5. Çizim onaylandıktan sonra otomatik olara helix penceresi açılır
6. Çıkan pecerede eğer sabit adımlı helezon modellenecekse Pitch (hatve) ve Revolotion(sarım sayısı) verilir. (Bkz.Pencere 2)
7. Helezon çizimi onaylanır
8. Sketch(çizim) modunda 3D sketch açılır.
9. Çizilmiş Helix seçili durumda “Convert” tuşu ile helix 3D çizime çevrilir. (Bkz pencere 3)
10. Çizim onaylanarak çizimden çıkılır.
11. İkinci Sketch modu açılarak aynı düzlemde helezon dış çapı çizilir.
12. Adım 4 den 10 a kadar anlatılan basamaklar helezon dış çapı için tekrarlanır.
13. Böylece iki ayrı helix için iki ayrı 3D çizim elde edilmiş olur. (Bkz. Pencere 4)

B. HELEZONUN MODELLENMESİ

1. Insert/Sheet metal/ Lofted bends komutuna girilir (Bkz Pencere 5)
2. Çıkan pencerede çizilmiş iç çap ve dış çapın 3D resimleri seçilir.
3. Helezon kanadının kalınlığı belirtilir.
4. Save edilerek Modelden çıkılır.

Modellenen helezona borudan bir mil ilave edilerek helezonun SW modeli tamamlanmış olur. (Bkz Pencere 6)

Pencere 5.

Pencere 6

Pencere 1.

Pencere 2.

Pencere 3

Pencere 4

Pencere 7

Pencere 8

HELEZON KANADI AÇINIMININ ÇİZİLMESİ

1. Açınım sadece 1 hatvelik model için sağlanabileceğinden yukarıdaki adımlar sadece 1 sarımlık helezon için uygulanarak bir hatvelik helezon elde edilir. (Bkz. Pencere 7)
2. Flat pattern aktifleştirilerek modelin açılım şeklinde görünmesi sağlanır. (Bkz. Pencere8)
3. Kanat yüzeyinde iç ve ya dış kenarlardan yaralanılarak 3 nokta yardımı ile helezonun açınım merkezini sağlamak için yüzeye bir daire çizilir.(Bkz Pencere 9)
4. Çizim ve model save edilerek part modundan çıkılır.
5. Çizim moduna geçilerek save edimiş model kağıda taşınır.
6. “Flat pattern” kutusu okeylenerek modelin açınım modunda gelmesi sağlanır.
   (Bkz Pencere 10)
7. Modelin getirdiği görüntü dairelerin ölçülendirilmesine olanak vermediği için modelde çizilmiş dairenin merkezinden yararlanılarak helezon açınımında dış ve iç dairelere olabildiğince yakın iki ayrı daire çizilir. Böylece iç ve dış helezon çaplarının boyutlandırılması mümkün olur.
8. Açınımın genişliği ve iki kenar arasındaki açı boyutlandırılarak açınım sağlanmış olur.
   (Bkz pencere 11)

KADEMELİ ARTAN HATVELİ HELEZON KANAT HESABI

Değişken hatveli helezon çiziminde SW modelden yararlanılabilir.
Ancak pratikte hatve doğrusal olarak arttırılmaz Her adımda hatve
kademeli olarak arttırılır veaçınımlar her hatve boyu için ayrı ayrı çizilerek
imalat gerçekleştirilir.

Her hatve sonundaki ikinci hatvenin değeri aşağıdaki formülden elde edilebilir.

S_h=S₁+(h/H)*(S₂-S₁).

Bu formüldeki değişkenler(Bkz. Şekil 4)

S₁= İlk adımdaki hatve değeri (mm)
S₂₌ Son adımdaki hatve değeri (mm)
S_h= Açınımı çizilecek adımdaki hatve değeri (mm)
h= Açınımı çizilecek adım numarası (1 den başlar)
H= Toplam adım (sarım) sayısı
L= Toplam helezon boyu (mm)

Burada dikkat edilmesi gereken diğer bir husus ise; sabit hatveli helezonlarda helezon boyu sarım sayısı ile hatvenin çarpımına eşittir, ancak artan hatveli helezonlarda helzon boyu aşağıdaki formülden elde edilir.

L= 0.5*(H+1)*(S₁+S₂)

  
Pencere 9

KONİK MİLLİ VE DEĞİŞKEN HATVELİ HELEZONŞEKİL 4

Eğer artan hatveli helezonda konik mil kullanılmış ise (genellikle besleyicilerde sabit kapasite için kullanılır) her hatve kanadında konik milin karşılık gelen çapı hesaplanmalı ve kanat açınımı bu ölçülere göre hesaplanmalıdır.

Konik milin her hatveye karşılık gelen iç çap ölçüsü aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır.

d_h=d₁+(h/H)*(d₂-d₁)

Bu formülde

d₁=Helezonun son hatvesindeki mil çapı
d₂=Helezonun ilk hatvesindedeki mil çapı
d_h=Açınımı yapılacak hatvedeki mil çapı 

Yukarıda verilen formüllerden elde edilen değişken hatve ve iç çaplara göre ilk kısımda verilen açınım formülleri veya SW modelleme kullanılarak ayrı ayrı açınım hazırlanır ve değişken hatve ve konik milli helzonların imalatı gerçekleştirilebilir.

Pencere 10

 
Pencere 11

Yüksek dozda gürültünün insan sağlığı üzerindeki etkisi sadece kulaklarda hasar olmayıp aynı zamanda sürekli baş ağrısı, yorgunluk, kalp ritminde değişme ve kaslarda çekilme olarak da ortaya çıkabilir. Gürültü göz bebeklerinin büyümesi, troid ve adrenalin salgılarında artış ve damarlarda daralmaya da sebep olmaktadır.

Peki gürültü adamı öldürürmü? Adamı bilmem ama yapılan bir deneyde 160 dB şiddetindeki gürültüye 10 dakika boyunca maruz bırakılan bir kobay ölmüştür.

Gürültünün seviyesi yaygın olarak “desibel (dB)” birimi ile ölçülmektedir. Ancak sanayide yapılan işin karakterine bağlı olarak gürültü çok kompleks parametrelere sahip olduğu için bir gürültünün iş sağlığı açısından tehdit oluşturup oluşturmadığı basit cihazlar ile ölçülemez. Bu ölçümler için gürültünün ana parametrelerine  göre karakterini belirleyen cihazlar kullanılmaktadır. Bu Parametreler şunlardır.

1. Gürültünün yoğunluğu
2. Frekans değişiklikleri
3. Değişen frekanslardaki süreler

Yukarıda sıralanan parametrelere bağlı olarak ölçülen seviyeyi bir filitreden geçirerek kalibre eden cihazlar kullanılmaktadır. A, B, C, D olarak sınıflandırılmış olan filitrelerden en yaygın kullanımı olan A filitresidir. A filtresi ile kalibrasyonu yapılan ölçüm cihazının belirttiği gürültü seviyesi birimi “dbA” olarak tanımlanmış olup OSHA, NIOSH gibi iş sağlığı standartlarını belirleyen organizasyonlar gürültü birimi olarak  “dbA” kullanmaktadırlar.

OSHA standartlarına göre iş yerlerinde 8 saat boyunca maruz kalınabilecek maksimum gürültü 90 dbA olmalıdır. Maruz kalınan süreye göre bu değerler değişmektedir.

ISO normunda 8 saat süre ile 90dbA gürültüye maruz kalmanın dozajı 100%  olarak belirlenmiştir. (Bkz Tablo 1)

TABLO 1

Sesin yoğunluğu (dB)  ile frekansı (Hz) arasındaki fark nedir sorusuna cevap verelim.

Bir kaynaktan aynı frekansta yayılan bir ses farklı noktalarda farklı yoğunlukta duyulur. Bunun sebebi bulunulan yerin kaynağa olan uzaklığı, sesin içinden geçerek yayıldığı ortam ve diğer faktörlerdir. Bu nedenle insan sağlığı açısından dikkate alınması gereken değer sesin bulunulan yerde yarattığı ses yoğunluğu yani desibel değeridir. Farklı kaynaklardan çıkan ses yoğunluklarının değerleri Tablo 2 de verimiştir. Farklı desibel değerlerindeki sesleri kıyaslamak için ise NIOSH nin yayınladığı siteden alınan ve altta verilen animasyonu indirerek kullanabilirsiniz.

TABLO 2

Desibel değeri nasıl hesaplanır.

Desibel değeri, duyulan sesin duyulabilir en düşük sesden kaç kat fazla olduğuna bağlıdır. 

Bunu formülüze edersek

I= Duyulan ses
I₀= Duyulabilir en düşük ses

I(dB)= 10*Log₁₀(I / I₀) (Bakınız yandaki örnek)

ÖRNEK :
Bir kaynaktan çıkan ses duyulabilir sesin bir milyar katıdır. Bu sesin desibel değeri nedir.

I=1000,000,000*I₀

I(db)=10*Log (1,000,000.000 I₀ / I₀)
I(db)=10*Log (1,000,000.000)
I(db)=10*9
I(db)=90 dB

Yukarı-sağdaki örnekte görüleceği gibi insanın 8 saat süre ile dayanabileceği en yüksek ses  duyulabilir en düşük sesin  bir milyar katıdır.  İnsanın birkaç dakika dayanabileceği en yüksek ses ise 130 desibeldir. Yani duyulabilir en düşük sesin 10 tirilyon katı.

Bu noktada şu bilgiyi de verelim İnsanın duyma eşiği ses şiddeti sıfır desibeldir.
Sıfır desibel değeri ortamda hiç ses olmadığı anlamına gelmez. Pek çok hayvan insan kulağının duyamadığı sesleri rahatlıkla duyabilmektedir. Bazı köpek türleri -4dB yoğunluğundaki sesleri bile duyabilmektedirler. Yani köpeğin duyabileceği en düşük sesin şiddetini 2.5 misli arttırsak bile insan kulağı o sesi duyamaz.

Sıfır desibel şiddetindeki sesin kulaklarda yaptığı basınç 2x10^-7 milibar değerindedir. Sesin yoğunluğundaki ilave her 6 dB kulaklardaki basıncı iki kat arttırır. Ses yoğunluğu 130 dB değerine ulaştığında kulaklardaki basınç 0.680 milibar değerine ulaşır. Bu nokta kulakların sızlamaya başladığı basınçtır.

BİLGİ
İnsanoğlu 32 Hz ile 20,000 Hz frekanslar arası sesleri duyabilmektedir.

Erkek sesinin ortalama frekansı 3000 Hz değerindedir.

 İnsan yaşlandıkça önce duyabileceği en yüksek frekaslardaki sesleri duyamaz olur.

En düşük frekanslardaki sesleri 16 Hz ile filler,
En yüksek frekanslardaki sesleri ise 123,000 Hz ile balinalar duyabilmektedir.

Deliksiz bir uyku çekmek için bulunulan ortamdaki ses yoğunluğu 30 dB den aşağı olmalıdır.

Gürültünün olumsuz etkilerini azaltmak için sanayileşmiş ülkelerde işçilerin maruz kalabileceği maksimum gürültünün dozajına belirli bir sınırlama getirilmiştir. Bu nedenle gelişmiş ülkelerde pres atelyeleri, türbin, kompresör gibi ekipmanların  bulunduğu enerji tesisleri ve gürültülü çalışacak iş yerlerinin temelleri daha kurulmadan şok enerjileri ve vibrasyonu emecek donatılarla projelendirilmektedir.

Kurulu tesiste ise gürülüyü önlemenin yolları vardır. Bunlar başlıca

1. İnsanların bulunduğu mekanlarda ses izolasyonu sağlamak
2. Makinaların titreşimi zemine aktarmasını önlemek için altlarına amortisör koymak
3. Makinaların egzosuna susturucu koymak.
4. Gürültülü mekanlarda çalışanların kulaklık kullanmasını sağlamak

Kulak tıkacı kullanmak çok basit ve ucuz ancak çok etkin bir korunmadır. Sıradan bir tıkaç kalitesine ve kulağa yerleşime bağlı olarak gürültüyü 10 ila 35 dB kadar azaltır ki bu çok önemli bir korunmadır. Kulak tıkacının bu yararına karşılık önemli bir dezavantajı duyulması gereken seslerin duyulamaması riskini yaratmasıdır.

ALTERNATİF A: MAKİNANIN ALTINA AMORTİSÖRLER YERLEŞTİRMEK

ALTERNATİF B: ÇALIŞAN MEKANI İSOLE EDİP ZEMİNLE ARASINA AMORTİSÖRLER KOYMAK

Ebu'l İz in tasarladığı akar su ile çalışan pompanın Solid Works programında bir modelini yaparak yanda verdim.
Bu modelin çalışmasını görmek için SW programına sahip olmanıza gerek yoktur. Sağda verdiğim dosya 8 saniyede inmektedir. İndirilen dosyayı çalıştırdığınızda karşınıza çıkacak olan güvenlik uyarısını dikkate almayın zira bu dosya Solid Works programının exe ile çalışan bir alt programıdır ve tamamen güvenlidir.

Programın şartlarını kabul edip içine girdikten sonra sol taraftaki sütunda film şeridine benzeyen animasyon ikonuna tıklayın ve sonra sol tarafta beliren pencerenin üstündeki play işaretini tıklayın. Böylece Ebul iz in tasarladığı bu pompa mekanizmasının nasıl çalıştığını izlemeniz mümkün olur.

Mekanizmanın kendisini incelemek için ise dosyayı açtıktan sonra sağ üst sıradaki play tuşuna tıklayın veya imleç mekanizmanın üzerinde iken farenin orta tekerleği basılı durumda istediğiniz yöne evirip çevirerek mekanizmanın detaylarını inceleyebilirsiniz..   

EBU'L İZ in tasarladığı pompanın tarafımdan hazırlanmış
SW modeli

EBU'L-İzz

Diyarbakır - Cizre doğumlu dahi bir mühendis. Cizreli olduğu için kitabının girişinde ismi Ebu'l İzz (Aziz) ile birlikte el-Cezeri olarak geçer (Bedi-uz zaman Ebu’l-Aziz İsmail bin el-Rezzaz el-Cezeri). Bundan 800 yıl önce yaşadı. Ondan söz eden ilk kişi Araştırmacı-yazar İbrahim Hakkı Konyalı efendidir. Daha sonra sibernetik (otomasyon)  konusunda yazıları ile tanınan Dr. Toygar Akman Ebul-İz hakkında Bilim ve Teknik dergisinde iki ayrı yazı yazmıştır.

Batılılar bizim kaynaklarımızı kullanarak Ebul-İz i bizden önce keşfetmiş ve Ebul-İz e ait otomatik makinaların modellerini yaparak üniversitelerinde sergilemişlerdir. Alman Profesör Wideman tarafından yapılmış olan Ebul-İz e ait birkaç otomatik makine bugün hala ERLAGEN üniversitesinde sergilenmeye devam etmektedir.

Dubai-İbn-i Battuta sergi sarayında bulunan yanda resmi verilen saatlı filin işleyişi  izleyenleri hayran bıraktırmaktadır. Bu saatin işleyişini gösteren VİDEO meşhur seyyah İbn-i Battuta nın anlatımı ile sunulmaktadır.

Ebul-İz in günümüze kadar ulaşan eseri
“Kitab-ül Camii Beyn-el ilmi vel-amel En Nafi-i fi Eş Sınaa'til hiyel” in hikayesini Ebul İz kitabının girişinde şöyle anlatmaktadır.

“Bir gün yaptığım makinaları sunmak için sultanın   huzuruna  çıkmıştım. Yaptığım makinaları inceleyen sultan bana şöyle dedi. “Eşsiz makinalar yapmışsın. Bu kadar zahmetle inşa ettiğin bu araçlar kaybolup gitmesin. İcat ettiğin bu şeyleri resimleri ile birlikte benim için bir kitapta toplamanı istiyorum” dedi. Kabul ettim. Zaten başka seçeneğim yoktu.

Yukarıdaki anekdotu aktarmamın nedeni, ilim adamlarının arkasında onları teşvik ve himaye eden bir iktidar sahibinin olmasının önemini belirtmektir. Eger bu sultanın (Diyarbekir sultanı El-salih Nasuriddin Ebu'l-feth Mahmut bin Muhammed bin Karaarslan bin Davut ibn-i Sukman bin Artuk) yönlendirmesi olmasa medeniyetimizin bu iftihar kaynağı bugün asla bilinemezdi.

Ebu'l İzz Kitabındaki mekanizmaları 6 kategoriye ayırmış ve toplam 50 aygıtın çalışma sistemini anlatmıştır. Kitapta  verilen resimleri ise bizzat kendisi çizmiştir.

Kitabın aslı Topkapı sarayı III Ahmet Kütüphanesinde muhafaza edilmektedir. Yanda size Kültür Bakanlığı tarafından yapılmış tıpkı basımındaki giriş sayfasını veriyorum. Giriş sayfasının üstüne tıklayarak kitaba ulaşabilirsiniz. Çıkan kapak görüntüsünün sol alt veya sol üst köşesine tıklayarak 365 sayfalık kitabın tüm sayfalarını resimleri ile birlikte incelemeniz mümkün olur.

Kitap Arapça yazılmış olup  kültür bakanlığınca kurulan bir heyet tarafından tercümesi yapılarak Türk Tarih Kurumu Yayınları arasında 9751614473 numara ile basılmış bulunmaktadır. Meraklıları bu kitabı temin edebilirler.

Şimdi size bu dahi mühendisin yaptıklarından bahsetmek istiyorum.
Tarihte bilinen ilk krank-şaft mekanizması, bugün kullanılana yakın dişliler, çift etkili hidrolik silindir, şamandra,valf ve sübap, ilk defa Ebu’l-İz tarafından düşünülmüş ve kullanılmıştır.

Ebu’l-İz i bugün kendisine hayran bıraktıran icatları  esas olarak otomasyona dayanıyordu.  Bugün elektrik motorları, servo motorlar, pünematik/hidrolik silindirler, sinyal kabloları, sensörler, switchler , PLC programları kullanılarak yapılamakta olan otomasyon işlerini Ebu'l-İz 800 yıl önce sadece su, hava ve hayvan gücü kullanarak gerçekleştirmiş ve birçok robot , otomatik hareket eden mekanizmalar, su saati vs. tasarlamıştır.

Yakın tarihe kadar Krank şaft mekanizmasının (Dairesel hareketi çizgisel git-gel hareketine çeviren mekanizma) mucidi Leonardo-da Vinci olarak bilinirdi. Ancak Lenardo Da Vinci den yakaşık 300 yıl önce yaşamış olan Ebu’l-iz in tasarımlarında krank şaft mekanizmasını tamamen bugünkü şekli ile kullanmış olduğu ortaya çıkınca batılılar bu yanlış bilgiyi düzeltmişlerdir.

Ebu’l-İz in tasarladığı robot ve aparatlardan birkaç tanesini sıralayalım.

• Yardımsız abdest alınması için su döken robot
• Şerbet sunan saki
• Su saati
• Tef, lir gibi müzik aletlerini çalan robotlardan oluşan topluluk
• Emme basma prensibine göre çalışan pompalar

Saatli Fil
İşleyişini izlemek için resmin üzerine tıklayınız

Kitab-ül Camii Beyn-el ilmi vel-amel
En Nafi-i fi Sınaat-il hiyel

ŞERBET SUNAN SAKİ

ABDEST ALDIRMA ROBOTU

 EMME BASMA SU POMPASI
Bu noktada size Ebu'l İzin çift etkili hidrolik silindirlerle çalışan su pompasını açıklamak istiyorum. Altta resmi verilen bu mekanizmada mühendislik tarihinde ilk olarak çift etkili silindirler, dişliler, sübaplar ve krank mekanizması kullanılmıştır. (Not: Resim üstündeki türkçe açıklamalar tarafımdan sonradan ilave edildi)  

Bu mekanizmada enerji kaynağı olarak ırmakta akan su kullanılmıştır. Akıntının çevirdiği kanatların bağlı olduğu milin merkezindeki ana tahrik dişlisi, krank dişlisini çevirmekte, krank dişlisi üzerinde bulunan merkezden kaçık durumdaki pim krank kolunun slotunda aşağı yukarı hareket ederken krank kolunun dışına takılı kayar mesnetler vasıtası ile piston çubuğu (rod) sürekli yere paralel kalacak şekilde sağa-sola hareket etmektedir. 

Krank kolu sola doğru salınım yaparken sağdaki çift etkili hidrolik silindirin üstündeki basma sübabı kapanırken altındaki emme sübabı açılmakta, ve bu hareketlerle eş zamanlı olarak soldaki silindirin üstündeki basma sübabı açılırken atındaki emme sübabı kapanmaktadır. Böylece krank kolunun sola salınımı esnasında sağdaki silindir ırmaktan doldurulmuş çift taraflı bir havuzdan emme yaparken soldaki silindir su ihtiyacı olan yüksekteki bir noktaya basma yapmaktadır. Krank kolu sağa salınım yaparken bu işler tersine çalışmakta ve böylece ırmaktan alınan suyun
20 zira (yaklaşık 15 metre) yüksekliğindeki bir yere pompalanması işi kesintisiz şekilde gerçekleşmektedir.

Burada dikkatinizi çekmek istediğim nokta sadece bu mekanizmaların ilk defa düşünülmüş olması değil, aynı zamanda bu mekanizmaların çalıştırılmış ve işlevlerini başarmış mekanizmalar olmasıdır. Bugün kullanılan hidrolik silindirlerin kovanları honlanmakta, piston çevresine üç, beş sıra sızdırmazlık elemanları koyulmakta, sübaplar çok özel alaşımlı malzemelerden yapılmakta ve yüksek hassasiyetlerde işlenerek sızdırmazlıkları sağlanmaktadır. Bundan 800 yıl önce bu saydığım teknolojier olmadan da sistemin işlevselliğinin sağlanmış olması oldukça dikkat çekicidir.

Bu pompanın Solid Works programında modelini yaparak EXE dosyası olarak verdim. Mekanizmayı incelemek için TIKLAYINIZ

 EMME BASMA TULUMBA

EBU'L-İZ ile ilgili linkler

http://davinciautomata.wordpress.com/category/al-jazari/

http://pkukmweb.ukm.my/news/index.php/en/component/content/article/359-al-jazari-the-islamic-engineer-investor-built-mans-earliest-water-supply-system.html

http://www.history-science-technology.com/Notes/Notes%203.htm

http://www.ebuliz.com/el-cezeri-kimdir/

İnsanoğlu önce kendini bilmek istedi. Bunun için  işe etrafını araştırmakla başladı. Yüzünü göğe çevirdi ve gök yüzünü inceledi. Orada bulacağı işaretler ile kendi varlığının nedenini bulmaya çalıştı. Bu nedenle önce astronomi, astronomi için geometri, geometri için trigonometri, matematik, cebir gelişti. Bu gelişmeler beraberinde teknolojiyi yani mühendisliği getirdi.

Mühendisliğin tarihi esasında mucitler ve icatlar tarihidir. Bu icatlar milletlerin siyasi ve sosyal tarihini de derinden etkiledi. Çağında en yüksek teknolojiye sahip milletler daha müreffeh yaşarken, savaşlar ise en iyi teknolojiye sahip ordular tarafından kazanıldı.

Bu noktada İslam medeniyetinin bilim ve teknolojideki yerinden bahsetmeden geçemeyeceğim.

Bizler ne yazık ki batının beyin yıkama ve aşağılama faaliyetleri nedeni ile kendi kültür ve medeniyetimizden habersiz kaldık.
Kendi medeniyetimiz konusunda yazılan ve çizilenleri ise 
hüsn'ü kuruntularımız sandık.

Ancak zaman zaman batıda insaf sahibi bilim adamı ve  yazarlar da çıkmaktadır. Aşağıdaki paragraf Amerikan-Toronto halk kütüphanesinin sitesinden alıntıdır.

“8. 9. yüzyıllarda Avrupa her bakımdan karanlık bir çağa kilitlenip kalmışken İslam dünyası medeniyetin zirvesine ulaşmıştı. Eğer İslam dünyasının bilim adamları ve düşünürleri olmasaydı bu günkü modern dünyanın ulaşmış olduğu matematik, astronomi ve tıp alanındaki seviyeye gelmek imkansız olurdu”.  Bkz.  "TORONTO PUBLIC LIBRARY"

Bu ifadeler  Ryerson üniversitesi, Bilim ve teknoloji tarihi kürsüsü Yardımcı profesörü Dr. Ingrid Hehmeyer e aittir. Dr.Heymer üniversitelerde verdiği konferanslarda modern dünyanın bu gün sahip olduğu bilim ve teknolojinin temellerini atan İslam alimlerinden insaf ve övgü ile bahsetmektedir.

El-Biruni, El Cabir, İbn-i Sina, Battani, Cabir Bin Hayyan, İbni Heysem, Ebu'l Vefa, Farabi, İbni Haldun, İbni Rüşd, El Kindi, Nasirüddin Tusi, Ebul-iz gibi özellikle İslamiyetin ilk yayılma döneminde bilimde çığır açan yüzlerce islam alimi bulunmaktadır. Konumuz mühendislik olduğu için bu sayfalarda sadece mühendislik alanında adından söz ettiren islam alimlerini ve diğer önemli batılı bilim adamlarını anlatmaya çalışacağım.

Hiç şüphesiz bizim mesleğin piri, “Bana yeteri kadar uzun bir manivela ve birde destek noktası verin, dünyayı yerinden oynatayım” diyen Arşimetdir.

Bundan 2200 yıl önce yaşamış olan Sicilyalı bu dahi’nin mühendislik dünyasına ilk katkısı bugün hala yaygın olarak kullanılan helezon konveyörler ve palangalardır. Ayrıca Romalılar tarafından kuşatılan Sicilya’nın savunmasında kullanılan savunma silahları (mancınık, gemileri yakan dev aynalar vs.) Arşimetin buluşlarıdır.

Onunla ilgili en fazla bilinen hikaye “ suya batırılan bir cismin taşırdığı suyun ağırlığı kadar kendi ağırlığından kaybettiğini fark ederek hamamdan "eureka" (buldum, buldum) diye haykırarak çırıl çıplak dışarı fırlamış olmasıdır. Bu buluşu sayesinde Sicilya kıralına tacının  saf altın olup olmadığı hususunda kendisinden beklediği cevabı verebilmiştir. (Her maddenin özgül ağırlığı farklı olduğundan aynı ağırlıktaki farklı cisimler farklı hacme sahiptir. Bu nedenle  suya batırılan aynı ağırlıktaki iki farklı cisim farklı miktarlarda su taşırırlar.)

Arşimetin mühendislik alanındaki bir diğer tespiti ise kaldıraç kanunudur. Bir desteğin her iki tarafındaki farklı kuvvetlerin dengede olabilmesi için destek noktasına olan uzaklıkları ile kuvvetlerin çarpımlarının eşit olması gerektiğini önce Arşimet kural olarak bulmuştur.

Eskiden mühendislik ayrı bir meslek olarak icra edilmiyordu. Astronomi, matematik, fizik konularında kafa yoranlar mühendislik alanında da buluşlar yapıyordu. Π sayısını ilk defa bu günkü değerine en yakın olarak hesaplayan kişi de Arşimet dir. Bu gün özel olarak bu iş için tasarlanmış bilgisayarlar bile pi sayısını virgülden sonra ancak 6,442,450,000 haneye kadar hesaplayabilmişlerdir. (irrasyonel olan pi sayısının 3 den sonraki basamak sayısı sonsuzdur)

Arşimetin Π sayısını hesaplamak için kullandığı yaklaşım oldukça ilginçtir.

Bir dairenin dışına çizilen karenin çevresinin, dairenin çevresine oranının Π sayısından büyük, dairenin içine çizilen karenin çevresinin ise dairenin çevresine oranının Π sayısından küçük olması gerektiğini tespit eden Arşimet, daha hassas hesap için kare yerine dairenin içine ve dışına çizdiği 96 gen den yola çıkarak Π sayısının değerinin 3-10/70 ile 3-10/71 arasında olması gerektiğini bulmuştur.

DIŞ KARENİN ÇEVRESİ > DAİRENİN ÇEVRESİ > İÇ KARENİN ÇEVRESİ

4*D>DAİRENİN ÇEVRESİ>4*D/√2

4>π>4/√2

4>Π>2,828427

Arşimet geometri alanında da birçok formülü bulan kişidir. Kürenin yüzey alanın 4 ΠR², hacminin ise 
4/3 ΠR³ olduğunun tespiti bunlardan sadece birkaçıdır.

Sicilyayı sonunda ele geçiren Romalılar şehrin düştüğünden habersiz bir şekilde matematik problemleri üzerinde çalışmakta olan Arşimeti tutuklamak isterler, ancak Arşimet üzerinde düşündüğü problemi çözmeden bir yere gidemeyeceğini söyleyince öfkelenen bir asker tarafından oracıkta öldürülür.

Arşimet ölmeden önce dostlarına, öldüğünde mezarının başına bir silindir içine yerleştirilmiş küre heykeli koyulmasını vasiyet etmişti. Bu heykel onun bulduğu şu kuralı sembolize ediyordu. Bir silindir içine sığan kürenin hem hacmi hem de yüzey alanı silindirin hacmi ve yüzey alanının 2/3 ü oranındadır.

D çapında silindirik bir tank h₁ seviyesine kadar akıcı (Newtonian) bir sıvı ile doludur.
Bu tank altındaki d çapında bir delikten atmosfer basıncındaki bir yere açılıyor.
Bu tank ne kadar zamanda boşalır. (Tankın üstünde de atmosfere açık bir delik var)

İlk bakışta basit bir soru gibi gözüküyor. Ama hiçte öyle değil.
Çünkü sıvının üst seviyesi ile boşaltma deliği arasındaki yükseklik (h₁) düştükçe
çıkış deliğindeki  basınç da o kadar düşeceği için çıkış debisi gittikçe azalır 
ve buna bağlı olarak boşalma zamanı artar.
Bu nedenle problem sıvı seviyesine bağlı bir algoritma kurularak çözülmelidir. 

Yani

 Q=V/t   →  t= V/Q
V=A*h   →

Yukarıda bulunan denklemi zamanın ve sıvı yüksekliğinin
sonsuz küçük aralığı (δt) ve (δh) için yazacak olursak.

Q= Boşalma debisi (m³/sn)
V= Tankın sıvı ile dolu
      kısmının hacmi (m³)
A= Tankın kesit alanı (m²)
h= sıvı seviyesi (m)
t= boşalma zamanı (sn)

A₀= çıkış deliğinin kesit alanı (m²)

C₀= Orifis katsayısı (Bu tip orifislerde
       katsayı 0.6 alınır)

g= yerçekimi ivmesi (9.8 m/sn²)

h₁= Sıvının ilk seviyesi (m)

h₂₌  Sıvının son seviyesi (m)

Yukarıdaki denklemin integral çözümünden

  Not: Bu formülde sadece A kesiti olduğu için
          Kare veya farklı kesitlere sahip tanklarda da bu formül kullanılabilir.

ÖRNEK PROBLEM

Çapı 6 metre ve boyu 10 metre olan bir tankın içinde bulunan sıvının seviyesi altındaki boşaltma deliğinden 7 metre yukarıdadır.
Boşaltma deliğinin çapı 15 cm olduğuna göre bu tank ne kadar sürede boşalır.

Tankın kesit alanı                            D=6 m      => A= 28.27 m²

Boşalma deliğinin alanı                    d=0.15 m   => A₀= 0.0177 m²

Tank içindeki sıvının ilk seviyesi       h₁=7.3 m

Tank içindeki sıvının son seviyesi    h₂=0 m  (Tamamen boşalacak)

Boşalma deliği orifis katsayısı         C₀=0.6

Yukarıda verilen t formülünden

Aynı büyüklükte yatık konumdaki tankın boşaltılması ne kadar zaman alır.  BAKINIZ PROBLEM 5

BAŞLAR BOMBELİ, SİLİNDİRİK YATIK TANK NE KADAR SÜREDE BOŞALIR.

Problem 3 de belirtilen tipte bir tankın altındaki vana tam açılırsa atmosfere açık bir yere ne kadar sürede boşalır.
Tank içindeki sıvı “Newtonian” yani; su, sirke, benzin gibi akıcı bir sıvı olup tankın üstünde atmosfere açık bir delik bulunmaktadır.

Bu problemin çözümü PROBLEM 4 ün çözümüne benzer. Ancak bu problemde sıvı seviyesi (h) düştükçe çıkış ağzındaki basıncın azalması yanısıra tankın kesit alanıda değişir. Dolayısı ile bu problemde Q ile birlikte kesit alanı A da h yüksekliğine bağlı olarak problemin algoritmasında yer almalıdır. Bu algoritmanın yazılmasını sizlere bırakıp aşağıda doğrudan t nin formülünü veriyorum.

KESİT A-A

Bu formülde birinci terim tankın silidirik kısmının boşalma zamanı,
ikinci terim ise bombelerdeki kısmın boşalma zamanıdır.
Eğer bombe genişliği b tank uzunluğuna (L boyuna) kıyasla çok az ise
(b/L =0.05 civarında ise), ikinci terim gözardı edilebilir.

Eğer tank silindirik değil dikdörtgen veya kare kesitli ise PROBLEM 4 de verilen süre formülü kullanılmalıdır.

Bu formülde

t= Boşalma zamanı (sn)
D= Tankın çapı (m)
L= Tankın boyu (m)
h= sıvının seviyesi (m)
b= Bombe boyu (m)
A₀= Boşaltma deliğinin alanı (m²)
C₀=Orifis katsayısı (Şekildeki gibi ani
geçişlerde bu katsayı 0.6 olarak alınmalıdır)
g=9.8 m/sn²

Rulmanların tiplerine göre özellikleri ve kullanım yerleri için ilgili rulman resim veya yazısı üstüne TIK layınız

BİLYALI RULMANLAR

 Bilyalı rulmanlar
(Deep Groove ball bearings)

Oynak bilyalı rulmanlar
(Self aligning ball bearings)

   Eğik bilyalı rulmanlar
(Angular contact ball bearings)

MAKARALI RULMANLAR

1992 veya 1993 yılının yaz aylarında ERDEMİR Etüd ve proje kısmında mühendis olarak çalıştığım günlerde ODTÜ Makine mühendisliğinde okuyan genç bir delikanlı staj yapmak üzere aramıza katıldı. Daha katıldığı günün ertesinde hepimizin sevgi ve sempatisini kazanmıştı. Diğer stajyer öğrenciler gibi akşam olsa da gitsek tavırları yoktu. Sanki yıllardır beraber çalışıyormuşuz gibi içimizden biri olmuştu. Bu son derecede zeki genci angarya işlerle meşgul etmek yerine ona ciddi görevler veriyor ve sonuç alıyorduk.

Neşeli, muzip, hayat dolu ve vatanperver bu gencin ismi Hüseyin Başbilen idi.

Okuldan mezun olduktan sonra girmiş olduğu ASELSAN da uçak tanıma sistemlerinin millileştirilmesi ve şifre çözümlenmesinde görev almış, ayrıca kanas suikast silahlarının gece görüş dürbünleri ve milli tank projesi üzerine çalışmalar yapmıştı.
ABD ve Kanada’dan çok cazip iş teklifleri almış olmasına rağmen Hüseyin zekasını ve çabasını ülkesi için kullanmayı seçerek bu teklifleri reddetmişti.

Bu genç 2006 yılında Ankara-Ayancık yolu üzerinde  otomobilinde ölü olarak bulundu.

Ankara Cumhuriyet Başsavcılığı olayı intihar olarak niteleyip dosyayı kapattı. Ancak ailesi, onu yakından tanıyanlar ve ben şüphesiz bir şekilde inanıyoruz ki bu hadise ülkemizde önemli projelerin yapılmasını istemeyen bir takım güçler tarafından işlenmiş bir cinayettir. Nitekim elde edilen yeni deliller üzerine Ankara Özel Yetkili Cumhuriyet Savcılığı tarafından dosya yeniden açıldı.

HÜSEYİN BAŞBİLEN İLE İLGİLİ GAZETE HABERİ

HÜSEYİN BAŞBİLENİN ALGORİTMASINI HAZIRLADIĞI PROBLEM

Hüseyin Başbilen'in anısına onun Erdemir de stajyer öğrenci iken çözmüş olduğu bir problemi veriyorum.

Problem; silindirik ve  başları bombeli, yatık konumdaki sıvı tankında ölçülen sıvı seviyesine göre içinde kaç litre sıvı olduğunu veren bir liste hazırlanması idi. Ertesi günü problemin analitik detaylarının anlatıldığı algoritma ve bu algoritmanın uygulandığı MathCAD programından alınmış milimetrik seviyeye göre sıvı hacımlarını belirten  tablo hazırdı.

V₁ : TANKIN SİLİNDİRİK KISMINDAKİ SIVI HACMİ

V₂ : TANKIN BOMBELİ KISMINIDAKİ SIVI HACMİ 

V : TANKTA Kİ TOPLAM SIVI HACMİ

D: TANKIN ÇAPI

L₂ : TANKIN SİLİNDİRİK KISMININ BOYU

R_{1 :} TANKIN BOMBE RADYÜSÜ

SİLİNDİRİK KISMIN HACIM ALGORİTMASI

BOMBELİ KISIMLARIN HACIM ALGORİTMASI

Hüseyin Başbilen'in stajyer öğrenci olarak hazırladığı algoritmayı bu tip problemleri çözmeye meraklı olanlar MathCad programına uygulayarak sıvı seviyesine göre hacım değerlerini elde edebilirler.

 Eğer böyle bir probleminiz varsa ve hazırdan sonuç almak istiyorsanız internette başlar yarım bombe olan tankların seviyesine göre hacmini veren programı kullanabilirsiniz

SIVI SEVİYELERİNE GÖRE BAŞLAR YARIM BOMBE TANK HACMI 

PROBLEM 1. : Yüksekten düşen bir cisim kirişi nasıl deforme eder

Yanlış soru:  5 metre yüksekten düşen 1 Kg ağırlığında bir
                     malzeme çarptığı kirişe ne kadar   kuvvet uygular.

Doğru Soru:  5 metre yüksekten düşen 1 Kg ağırlığındaki bir
                    malzeme çarptığı kirişte ne kadar deformasyona
                    veya esnemeye sebeb olur.

Ülkemizde bir çok kişide hatta bazı mühendislerde yanlış bir kanı vardır. O yanlış kanı yüksekten düşen cismin çarptığı yere ağırlığının 5-10 katı kadar şok kuvvet uyguladığı şeklindedir. Önce şu yanlışı düzeltelim. Şok kuvvet diye bir şey yoktur. Şok enerjinin bir şekilden başka bir şekle çok hızlı geçmesi ile oluşan etkidir. Ancak sonucu itibariyle bir kütlenin çarptığı yerde yarattığı etkinin kendi kütlesinden kat be kat fazla bir kütlenin yaratacağı etkiye eşit olması nedeni ile bu etkiyi yapabilecek kütlenin ne olduğu çarpan kütlenin ŞOK FAKTÖRÜ ile çarpılması ile bulunur. (Bu etkiyi yaratan kuvvet değil hızlanmış kütlenin kazandığı enerjidir).

Şok faktörünü ve bu faktörün nasıl kullanılacağını PROBLEM 2 de belirteceğim. Esasında bu tip problemleri şok faktörünü kullanarak çözmek hem daha kolaydır, hemde daha doğru bir sonuç verir. Bu problem ise çözüm sistematiğini daha kolay anlatma açısından ele alınmış olup çok yüksekten düşen ve büyük yay katsayısına sahip kiriş ve yaylara uygulanabilir.

Yukarıdaki soruya geri dönersek; Oluşacak deformasyon tamamen çarpan cismin ve çarptığı kirişin şekline ve malzeme özelliklerine bağlıdır. Eğer çarpan ve çarpılan malzemenin elastikiyet derecesi yeteri kadar yüksek ise deformasyon olmaz fakat malzeme esner. Eğer elastikiyet yeterli değilse çarpanda ve çarpılanda bir miktar deformasyon olur, bir miktar enerji de esneme yolu ile emilir.

Şimdi yukarıdaki soruyu tamamlayarak tekrar soralım.

5 metre yüksekten düşen 1 Kg ağırlığındaki bir kütle çarpmış olduğu
1 metre uzunluğunda ve 40X60 mm² kesit alanına sahip ankastre kirişte ne kadar deformasyona sebeb olur.

Cevap: Çarpan kütlenin hiç deforme olmayacak kadar sert olduğunu ve geriye sekmeyeceğini kabul edersek.

1. Düşen malzemenin çarptığı noktada aktardığı enerji  (yapılan iş)    

W=mgh = 1 Kg * 9.8 m/sn² * 5000 mm = 49,000 N-mm

2. Kirişin elastikiyet kat sayısı “K”  (yay sabiti) 

x: Kirişin yapacağı seğim (mm)

I : Kirişin atalet momenti (mm⁴)
     (Bkz. Önemli formüller)

E= 210,000 N/mm²   (Çelik için)

L= 1,000 mm.

h= kiriş yüksekliği= 60 mm.

b= kiriş genişliği =40 mm

Böylece çarpan kütlenin ankastre kirişte 15 mm lik bir seğime sebeb olduğunu bulduk. Ancak bu seğim kalıcı bir deformasyonmu yoksa esnememi? Bunu anlamak için kirişte ortaya çıkan gerilimi hesap etmemiz gerekir.

Kirişte oluşan maksimum moment: 

M=F*L= 6,804*1,000 = 6,804,000 N-mm   

Nominal eksen kirişin tam ortasından geçtiğinden

Kiriş malzemesinin St37-2 olduğunu kabul edersek, bu malzemenin  çekme dayanımını TABLO dan
S_y=215 N/mm² olarak tespit ederiz. Bu değer (215 N/mm²)< 284 N/mm²  olduğundan bu deformasyon plastik bölgede olur ve kiriş esnedikten sonra eski haline dönemez.

NOT: Bu cevaplarda çarpanda bir deformasyon olmayacağı kabul edilmiş olduğu gibi çarpmanın olduğu noktada da kirişin ezilmeyeceği ve çarpan cismin geri sekmeyeceği kabul edilmiştir. Normalde hem kiriş hemde çarpan cisimde ezilme olur ve çarpan da bir miktar geri seker. Bu nedenle enerjinin bir kısmı bu işlere harcanır, geri kalan ise kirişi büker. Yani kirişin deformasyon miktarı hesap edilenden daha az olur.

ENTERESAN EĞİTİCİ PROBLEMLER

Bu kısımda karşımıza sık çıkan problemlere açıklayıcı bilgilerle cevap vermeye çalışacağım.
Seçtiğim problemler karmaşık çözümü olmayan basit fakat önemli problemlerdir.

İnternette ve her türlü programın çok kolay temin edildiği çağımızda bu problemler ile uğraşmaya ne gerek var diye düşünen olabilir. Ancak anlamadan çözülmüş problemlerde yapılacak bir hata karşımıza telafisi çok zor başka sorunları çıkartabilir. Hesap makinası var diye çarpma işlemini öğrenmemek tam anlamı ile aymazlıktır. Problemin çözümünü bilmeyen sorunları da anlayamaz. Aksi takdirde karşılaşacağımız problemlere yandaki bayanın motora bakması gibi bakakalırız. Herşeyden önce bu konuları bilmek sorunlara daha kolay yaklaşım yapabilmemizi sağlar.

PROBLEM 1:

YÜKSEKTEN DÜŞEN BİR CİSİM KİRİŞİ NASIL DEFORME EDER

Evet basit bir konu ama çok da önemli.

İşletme içinde ortaya çıkan ayak burkulması, düşme, çarpma gibi iş kazalarının çoğu kullanılan merdivenlerin uygun açı ve ölçülerde olmamasından kaynaklanıyor. Örnek: 50º ile  65º dereceler arasında merdiven açısı asla kullanılmamalıdır.
Bu açılar arasında olan merdivenler ergonomik olarak insanlara uygun değildir ve eğer çok dikkatli olunmaz ise kaza kaçınılmazdır. Ne yazık ki işletmelerde yer darlığı nedeni ile bu açılarda pek çok merdiven bulunmakta ve bundan ötürü ortaya çıkan kazalarda yöneticiler pek şaşarak işçiyi suçlamaktadır.

Bu sayfada size ergonomik açıdan işletme içi merdiven ölçüleri ne olmalıdır sorusuna cevap vermeye çalışacağım.

Yukarıdaki resimde ideal şartlarda işletme içi merdivenlerde başlıca uygulanması gereken ölçüler verilmiştir. Elbette bu ölçülerin uygulanamayacağı alanlarda bazı ölçüleri farklı uygulamak gerekebilir ancak bu ölçülerin limitleri vardır ve bunun dışına çıkılmamalıdır.

Bir merdivende iş güvenliği açısından en önemli faktör merdivenin açısıdır.

Mekanın elverdiği açı ne ise o bölgede kullanılabilecek merdiven tipi belirlenmelidir.

Yandaki grafikten bu açıların ne olması gerektiğini bulabilirsiniz.

90º - 75 º arasında yapıya bağlı kedi merdiveni.
75º - 65 º arasında portatif merdivenler.
65º - 50 º arası hiçbir tip merdiven kullanılmamalı
42º - 38 º arasında basamaklı merdivenler.
38º-30 º arasında halka açık alan merdivenleri
30º - 15 º arası mümkünse kullanılmamalı.
15º - 0 º  arasında sadece rampa kullanılmalıdır.

Merdiven basamak yüksekliği işletmelerde maksimum 200 mm (tercihen 180 mm) olmalıdır. Kamusal alanda (Halkın dolaştığı yerlerde) ise  bu yükseklik en fazla 150 mm olabilir. Basmak yüksekliği azaldıkca basamak genişliği artar. Bu ilişkiyi aşağıdaki gibi formüle edebiliriz.

2*Y+G = 610

Burada Y= Basamak yüksekliği, G= Basamak genişliği

Örnek: Basamak yüksekliği 180 mm olan bir merdivenin genişliği ne olmalıdır

G=610 - 2*180  => G= 250 mm.

Merdivenlerde dikkat edilecek diğer önemli hususlar.

• Basamaklar eşit aralıkta olmalı
• Basamaklarda baklavalı sac veya ızgara kullanılmalı (düz sac kullanılmamalı)
• Açık alanlarda yağmurda su birikmemesi için basamaklarda baklavalı sac değil ızgara kullanılmalı .
• Basamakların minimum uzunluğu 600 mm olmalı. (700 mm tercih edilmeli)
• 15 basamaktan fazla olmamalı. Eğer fazla basamak gerekiyorsa aralara sahanlıklar koyulmalıdır.

KEDİ MERDİVENLERİ

Özellikle işletme içinde bulunan vana bakım platformu vs. gibi çok sık kullanılması gerekmeyen mahallere ulaşmak için kedi merdivenleri kullanılır.

Bu merdivenlerde en önemli husus tırmanılacak yerin yüksekliği 2.5 metreden fazla ise bu merdivenlerde mutlaka emniyet kafesi bulunması gereğidir.

Diğer önemli husus bu medivenlere bir den fazla kişi tırmanması gerekiyorsa merdiven üzerinde aynı zamanda sadece bir kişinin tırmanıyor olmasıdır. (Birinci kişi platforma ulaştıktan sonra diğer kişi tırmanmaya başlamalıdır.)

İdeal bir kedi merdiveni yanda belirtilen ölçülerde olmalıdır.

Amerikan iş güvenliği organizasyonu (OSHA) nın tüm merdivenler için alınması gereken önlemler dökümanına aşağıdaki linkten ulaşabilirsiniz.

ANA SAYFAYA GERİ DÖN

YÜZEY İŞLEME İŞARETLERİ

En hassas işlenmiş yüzeyler bile pürüzlüdür. Yüzey pürüzlülüğü olmasaydı üst üste konmuş iki sıfır pürüzlülük değeri olan yüzeyler arasında hava olmayacağından bu yüzeyleri birbirinden ayırmak imkansız olurdu. Pürüzlülük sıfır olamasada azaltılabilir. Daha pürüzsüz yüzey işlemeleri kaliteyi arttırır ancak pahalıdır.

Yüzey işleme işaretleri Türkiyede yakın geçmişe kadar yan yana üçgenler (DIN 3141) ile gösteriliyordu. Bu gösterim kendini güncelleyememiş bazı imalatçı ve projeciler tarafından hala kullanılmaktadır.

Türkiyede artık çoğunlukla kullanılmaya başlanan DIN 3142 normunda pürüzlülüğünün derecesi R_a değeri ile belirtilir.
Zaman zaman Amerika veya Kanada dan gelen projelerde ise yüzey işleme değeri ASA 46-1 normunda da karşımıza çıkabilir.  ASA normundaki değerler DIN3142  normundaki değerlerin 40 katıdır

R_a değeri yüzeyin nominal ölçüden eksi ve artı yöndeki yükselti ve çukur ölçülerinin ortalamasını milimetrenin binde biri cinsinden (μm) veren değerdir. Bu değer yüzey işleme işaretlerinin üstüne yazılarak imalatçıya parçanın nasıl işlenmesi gerektiği konusunda bilgi verilir.

R_a  değeri azaldıkça imalat maliyeti Şekil 1 den görülebileceği gibi hızla artar. 

Örnek: +/- 0.7 mm hassasiyet ile işlenmiş bir yüzeyin birim işleme maliyeti bir ise, +/-0.1 mm. hassasiyet ile işlenmiş bir yüzeyin birim işleme maliyeti 10 kat, +/- 0.01 mm hassasiyet ile işlenmiş yüzeyin birim işleme maliyeti ise 30 katdır. Bu nedenle gerekmiyorsa proje ve imalatlarımızda mümkün olduğunca büyük R_a değerine sahip yüzey işleme kullanılmalıdır.

 Biz burada detaya girmeden sadece yüzey işleme işaretlerinin manasını, ilgili yüzeyin nasıl elde edildiğini ve bu yüzeylerin nerelerde kullanıldığını aşağıdaki tabloda verdik.  

TABLO: YÜZEY İŞLEME İŞARETLERİ

ŞEKİL 1

GEÇME TOLERANSLARI

İki mekanik elemanın birlikte çalışmasını sağlayan ölçülerinin toleransı bu iki elemanın birlikte hangi durumlarda çalışacağını belirler. Bu durumlar çok gevşekten çok sıkıya kadar değişir.

• Tam boşluksuz konum “H”  büyük veya küçük harf ile belirtilir.
• “A” dan  “G” ye kadar olan büyük veya küçük harfler boşluklu geçmeler için,
• “J” den  “Z” ye kadar olan büyük veya küçük harfler ise sıkı  geçmeler için kullanılırlar.

(Not: I, L, O, Q  büyük veya küçük harfleri tolerans gösteriminde kullanılmazlar)

Her geçme toleransının bir derecesi vardır. Bu dereceler pratikte 5 ile 11 arasında değişir. (1,2,3,4 dereceleri çok yüksek hassasiyet gerektiren ölçü aletlerinin imalatında kullanılır). Bu derece ne kadar küçükse o toleransın hassasiyeti o kadar fazla olmalıdır.
Örnek: Ø120 H7 ölçüsü en fazla  Ø120.04 mm olabilecekken Ø120 H11 ölçüsü  Ø120.25 mm ye kadar çıkabilir. Verilen toleransların hassasiyet derecesinin fazla olması maliyete direk etki eden bir husustur. Yani bir burcu “H7” toleransında işlemenin maliyeti “H11”  toleransında işleme maliyetinden daha fazladır.

Yandaki grafikten görüleceği gibi tolerans azaldıkça yüzey işleme maliyeti çok fazla artmaktadır. Örnek: İşlenecek yüzeyin toleransı +/- 0.7 mm ise ve bu işlemenin malyeti 1 birim ise, bu tolerans +/- 0.1 e düşürülürse birim maliyet 10 kat, +/- 0.01 e düşürülürse 30 kat artar.

BELİRTİLEN TOLERANSLARIN ÖLÇÜ DEĞERLERİ

BİRİM DELİK, BİRİM MİL TOLERANSLARI

Birbirine geçmiş olarak çalışacak elemanlardan mutlaka biri içte biri dışta olacaktır. (burç ile mil gibi) iç ölçü toleransı büyük harfler ile (H7, K6 gibi), dış ölçü toleransları ise küçük harflerle belirtilir (m6, h8 gibi).  Bu iki elemandan birinin toleransı her zaman boşluksuz ölçü toleransı olan “H” veya ” h” toleransında belirtilir, diğer eleman ise boşluklu veya sıkı geçme toleranslarıdan biri ile belirtilir .

BİRİM DELİK TOLERANSI: Eğer iç ölçü (delik, aralık vs.) "H" toleransı ile verilmiş ve  içe geçecek malzemenin ölçüsü sıkı veya boşluklu toleranslardan biri ile belirtilmiş ise bu toleransa birim delik toleransı denilir. Örnek H7- k6.

BİRİM MİL TOLERANSI: Eğer içe geçecek olan malzeme (mil vs.) “h” toleransı ile verilmiş ve dışta kalacak ölçü (delik vs.) sıkı veya boşluklu toleranslardan biri ile belirtilmiş ise bu tolerans birim mil toleransı denilir. Örnek h7- K6.

NE ZAMAN BİRİM DELİK, NE ZAMAN BİRİM MİL TOLERANSI KULLANILIR.

Ne zaman birim delik, nezaman birim mil toleransı kullanılacağı dizayn eden kişinin bir tercihi olabileceği gibi zaman zamanda zorunluluklar tarafından belirlenir. Örneğin satın alınan bir hazır bir malzemenin geçme yüzeyleri belli bir  tolerans ile temin edilmiş ise o malzemeye uygun tolerans kullanılır.. Örnek; İç çapı “H” toleransında temin edilmiş bir malzemeyi mile monte için birim delik toleransı kullanılır, dış çapı “ h” toleransında temin edilmiş bir malzemeyi delik çapına  monte için birim mil toleransı kullanılır.
Örnek: Satın alınan bir rulman dış çapı h toleransında temin edilmiş olacağından kullanılması gereken tolerans birim mil toleransıdır. Rulman gibi belli toleranslarda temin edilmiş diğer hazır elemanlar içinde bu zorunluluk söz konusudur.

TOLERANS ÇİFTLERİ

Birbiri ile çalışacak malzemeler her zaman çift tolerans değerleri almaktadır. Bu tolerans çiftleri tecrübeler sonunda bazı standartlara indirgenmişlerdir. Kullanım yerlerine göre kullanılacak bu tolerans çiftleri genellikle aşağıdaki gibi eşleştirilirler. (Not aşağıda verilenler kural değildir, ancak pratikte gelişmiş kullanımlardır.)

BOŞLUKLU GEÇME TOLERANS ÇİFTLERİ

H7-h6  : Yüzeyleri yağlanarak geçirilen elemanlar için kullanılır. Örnek: Sık değiştirilmesi gereken kasnak göbekleri, tespit bilezikleri, kavramalar, hareketli tezgah parçaları.

H7-g6   :  Tutuk geçme. Örnek: Eksenel kayması gereken dişliler, kavramalar, biyel yatakları, pistonlar

H8-h9   : Rahat geçme. Örnek: Transmisyon milleri tespit bilezikleri, kayış kasnaklar, dişliler, kavramalar vb.

H7-f7   :  Hareketli geçme. Örnek ; Takım tezgahları ana yataklar, krank şaftları,

H7-e8   :  Boşluklu geçmeler. Örnek sıcakta hareketliliğini devam ettirmesi gereken geçmeler

H7-d9   : Çok boşluklu geçmeler. 

SIKI GEÇME TOLERANS ÇİFTLERİ 

H7- j6  :  Tık tıklayarak geçirme: Ağaç çekiçle vurularak yapılan kolay  sıkı geçmelerdir. Örnek: kayış kasnaklar, dişliler, el tekerleri, yatak burçları vs.

H7-k6   :  Çekiçle rahat geçirme: Örnek; kasnaklar, rulman iç bilezikleri, el tekerleri vs.

H8-n6   :  Çekiçle zor geçirme: Örnek; kasnaklar, kavramalar, kaplinler vs.

H7-n6   :  Presle geçirme: Örnek; Bir daha çıkarılmayacak kasnaklar, motor milne geçirilen rotorlar, muylu üstüne geçecek dişliler, göbek içlerine burçlar vs.

PRES GEÇMELER

Preste veya yuvanın ısıtılarak genleşmesini sağlama suretiyle yapılan ve bir daha sökülmeyecek geçmelerdir.

H7-r6  : Orta şiddette sabit kuvvet etkisinde oynamayacak geçmeler. Örnek pik döküm göbek üstüne çelik çember geçirme, biyellerde yatak içine presle geçirilen burçlar vs.

H8-u8  : Büyük sabit kuvvet altında oynamayacak geçmeler. 

Geçme toleransları için diğer örneklere  ŞAFT YATAK DİZAYNI  kısmından ulaşabilirsiniz

ERGONOMİ

Makinayı insan kullanır. Bu nedenle kumandası manuel olarak yapılacak makinada uygulanacak ölçü ve şeklin belirlenmesinde bazı kriterlerin uygulanması gerekir. Bu kriterlerin tümüne ERGONOMİ denir.

Bir makina veya sistem için ergonomik kriterler başlıca şunlardır.

• insan gücünün yetebilir olması
• Kullanımda elin, kolun , bacağın ve diğer organların çabuk yorulmaması
• Elin, kolun, bacağın vs.  makinanın kontrol  edilmesi gereken yerlerine kolay ulaşabilir olması

İnsanların kullanacağı bir makina, aparat, sistem vs. dizayn edilmeden önce kimler tarafından ve nerelerde kullanılacağının bilinmesi önem kazanır. Bu nedenle ergonomik faktörler aşağıda detaylı olarak verilmiştir.

İNSAN GÜCÜ NE KADARINA YETER

Çok güçlü bir adamın kasları anlık olarak 450 kilogramlık kuvvet uygulayabilir. Ancak bu güç sürekli olamaz. İnsan gücü zamana bağlı olarak ani düşüş gösterir ve yaklaşık 10 dakika sonra dayanma gücü 10-15% seviyelerine kadar geriler (Bkz. şekil 1)

Genelde bayanların gücü erkeklerin gücünün yaklaşık 2/3 ü oranındadır. Güç yaş ile de değişir. Normal şartlarda (hastalık, sakatlık vs. yoksa) insanlar 25-30 yaşları arasında maksimum güce sahiptir. 40 yaşlarında insanlar gücünün 10% sini 50 yaşlarında 15% sini, 60 yaşlarında  20% sini ve 65 yaşlarında 25 % sini kaybederler.

İri kıyım adamlar genelde daha güçlü olur. Ancak bu gibi insanların dezavantajları bir işi yapabilmeleri için çok daha fazla oksijene gereksinim duymalarıdır. Yani iri kıyımlar daha çabuk nefes nefese kalırlar..Hızlı yapılması gereken yorucu işler için ince yapılı insanlar daha uygundurlar. İnsanların gücü iyi bir idman (eksersiz) ile bir yılda 30-50 % arasında artış gösterebilir.

İnsan gücünü etkileyen bazı faktörler vardır. Bunlar;

1. Ortam sıcaklığının 29ºC nin üzerinde olduğu yerlerde  özellikle nem oranı yüksek ise insanın dayanma gücü azalır. Düşük sıcaklıklarda ise bu olumsuz etki çok daha azdır.
2. Bulunulan yükseklik 2400 metreden daha fazla ise kasların gücü azalmaya başlar. 6000 metreden sonra ise dayanma gücü yaklaşık yarıya iner, 7900 metreden sonra ise bilinç kaybolmaya başlar. (Yükseklerde oksijenin daha az olması nedeni ile adalelerin ve beynin  ihtiyacı olan yeterli oksijen sağlanamaz)
3. İvme altında insan dayanımı 5G ye kadar (yer çekiminin 5 katına kadar) etkilenmez. Ancak 5G den sonra İvmenin tersi yönünde uygulanabilecek kuvvet azalırken  ivme doğrultusunda ise artar. (Bu bilgi daha çok  uçak, jet vs. dizaynı için göze alınır)
4. Duygusal koşulların değişmesi insanın dayanım gücünü etkiler. Stres altıda, panik durumundayken, heyecanlanınca dayanma gücü artar ancak kontrol kabiliyeti, muhakeme gücü ve maharet azalır.
5. Gövdenin pozisyonu: Hareket imkanının sınırlı olmadığı, dayanacak yerin olması insanların uygulayabileceği kuvveti arttırır. Bu nedenle insanların çalıştığı mekanlarda sırtını dayayabileceği, ayağını koyabileceği, destek alabileceği yerlerin olması çalışma verimini arttırır.
6. Kol ve bacakların pozisyonu ile aktarılacak kuvvetin yönü insanın uygulayabileceği kuvvetin büyüklüğünü belirler.

• Eğer tutulacak şey vücuda kol uzunluğundan daha yakın ise elin kavrama kuvveti artar.
• Sırt bir yere dayanıyorsa kolların itme kuvveti artar
• Maksimum bacak kuvveti, bacak dizden hafif bükülmüş pozisyonda iken uygulanabilir.
• Maksimum kol kuvveti, kol omuz seviyesinde iterken uygulanabilir.
• Oturan bir kişinin çekeceği şey kol uzunluğu mesafesinde iken maksimum çekme kuvveti uygulanabilir.
• Oturan bir kişinin iteceği şey kol uzunluğu mesafesinin yarısında ise maksimum itme kuvveti uygulanabilir.

              Uygulanabilecek
KOL KUVVETİ değerleri TABLOSU

Uygulanabilecek
EL İLE TUTMA KUVVET TABLOSU

Aşağıdaki şekillerde yetişkin bir erkeğin belli pozisyonlarda uygulayabileceği kuvvetler verilmiştir. Yukarıda verilen linklerde ise dirsek konumuna göre kol ve  el ile uygulanabilecek kuvvetler tablo olarak belirtilmiştir.

TY=1KY*(2+(N-2)*0.75)

Bu formülde:
TY= Toplam kaldırılacak yük
1KY= Bir kişinin kaldırabileceği yük
N= Yükü kaldıracak toplam adam sayısı

Örnek:
Bir kişinin kaldırabileceği yük =20 Kg
Yükü kaldıracak toplam adam sayısı=8

Toplam kaldırılabilecek Yük
TY=20*(2+(8-2)*0.75) = 130 Kg  (160 Kg değil)
Not Tabii 8 kişi için yükü aynı şartlarda tutma imkanı varsa
ve 8 kişi aynı güçte ise bu hesap doğrudur

Soldaki resimde kaldırılabilecek maksimum yükün boyutları verilmiştir.

Bu boyutlardan D ile belirtilen ölçü büyüdükçe kaldırılabilecek  maksimum yük azalır.

D> 60 Cm ise maksimum Yük 2/3 oranına düşürülmelidir.

D>90 Cm ise maksimum yük yarıya düşürülmelidir.

D>120 Cm ise maksimum yük 1/3 oranına düşürülmelidir.

Yukarıda belirtilen maksimum yükler ise aşağıdaki şekillere göre değişir.

Götürülebilecek
mesafe  max.10 Metre                   

İŞÇİ SAĞLIĞI AÇISINDAN ALIMASI GEREKEN ERGONOMİK ÖNLEMLER

İşletmelerde görev yapan mühendislerin çalıştırdıkları işçilerin yaptığı işleri gözlemleyerek daha güvenli, daha verimli çlışmalarını sağlayacak önlemler almalıdır. Bu önlemler;

• Her şeyden önce iş güvenliği açısından işçiler mutlaka eğitimden geçirilmeli ve çok temel olan eğilme, doğrulma, yük kaldırma, indirmenin nasıl yapılması gerektiği anlatılmalıdır.
• Hep aynı işi yapan ve hep aynı adalesini kullanan işçilerin, farklı rutin işlerde çalışan işçilerle belli bir düzen içinde yerlerini değiştirerek aynı adaleyi sürekli kullanmalarının önüne geçilmelidir. Sürekli aynı kası kullanmanın bir müddet sonra sakatlanmayı beraberinde getireceği bilinmelidir.
• Yardımcı aparat, tezgah vs temin edilerek işçilerin görevlerini yaparken buları kullanması sağlanmalıdır.
• İş çilerin sürekli ileriye uzanma ve eğilme, doğrulmalarını ortadan kaldıracak aparatlar geliştirilmelidir.
• Kaldırılan yük nedeni ile sırt ve omuzlarda ortaya çıkan gerilimleri azaltacak önlemler alınmalıdır.
• Rutin yapılan işlerde harcanan efor ve kuvveti zaltacak aparatlar kullanılması sağlanmalı.

Yükün hiç bir zaman bel ile kaldırılmaması gereği işçilere öğretilmelidir

İSKELEYİ TAŞIYAN ÇELİK HALAT KOPTU

Kaza Amerikada yaşanmıştır

İki işçi iki tarafında çelik halat ile askıya alınmış bir iskelede bina duvarını onarmaktadır.

İskeleyi taşıyan halatlardan birisi askı yerindeki bağlantı noktasında kopunca işçilerden biri düşerek ölür diğeri açık bir pencerenin pervazına tutunarak canını zor kurtarır.

KAZANIN OLMAMASI İÇİN NELERE DİKKAT EDİLMELİYDİ

Askı halatlarının özellikle bağlantı noktaları çalışmadan önce kontrol edilmeli, aşınmış, liflerinden bazıları kopmuş halatlar kullanılmamalıydı.

İşçiler kendilerini iskele dışında sağlam yerlere emniyet kemerleri ile bağlamış olmalıydı.

TÜRKİYEDEKİ BENZER KAZA

Dış cephe kaplaması yapan iki mütahit işçisi yukarıdaki gibi iki ucundan çelik halatla askıya alınmış iskelede Elektrik ark kaynağı yapmaktaydı.

Elektrik kaynağının hatalı şase bağlantısı nedeni ile çelik halat ile metal dıış cephe kaplaması arasında ark oluştu. Ark neticesinde bazı telleri kopan halat zayıflayınca tümden koptu ve iki işçi düşerek hayatını kaybetti.

Özellikle elektrik kaynağının şase bağlantısının sağlıklı olmasına dikkat edilmeli, hatta o koşullarda kaynak hiç yapılmamalı ve mutlaka emniyet kemeri kullanılmış olmalıydı

SEPETTEN DÜŞEREK ÖLME

Kaza Amerikada yaşanmıştır.

Açıkta yüksek bir yerde montaj yapması gereken bir işçi mobil vincin bom’una takılı sepette çalışmaktadır. Yerde biriketler bulunmaktadır.

İşçi sepette çalışırken mobil vinç hareket eder ve yerdeki bir biriketin üstünden geçer. Oluşan sarsıntıda sepetteki işçi düşerek hayatını kaybeder.

KAZANIN OLMAMASI İÇİN NELERE DİKKAT EDİLMELİYDİ

• Sepette işçi çalışırken mobil vinç hareketsiz kalmalıydı
• Mobil vincin hareket sahasında sarsıntı yaratacak döküntüler olmamalıydı
• İşçi emniyet kemeri, ile kendini sepete bağlamış olmalıydı

KEPÇENİN KAZDIĞI ÇUKURA GÖMÜLENLER

Kaza Amerikada yaşanmıştır. Kepçenin kazdığı çukurda işçiler boru montajı yapmaktadır. Bu sırada kepçe çukurdan daha önce çıkardığı toprağı başka yere aktarmaktadır. Kepçenin çukur tarafında yere dayadığı kolların altındaki toprak çalışan işçilerin üstüne doğru çökerek işçilerin diri diri gömülmesine sebeb olur.

KAZANIN OLMAMASI İÇİN NELER YAPILMALIYDI

• Gevşek topraklı bir yerde çukurun yan duvarları dışa dönük meyil oluşturacak şekilde  kazılmalıydı.
• Çukurda işçiler çalışırken yukarıda kepçenin çalışmaması gerekirdi
• Kepçe dayama kolları çukur kenarında olmamalıydı.

TÜRKİYEDE YAŞANAN BENZER KAZA

Yukarıdakine benzer bir kaza  Türkiyede de yaşandı. Ancak Allahtan çukurda kimse yoktu.
Olay şöyle gerçekleşir. Kepçe çukur kazarken aniden şiddetli yağmur başlar. Bunu üzerine operatör kepçeden inerek korunaklı bir yere gidip yağmurun dinmesini bekler.

Yağmur dindikten sonra işinin başına dönen operatör kepçeyi çalıştırdıktan sonra kepçenin çukura doğru kaydığını farkedip kendisini kepçeden dışarı atarak canını kurtarır.

Yağan yağmur kepçenin çukur tarafındaki dayama kolunun altındaki toprağı çukura sürükleyerek zemini zayıflatmıştır. Kepçenin yeniden çalışmaya başlaması ile dayama kolunun altındaki zemin kayarak kepçenin çukura yuvarlanmasına sebeb olmuştur.

Kazanın olmaması için operatör yağmurdan sonra kolların dayandığı zemini kontrol etmeliydi.

GERİ DÖN

FAZLA OKSİJEN DE ÖLDÜRÜR

Sadece insan girebilecek büyüklükte bir menholü olan tank içinde işçi kaynak yapmaktadır.

Bir müddet sonra tank içi kaynak dumanı ile dolunca işçi dışarı çıkar ve civarda bulunan oksijen hortumu ile tank içine oksijen doldurarak kaynak dumanının dışarı çıkmasını sağlar. Sonra işçi tekrar tanka girerek kaynak işlemine devam etmek ister. Oksijen dolu ortam parlar ve işçinin yanarak ölmesine sebeb olur.

KAZANIN OLMAMASI İÇİN HANGİ TEDBİRLER ALINMIŞ OLMALIYDI

• Kapalı bir ortamda kaynak yapılacaksa kaynak noktasında dumanı emerek dışarı atacak flex borulu emiş sistemi mutlaka bulunmalı.
• Her şeyden önemlisi işçiler mesleklerinde karşılaşabilecekleri tehlikeler konusunda eğitim almış olmalı.

Farklı bir kaza ise şöyle gerçekleşmiştir.

Paydos saatine doğru işçi iş elbisesini çıkarmadan önce oksijen hortumunu elbisesine tutarak iyice temizler.

İşçinin ağzında sigarası vardır. Oksijeni emmiş elbisenin üzerine sigarasının düşmesi ile elbise tutuşur ve işçi yanarak can verir.

AZOT KAÇAĞI NEDENİ İLE İKİ ÖLÜM

Vana değiştirmekle meşgul üç işçinin çalışmakta oldukları kapalı alandan azot hattı geçmektedir. Bir müddet sonra üç işçi bilinçlerini kaybederler.
Kaza fark edildikten sonra  hastaneye kaldırılan işçilerden ikisi hayatını kaybeder.

Bu kazanın nedeni bulundukları kapalı ortamdan geçen azot hattındaki kaçaktır. Azot (Nitrojen) gazı havanın 78.09 % sini oluşturan, hepimizin oksijenle birlikte soluduğu zehirli olmayan, renksiz, kokusuz bir gazdır. Ancak bulunulan mekanda bu gazın olması gereken orandan daha fazla orana çıkması  oksijen yüzdesini azaltarak (hava içinde olması gereken oksijen 20.95% dir) ortamdakilerin bilinçlerini kaybederek ölümlerine sebeb olmuştur.

Not: Gök yüzünün iç açan güzel mavi rengi azot gazından ötürüdür. Güneş ışığı atmosferden geçerken azot gazının moleküllerinde mavi renge kırınır.

BU TİP KAZANIN OLMAMASI İÇİN ALINMASI GEREKEN TEDBİRLER

• İçinden gaz boruları geçen kapalı ortamlarda gaz ölçümü yapılmadan çalışılmamalıdır.
• Çalışma süresince ortamın dış hava ile bağlantısı asla kesilmemeli, ortam sürekli havalandırılmalıdır.
• Bu gibi riskli alanlarda çalışanlar mutlaka dışarıdan gözlenebilir olmalıdır.

KEPÇENİN BOYNUNU KIRDIĞI ADAM

Kaza Amerikada yaşanmıştır. Kepçenin firen balataları gevşeyince kepçe operatörü ile yardımcısı balata ayarını pratik bir şekilde yapmayı düşünürler.

Kepçe operatörü kepçeyi yere dayayarak arka tekerleklerin havaya kalkmasını sağlar.

Operatör yardımcısı ise kepçenin altına yatarak fren ayarların yapmaya koyulur.

Yapılan ayarın uygun olup olmadığını kontrol için operatör birinci vitese takarak arka tekerlerin havada dönmesini sağlar. Şanzuman ile defransiyel arasındaki aktarma mili dönerken kepçenin altındaki operatör yardımcısının yağmurluğu mile dolanır.

Kepçe operatörü çığlıkları duyup milin dönmesini durdurana kadar operatör yardımcısının boynu kırılarak oracıkta ölür.

KENDİ YAŞAMIŞ OLDUĞUM İŞ KAZASI

Kaza Almanyada 1969 yılında işçi olarak çalışırken başımdan geçti.

Tersanede inşa edilmekte olan yük gemisinin ambarına havalandırma kanalları monte ediyorduk. İş bitti ve diğer arkadaşlar yanımdan ayrıldılar.

Ben almayı unuttuğum bir ölçü için geminin metal zemini ile metal duvarı arasına dayadığım yandakine benzer metal bir merdiven ile 3 metre yükseklikteki davlumbazın yanına çıktım.

Tam işimi bitirmiştim ki merdiven metal zeminde kaymaya başladı. Merdiven açısı azaldıkça kaymanın hızı arttı. Merdivenden kopmamak için merdiveni sıkıca tuttum. Eğer düşsem sonuç çok daha vahim olabilirdi. Merdivenle birlikte zemine düştüm ve zeminle merdiven arasında kalan orta parmağım hem yarıldı hemde kırıldı.

İstirahat bitip iş başı yaptığım gün bu kazadan ötürü işime son verdiler. Hatalarım şunlardı.

• Yalnız başıma çok tehlikeli bir işe girişmiştim
• Merdivenin kaymaması için hiçbir önlem almamıştım

Eskiden çocuklara tembih edilen şeyi unutmamaları için parmaklarına ip bağlarlardı.
Bu gün hala parmağımda taşıdığım yara izini gördükçe o kazayı hatırlarım

DÖNER KEPÇENİN SIKIŞTIRMASI

Kaza Amerikada yaşanmıştır.

Döner kepçe bir duvardan 1 metre kadar uzakta kanal açmaktadır.

Civardaki bir işçi bu 1 metrelik aralıktan geçip gitmek ister. Söz konusu aralık kanal açmakla meşgul operatörün  görüş alanı içinde değildir.

Kepçelediği malzemeyi açığa dökmek için dönen kepçenin gövdesi aralıktan geçmekte olan işçiyi sıkıştırarark öldürür.

KAZANIN SEBEBİ:

• Kepçenin çalışma bölgesine geçişleri engeleyecek bariyerler mutlaka koyulmalıydı.
• İnşaat alnındaki işçiler bu şartlarda çalışma koşulları konusunda eğitim almış olmalydı.

HAVA YERİNE NİTROJEN SOLUYARAK ÖLMEK

Kaza Amerikada bir Petro kimya tesisinde vukubulmuştur.

Kimyasal reaktor tanklarından birine sokulan bir müteahhit işçisinin vazifesi tank duvarlarını kum tabancası temizlemektir.

Bu işi yaparken koruyucu elbise ve maske takmak zorundadır. Maske takılı iken nefes alma müteahite ait temiz hava kompresoründen sağlanmaktadır.

O gün mütehitin hava kompresorü bozuk olduğu için mütahitin formeni işyerine ait merkezi hava sitemini kullanmak ister ve o bölgedeki hortumlardan birisini maskeye bağlanması için tank içine salar. Ancak tank içine yanlışlıkla hava hortumu değil nitrojen (azot) hortumu salınmıştır. Maskede hava yerine nitrojen soluyan işçi oksijensiz kalarak bilincini kaybeder ve kaldırıldğı hastahanede ölür.

KAZANIN NEDENİ:

• Müteahit kendi ekipmanını kullanmak yerine yabancısı olduğu bir çevrenin ekipmanınınkullanmıştır.
• Hortum vanası üzerinde nitrojen vanası olduğuna dair herhangi bir yazı, işaret vs yoktur.

GERİ DÖN

ESKİ YAKIT TANKINDA PATLAMA

 Kaza Amerikada yaşanmıştır. Kullanımdan çıkmış eski yakıt tankının kesme taşı ile parçalanması esnasında tank içinde buharlaşmış halde kalmış bulunan yakıtın patlaması sonucunda kesme işlemini yapan işçi hayatını kaybetmiştir.

Kesme işlemi dışarıdan yapılıyor olmasına rağmen tankın iç çeperinde metalin kesme noktasında çok fazla ısınması nedeni ile içi buharlaşmış yakıt dolu tank kocaman bir el bombası gibi patlamıştır.

KAZANIN SEBEBİ: Yakıt tankı kesilerek parçalanmadan önce boşaltılmış tank çeperlerinde bulaşık halde kalmış yakıtın buharlaşarak tank içinde hala kalmış olabileceği göz önüne alınarak gerekli ölçümler yapılmadan ve tank içi hava ile purge (süpürülme) edilmeden kesme işleminin yapılmış olmasıdır.

BU TİP BİR KAZANIN OLMAMASI İÇİN ALINMASI GEREKEN ÖNLEMLER

Türkiyede çalışma hayatının en önemli sorunlarından biri yaşanan iş kazalarıdır. SGK nın yayınladığı istatistiklere göre 2010 yılında yaklaşık 10 milyon çalışanın bulunduğu  Türkiyede 62,903 kişi iş kazası geçirmiştir. Bu iş kazalarında 1444 kişi hayatını kaybetmiş (Bu sayı 2011 yılında ne yazık ki 1700'e çıkmıştır), 1976 kişi ömrü boyunca bir daha çalışamıyacak şekilde sakatlanmış, 50,000 civarında kişi hastanede yatmak zorunda kalmış ve o yıl iş kazalarından ötürü yaklaşık 1.5 milyon iş günü kaybedilmiştir.

İstatistiklerden elde edilen bir diğer enteresan sonuç ise kazaların yaklaşık yarısının işe başladıktan sonraki ilk üç saat içerisinde meydana gelmiş olması, kazaya uğrayanların genellikle işe başlamalarının birinci yılında kazalanmış olmaları ve kazaya en fazla uğrayanların 25-30 yaş aralığında bulunmalarıdır.

SGK iş kazaları ve meslek hastalıkları istatistiğini daha detaylı incelemek için bu kurumun 2007-2011 yılları için yayınlamış olduğu istatistiklere SGK nın ilgili sitesinden ULAŞ abilirsiniz.

Biz bu sitede istatistiklerden ziyade Türkiyede ve Dünyada yaşanmış iş kazalarından birkaç örnek vererek bu kazalara hangi unsurların sebeb olduğunu anlatmaya çalışacağız. Verdiğimiz örneklerin çoğu Amerika Birleşik Devletleri, Çalışma bakanlığının İş güvenliği, İş sağlığı yönetimi (OSHA) tarafından oluşturulmuş bir siteden alıntıdır. Bu kazalardan bir çoğu Türkiyedeki iş yerlerinde yaşanmış kazalarla benzerlik göstermektedir.

Ne yazık ki ülkemizde iş kazaları bir sır olarak saklandığından ülke genelinde bu kazaların oluş biçimini ve alınması gereken önlemleri açıklayan bir kurum bulunmamaktadır. SGK yukarıda belirttiğim şekilde iş kazalarını tamamen istatistik rakamlar olarak ele almakta ve yayınlamaktadır.

Bu sitede OSHA nın yayınladığı kaza raporlarına ilave olarak bizde meslek hayatımızda karşılaşmış olduğumuz bazı iş kazalarına bu sayfalarda yer verip, bu tip kazaların olmaması için nelere dikkat edilmesi gerektiği konusunda karıca kararınca katkıda bulunmaya çalışacağız. kaza raporlarına aşağıdaki likler vasıtası ile ulaşabilirsiniz

 İŞ KAZALARI İLE İLGİLİ YOUTUBE DE YAYINLANMIŞ
4 DAKİKALIK
VIDEO GÖSTERİMİ

1. ESKİ YAKIT TANKI NASIL PATLADI

2. HAVA YERİNE NİTROJEN SOLUMAK

3. DÖNER KEPÇE SIKIŞTIRMASI

4. KENDİ YAŞADIĞIM İŞ KAZASI

5. BOYUN KIRILMASI

6. AZOT KAÇAĞI NEDENİ İLE ÖLÜM

7. FAZLA OKSİJENDE ÖLDÜRÜR

8. DİRİ DİRİ GÖMÜLENLER

9. SEPETTEN DÜŞEREK ÖLME

10. ÇELİK HALAT KOPTU

İş kazaları konusunda verilebilecek binlerce örnek bulunmaktadır. Ancak bu sitenin ana konusu mühendislik bilgileri olduğu için bu konudaki örnekleri bu kadarı ile bırakıyorum.

Ülkemiz iş kazaları açısından AB ülkelerinden 7 kat fazla iş kazası ile AB de birinci, Dünyada ise üçüncü sıradadır. Bu sonucun en önemli sebebi bizim sanayileşme yarışına çok geç başlamış olmamız ve ilgili kanun ve mevzuatımızın henüz yetersiz olmasıdır.

Tüm bu acı gerçeklere rağmen ülkemiz bu konuda azda olsa bir ilerleme sağlamıştır. Soldaki fotoğraf Osmanlının son dönemlerinde Kozlu maden ocağında yalınayak çalışan işçilere aittir.

Evren 13.7 Milyar yıl önce yaratıldı. Ondan önce ne bir mekan, ne bir zaman ne de madde vardı. Mekan ve zamanın olmaması nedir, nasıldır tasavvur etmemiz bile mümkün değildir. Bir nokta büyüklüğünde yer bile mekandır. Mekansızlıkta en, boy, yükseklik ve boşluk yoktur. Hatta yok bile yoktur. Yaradılış anından önce var olan sadece Allah idi. Ve Allah ol dedi (Kün fe yekun) zaman, mekan ve madde hepsi birden var oldu.

Evrenin 13.7 milyar yıl önce bir an içinde yaratılmış olduğu bilimsel bir gerçektir ve bu gerçek son yıllarda astro fizikte gerçekleşen çok önemli buluşlar sonunda tespit edilmiştir. Bu yaratılış anı bilim adamları tarafından big bang olarak tanımlanmıştır. Big Bang diye bilinen büyük patlamanın bundan 13.7 Milyar yıl önce gerçekleşmiş olduğu nasıl tespit edildi sorusuna cevap verelim.

Galaksilerden gelen ışığın tayfını inceleyen astronomlar siyah çizgilerin zaman içerisinde  kırmızıya doğru kaydığını farkettiler ve bu gerçeği  kırmızıya kayma (Red shift) olarak adlandırdılar. Işık tayfında kırmızıya kayma olayının, galaksilerin önceki konumdan daha uzaklaşmış olmasından kaynaklandığını ise Amerikalı astronom Edwin Hubble tespit etmiştir ve bu tespit evrenin gittikçe genişlemekte olduğu sonucunu doğurmuştur. Bu bilimsel tespitin doğruluğu ise Kuranı kerimde " Kainatı gücümüzle biz yarattık, onu genişleten de biziz" ayeti kerimesi doğrulanmaktadır.

Evrenin genişlemekte olduğunun tespiti doğal olarak eskiden evrenin daha küçük olduğunu göstermektedir. Daha eskilere giderek evrenin sıfır büyüklüğünde olması gereken zaman ne kadar eski zamandır sorusunun cevabı ise genişlemenin hızından yola çıkılarak bundan13. 7 milyar yıl öncesi olduğu son derece hassas şekilde hesaplanmış bulunmaktadır

13.7 Milyar yıl öncesi kadar uzun süreyi bizim anlamamız oldukça zor. Bu tarihin ne kadar eski olduğunu daha iyi anlamak için şu kıyas yapılabilir. Hz. İsa dünyaya 1 dakika önce gelmiş olsaydı Evrenin 13 yıl önce yaratılmış olması gerekirdi. Görüldüğü gibi Ademin dünyaya gelmesi ile evrenin yaradılışı arasında çok uzun bir süre bulunmaktadır. Bu süre içinde kainat insan oğlunun yaşayabimesine uygun bir yapıya muhtelif aşamalardan geçirilerek getirilmiştir.

Aşağıdaki linklerde verilen tarihler muhtelif ansiklopedi ve tarih  kitaplarından derlenmiş bulunmaktadır.  13.7 milyar yıl içinde çok fazla olay olduğu için liste çok uzun olmaktadır. Bu nedenle derlediğim kronolojiyi belli aşamalar için aşağıdaki gibi yayınlamayı uygun buldum. Kronolojk listenin tümü ise excell formatında İNDİR ilebilir

      2. HZ. ADEMDEN HZ.MUSANIN DOĞUMUNA KADAR OLAN SÜRE

      3. HZ. MUSA DAN HZ.İSAYA KADAR OLAN OLAYLAR

      4. HZ. İSADAN İSTANBULUN FETHİNE KADAR OLAN OLAYLAR

      5. İSTANBULUN FETHİNDEN 1900 YILINA KADAR OLAN OLAYLAR

      6. 1900-1950 YILLARI ARASI

ŞAFT YATAK DİZAYNI (BEARING ARRANGEMENTS)

Sadece uygun rulman seçimi tasarımın başarılı olmasına yetmez. Seçilen rulmanların şaft üzerindeki dizilimi şaft ve rulman ömrü, tasarımın güvenirliği, montaj, demontaj ve bakım kolaylığı açısından son derecede önemlidir.

Rulmanların şaft üzerinde dizilimi (Bearing arrangements), sızdırmazlık elemanlarının yerleşimi ve rulmanın şaft üzerine uygun geçme toleransları için aşağıda verilen montajlar örnek alınabilir. Bu dizilimler SKF yayınlarından temin edilmiştir.

Şaft yatak tasarımları için ilgili satırı tıklayınız

1. KÜÇÜK ELEKTRİK MOTORU YATAK DİZAYNI
2. ELEKTRİK MOTORU YATAK DİZAYNI
3. AKUPLE MOTOR REDÜKTÖR YATAK DİZAYNI
4. DİK  JENERATOR YATAK DİZAYNI
5. ELEKTRİKLİ TRAMVAY TEKER TAHRİK SİSTEMİ
6. HELİSEL DİŞLİ REDÜKTÖR YATAKLAMA
7. SONSUZ VİDA DİŞLİ KUTUSU YATAKLAMA
8.  DİK ÇIKIŞLI REDÜKTÖR YATAKLAMASI
9. DİŞLİ KUTUSU 1
10. DİŞLİ KUTUSU 2
11. DÜZ DİŞLİ KUTUSU
12. BİNEK OTO TAHRİKSİZ TEKER YATAKLAMASI
13. BİNEK OTO TAHRİKLİ TEKER YATAKLAMASI
14. BİNEK OTO DEFRASİYELYATAKLAMA
15. KAMYON ÖN TEKERLEK YATAKLAMA
16. KAMYON DEFRANSİYEL YATAKLAMA
17. KAMYON ŞANZUMAN YATAKLAMA
18. TRAKTÖR KAVRAMA YATAK DİZAYNI
19. MOBİL TABLA TEKERİ
20. RAY ÜSTÜ TEKER YATAKLAMA (Konik rulmanlı)
21. RAY ÜSTÜ TEKER YATAKLAMA (Bilya rulmanlı)
22. HALAT MAKARASI
23. MONORAY VİNÇ TEKERİ YATAKLAMA
24. VİNÇ TEKERİ
25. VİNÇ KANCASI-HALAT MAKARASI YATAKLAMA
26. VİNÇ HALAT MAKARASI YATAKLAMA
27. KONVEYOR MAKARASI
28. SANTRİFUJ POMPA TAHRİK SİSTEMİ
29. SİNTER FANI YATAKLAMA
30. KIRICI YATAKLARI
31. ELEK YATAKLARI
32. BİÇER DÖVER DİŞLİKUTUSU
33. BİÇER DÖVER TAHRİK 
34. ÇAPALAMA MAKİNASI DİŞLİ KUTUSU
35. VARYATÖR DİŞLİ KUTUSU
36. DOKUMA TEZGAHI KRANK ŞAFTI
37. 2-HIGH KABA HADDE YATAKLAMA
38. SOĞUK HADDE DESTEK MERDANESİ YATAKLAMA
39. TAŞ MOTORU YATAKLAMA
40. KESME TEZGAHI KRANK ŞAFTI

2.1 SİLİNDİR MAKARALI RULMANLAR
       (CYLINDIRICAL ROLLER BEARINGS)

 Bu rulmanların iki önemli temel karakteristik özelliği vardır. Bunlar;

1. Çok yüksek radyal yük taşımalarına karşın eksenel yük taşıyamazlar
2. Eksenel yönde kaymalara müsaade ederler. Bu özellik termal genleşmelerden kaynaklanan şaft uzamasını kompanse etmek açısından önemlidir.

Diğer avantajları 

1. Yüksek hızlarda dönebilirler
2. Çalışma hassasiyetleri yüksektir
3. Sessiz çalışırlar
4. Sürtünme azdır
5. Eksenel kaymalara imkan verirler
6. High stiffness

Dezavantajları

1. Eksenel yükleri alamazlar
2. Moment taşıyamazlar

Silindirik makaralı rulmanlar tek ve çift sıralı olarak temin edilebilirler. Silindirik makaralı rulmanlarda diğer bir ayrım ise

• NU tiplerinde dış bilezikte her iki yandan flanş olup iç bilezikte ise flanş bulunmamaktadır. Bu tiplerde şaft eksenel yönde iki tarafada kaymaya müsaittir.
• N tiplerinde iç bilezikte her iki yandan flanş olup dış bilezikte ise flanş yokturr. Bu tiplerde şaft makaralar ile birlikte eksenel yönde iki tarafa kaymaya müsaittir.
• NJ tiplerinde dış bilezikte her iki yandan flanş olup iç bilezikte ise tek tarafta flanş bulunmaktadır. Bu tiplerde şaft eksenel tek yönde tarafa kaymaya müsaittir.
• NUP tiplerinde de dış bilezikte her iki yandan flanş olup iç bilezikte ise bir tarafta flanş, diğer tarafta ise ayrılabilir gevşek flanş bulunur. Bu tiplerde yatak eksenel tek yönde tarafa kaymaya müsaittir.

2.4 EKSENEL MAKARALI RULMANLAR (CYLINDRICAL ROLLER THRUST BEARINGS)

Eksenel silindirik makaralı rulmanlar (Makaralı büte) çok büyük eksenel yükler söz konusu olduğunda kullanılırlar. Örnek : 120 Ton yük kaldırması gerekecek vincin döner kancası

Bu rulmanlar aynı zamanda çok büyük eksenel şok darbelerine dayanabilirler.

Bu rulmanlar sadece bir yöndeki eksel yükleri taşırlar. Eğer eksenel yük her iki yönde de varsa ikinci bir büte kullanılması veya çift sıralı büte (Bkz. Şekil 2) kullanılması gerekir.

ŞEKİL 1

Büteler de her iki taraftaki flanşlar ve kafes içindeki makaralar birbirinden ayrılabilir yapıdadır (Bkz Şekil 3). Bu rulmanların en büyük dezavantajı eksenel açılanmalara müsait olmamaları ve radyal yük taşıyamamalarıdır.

OYNAK MAKARALI EKSENEL RULMANLAR (SPHERICAL ROLLER THRUST BEARINGS)

Büyük eksenel yüklerin taşınması gereken noktalarda eksenel açılanmalar ve radyal yükler söz konusu ise bu noktalarda “Oynak makaralı büteler”  kullanılmalıdır (bkz şekil 4,5). Bu rulmanlar aynı zamanda bir miktar radyal yük taşıma kapasitesine de sahiptir.

ŞEKİL 2

ŞEKİL 3

ŞEKİL 4

ŞEKİL 5

İç ve dış bileziklerindeki makara yuvaları konik olan rulmanlardır. Konik oyukların iç ve dış bileziklerdeki çizgisel uzantıları rulman ekseninde birbirleri ile çakışacak şekilde imal edilirler.

Bu rulmanların en önemli özelliği hem çok büyük radyal yükler, hemde çok büyük eksenel yükler taşıyabilme kapasitesine sahip olmalarıdır. Bu rulmanlarda Şekil 1 de gösterilen konik açısı " α "  arttıkça eksenel yük taşıma kapasitesi de artar. Bu açının göstergesi rulman kataloglarında verilen e değeri ile belirtilir. “e” değeri ne kadar büyükse, eksenel yük taşıma miktarı da o denli büyük olur.

 Bu rulmanlarda dış bilezik genellikle ayrılabilir yapıdadır (Bkz Şekil 2). İç bilezik makaralar birlikte, dış bilezik ise bunlardan ayrılabilir yapıdadır. Bu özeliğinden ötürü konik makaralı rulmanların montajı sırasında iç ve dış bileziklerin bir birlerine göre olan konumunu iyi ayarlamak önem kazanmaktadır. İç ve dış bileziklerin birbirlerine göre eksenel yönde olması gereken konum belli bir miktar ön yük yaratacak durumda olmalıdır. Eğer bu ön yük verilmez ise rulman çok gevşek olacağından rulmanın çalışma hassasiyeti  azalır. İç ve dış bilezik birbirlerine eksenel olarak   olması gerekenden daha yakın olursa bu sefer rulman çok sıkı olacağından aşırı sürtünme ve ısınmaya neden olur. Bu nedenle uygun konumu tespit için Şekil 3 de gösterilen bir aparat yardımı ile montaj yapmak yararlı olur.

Konik makaralı rulmanlar eğik bilyalı rulmanlarda olduğu gibi genellikle ikinci bir tek sıra konik makaralı rulman ile “Back to back” yani sırt sırta, veya “face to face” yani karşı karşıya, veya “Tandem”  yani aynı yönde sıralı biçiminde yerleştirilirlebilirler. “Tandem” sıralı rulmanlar eksenel yükün tek yönde olduğu ve tek sıra rulmanın bu yükü karşılayamadığı durumlarda kullanılır
(Bkz. Şekil 4)      

“Back to back”  sıralı rulmanlar ise eksenel yükün çift yönde olduğu durumlarda kullanılır (Bkz Şekil 5) . Bu yapıda eksenel yükü aynı anda sadece rulmanlardan birisi alır. Bu yerleşimin avantajı rulmanlar daha az boşluklu (stiff) bir yapıyı mümkün kılar

Konik makaralı rulmanlar yük taşıma kapasitesini arttırmak üzere yukarıda belirtilen iki ayrı konik rulman kullanımının daha ekonomik olmasını sağlamak için tek iç ve dış bilezik ile birlikte iki sıra konik makaranın çalışmasını sağlamak üzere "Tek sıra çiftli konik makaralı rulman olarak da üretilmektedirler. Bu rulmanlar da yukarıda belirtildiği gibi  "tandem", "back to back" veya "face to face olarak sağlanmaktadırlar. (Bkz Şekil 7).

Bu tip rulmanlar daha ekonomik olmanın yanı sıra iki ayrı konik makaralı rulmanda karşılaşılan eksenel yönde ayar zorluğunu da ortadan kaldırmakta ve ortadaki yağ kanalı vasıtası yağlamanın daha kolay yapılabilmesini sağlamaktadır.

SEKİL 1

ŞEKİL 2

ŞEKİL 3

ŞEKİL 7

ŞEKİL 4

ŞEKİL 5                ŞEKİL 6

GERİ DÖN

AVANTAJLARI

• Çok yüksek radyal yükler alabilirler
• Eksenel + Radyal yük bileşimine çok uygundurlar
• Eksen eğilmesine (açılanmasına) uygundurlar
• Ayar bozukluklarını kompanse edebilirler

DEZAVANTAJLARI

• Tek başına eksenel yük alamazlar (Radyal yükle birlikte alabilirler)
• Moment taşıyamazlar
• Çok yüksek devirlere uygun değildirler
• Çalışma hassasiyetleri yüksek değildir.
• Gürültülüdürler
• Sürtünme fazladır.
• Boyuna eksen kaymalarına izin vermezler

Oynak makaralı rulmanlarda iki sıra  makara bulunur. Makaralar dış bilezikte bulunan küresel oyukta küresel olarak dönerek yükün moment oluşturması engellenir. İç bilezik ise şaftla birlikte küresel yönde döner. Dönme miktarı sınırlı olup bu açı 1.5º ila 3.5º arasında değişir. Bu açısal sapmaların en fazla ne kadar olabileceği ilgili kataloglardan tespit edilebilir.

Bu rulmanlar sıklıkla montaj demontajı yapılması gereken yerde çalışacaksa şaft dizaynı sıkma kovanı ile monte edilecek şekilde yapılır. Sıkma kovanı ile (Bkz Şekil 1) birlikte kullanılacak rulmanların iç çapları konik olup gösterimin sonuna K harfi alırlar. Örnek: 22206 EK

Oynak makaralı rulmanların Sıkma kovanı ile birlikte kullanılması montaj demontaj kolaylığı sağlamakla birlikte şaft çapının incelmesine sebeb olmaktadır Örnek: 22206 E  rulmanı çapı 30 mm olan şafta takılabilecek iken 22206 EK sıkma kovanı ile birlikte monte edilecek ise şaft çapı 25 mm ye düşer. Bu dezavantajı gidermek için montaj demontaj kolaylığı açısından rulman konik işlenmiş şafta da monte edilerek konik şaftın ince tarafının silindirik rulman çapına eşit olması sağlanabilir.(Bkz. Şekil 2)

           ŞEKİL 1

ŞEKİL 2

SIKMA KOVANI

1.4 EKSENEL BİLYALI RULMANLAR (THRUST BALL BEARINGS)

Bu rulmalara Türkiyede BÜTE de denilmektedir.
Bunlar sadece Eksenel yük altında dönmesi gereken makinalarda kullanılırlar.

BÜTE lerde iki tarafta yuva, arada ise bilyalar ve kafes bulunur. Yuva ve bilyalar ayrılabilir olduğu için sökülüp takılmaları çok kolaydır. (Bz. Şekil 1, 2)

Bütelerin yuva alınları düz olduğu gibi bazı tiplerde küresel oynamalara imkan verecek şekilde alın yarı küre şeklinde de üretilir.  (Bkz. Şekil 3)

Büteler eksenel yükü sadece bir yönde taşıyacak ise bir sıra bilyalı olan büteler kullanılabilir. Ancak eksenel yük her iki yönde de etki ediyorsa çift sıra bilyalı büte kullanılması gerekir.

Çift sıra bilyalı bütelerde kafesleri ile birlikte iki sıra bilya, iki sıra arasında iki tarafı oyuk bir bilya yuvası ve dışlarda iki  adet birer tarafı oyuk bilya yuvası bulunur(Şekil 4). Bunların da eksenel oynamalarına imkan vermek için dış yuvaların alınları küresel olabilir.

Bütelerin gösterimleri 5 ile başlar. Örnek: 51106

ŞEKİL 1

ŞEKİL 3

ŞEKİL 4

1.3 EĞİK BİLYALI RULMANLAR
     (ANGULAR CONTACT BALL BEARINGS)

 Bu rulmanlar diğer bilyalı rulmanlara göre daha fazla eksenel yük taşıyabilecek şekilde iç ve dış bileziklerindeki bilya oyukları birbirlerine göre eksenel yönde simetrik olacak şekilde dizayn edilmişlerdir. Eksenel yük taşıma kapasiteleri bu oyukların bilyalarla temas açıları ile doğru orantılı olarak artmaktadır.

Bu rulmanların diğer avantajı ise yüksek çalışma hassasiyetleri olmasıdır.

Dezavantajları ise

• Moment taşıyamazlar
• Eksen açılanmalarına uygun değildirler
• Eksenel kaymaları kompanse edemezler

Eğik Bilyalı Rulmanlar dört çeşittir. Bunlar

1. Tek sıra eğik bilyalı rulmanlar
2. Çift sıra eğik bilyalı rulmanlar
3. Dört nokta temaslı eğik bilyalı rulmanlar
4. Çift sıra kam takipçi eğik bilyalı rulmanlar

1.3.1 TEK SIRA EĞİK BİLYALI RULMANLAR

Bunlarda temas açısı 40 derecedir. Bu rulmanların gösterimlerinin başında her zaman 7 vardır. Örnek: 7214 BECBP

Bu rulmanlar genellikle ikinci bir tek sıra eğik bilyalı ruman ile “Back to back” yani sırt sırta, veya “face to face” yani karşı karşıya, veya “Tandem”  yani aynı yönde sıralı biçiminde yerleştirilirler.

“Tandem” sıralı rulmanlar eksenel yükün tek yönde olduğu ve tek sıra rulmanın bu yükü karşılayamadığı durumlarda kullanılır (Bkz. Şekil 1)

“Back to back”  sıralı rulmanlar ise eksenel yükün çift yönde olduğu durumlarda kullanılır.
Bu yapıda eksenel yükü aynı anda sadece rulmanlardan birisi alır. Bu yerleşimin avantajı rulmanlar daha az boşluklu (stiff) bir yapıyı mümkün kılar (Bkz. Şekil 2).

                                                              ŞEKİL1

 
 ŞEKİL 2

1.3.2 ÇİFT SIRA EĞİK BİLYALI RULMANLAR

Eğik bilyalı iki adet rulmanın Back to back sıralı rulmanlar gibi ancak iç ve dış bilezikleri ortak  olacak şekilde üretilmiş olanlarıdır. Bu rulmanın genişliği iki eğik rulmanın toplam genişliğinden azdır.(Bkz. Şekil 4)

Bu rulmanların gösterimlerinin başında her zaman 3 bulunur. Örnek: 3211 A

Avantajları

• Her iki yönden gelen eksenel yükleri taşıyabilirler.
• Boşlukları daha azdır.
• Moment taşıyabilirler.

ŞEKİL 4

Çift sıra eğik bilyalı rulmanların üç tipi vardır . Bunlar

1. Normal dizayn (32A, 33A serisi) : Bunlarda temas açısı 30º dir ve  İç ve dış bilezikler ortaktır, iç bilezikte slot (bilya doldurma yuvası) yoktur. Bunlar diğer tiplerden daha sessiz çalışır.(Bkz. ŞEKİL.5)
2. Sızdırmaz elemanlı tipler (52A, 53B seri): Normal dizaynlı olanlar ile gres doldurulmuş şekilde ve iki tarafı sızdırmazlık elemanları kapatılmış durumdadır. Bu rulmanlar ömürü boyunca yağlanmadan çalışabilirler  (Bkz ŞEKİL.6)
3. İç bilezikleri iki parçalı eğik bilyalı rulmanlar: Bunların temas açısı 40º ve 45º dir. Bunların hem bilyaları daha büyüktür hemde bilya sayıları daha fazladır. Bu nedenle bu tip olanlar diğerlerine göre daha büyük eksenel ve radyal yük taşıma kapasitesine sahiptirler. 45º temas açılı olanlar (33D serisi) her iki yöndede daha büyük eksenel yük taşıyabilirler ve bunların her iki iç bileziği ayrılabilir tiptedir (Bkz. Şekil 7).
   40º temas açılı (33DNRCBM serisi) olanların ise dış bileziğinde sekman bulunur. Bu seri daha çok santrifuj pompalarda kullanılır. Bunların iç bilezikleri ayrılamaz (Bkz Şekil 8)

                                ŞEKİL 5                ŞEKİL 6                      

 
       ŞEKİL 7

              ŞEKİL 8

 1.3.3 DÖRT NOKTA TEMASLI EĞİK BİLYALI RULMANLAR

Dört nokta temaslı eğik bilyalı rulmanlar tek sıra eğik bilyalı rulmanların iç bileziği iki parçalı olanlarıdır. Bu nedenle daha fazla sayıda bilyaları vardır. Böylece bu rulmanlar eğik bilyalı rulmanlardan daha fazla radyal ve eksenel yükü her iki yönde de taşıyabilirler. İç bilezikler ayrılabilir yapıdadıR (Bkz. Şekil 9)

Bu rulmanların temas açıları 35º dir. Genişlikleri iki adet tek sıra eğik bilyalı rulmanın toplam genişliğinden daha azdır. Bu rulman gösterimleri  Q ile başlar. Örnek: QJ 211-NMA

           ŞEKİL 9

1.3.4 ÇİFT SIRA KAM YUVA TAKİPÇİSİ BİLYALI RULMANLAR

Tek sıra kam yuva takipçisi bilyalı rulmanlar gibi bunlarda Kam yuvaları için dizayn edilmişlerdir. Çift sıra eğik bilyalı rulmanlardan farkı dış çaplarında bulunan enine radyüstür. Bunların temas açısı 25º dir ve her iki tarafları kapalıdır.
Bu rulmanlar 3058 ile başlar ve çap kodundan sonra C harfi alırlar. Örnek: 305805 C 2Z 

1.2 OYNAK BİLYALI RULMANlar (SELF ALIGNING BALL BEARINGS)

Bu rulmanlarda iki sıra bilya vardır. Bu rulmanların en önemli özelliği boyuna eksenel açılanmalarına (eksen kaymasına) müsaade etmeleridir. Böylece şafttan gelen moment rulmana taşınmamış olur ve rulman hasarı oluşmaz. Bu durum aynı zamanda montaj hatalarından kaynaklanabilecek eksen kaymalarını da kompanse eder.

Bu rulmanlarda kompanse edilebilir eksenel açı sapmaları rulmanın tipine göre 1.5⁰ ile 3⁰ arasında değişir.

Bu rulmanların gösterimleri 1 veya 2 ile başlar. Gösterimin sonunda E olanlar diğerlerinden daha fazla yük taşıma kapasitesine sahiptir.

Bu rulmanlarda delik silindir olabildiği gibi konik olarak da üretilirler. Böylece bu rulmanlar sıkma manşonlu olarak da temin edilebilir.

Bu noktada sıkma manşonun ne olduğunu anlatayım. Sıkma manşonlu rulmanlar şafta tatlı geçme toleransında monte edilir ve boydan boya yarıklı olan manşonun çekilmesi veya çakılması suretiyle rulman iç bileziği ile şaft arasında eksenel kaymayı engelleyecek şaft rulman bağlantısı sağlanmış olur.

Şafta manşon ile bağlanmış oynak bilyalı rulmanlada kabul edilebilir eksenel yük (F_ap)
F_ap = 3*B*d  

F_ap< F_a olmalıdır

İÇ BİLEZİĞİ UZATILMIŞ OYNAK BİLYALI RULMANLAR

Oynak bilyalı ulmanların bir başka tipi iç bileziği uzun olan tipleridir.
Kolay sökülüp takılmayı sağlamak için iç bileziğe tatlı geçme toleransında monte edilir ve eksenel kaymalar iç bilezikteki sıkma vidası ile önlenir.

Bir şaftın üzerine çift olarak montae edilmeleri durumunda Eksenel açılanmalara uygun olarak pozisyon alabilmeleri için iç bileziklerin birbirlerine simetrik olarak monte edilmeleri gerekir.  (Bkz. aşağıdaki şekil)

1.1 BİLYALI RULMANLAR (Deep groove ball bearings)

Piyasadaki en ucuz, en yaygın kullanımı olan, en basit rulman tipidir. İç ve dış bilezikteki bilya oyuğu derin olduğu için bir miktar eksenel yük alabilirler. Orta büyüklükteki elektrik motorlarında bu tip rulmanlar kullanılır. Bu rulmanların avantaj ve dezavantajlarını sıralayalım.

AVANTAJLARI

• Ucuzdurlar
• Daha az bakım gerektirirler
• Çok yüksek devirlerde çalışabilirler
• Sürtünme çok azdır
• Gürültüsüz çalışırlar
• Titreşim yapmazlar
• Çalışma hassasiyetleri yüksektir.

DEZAVANTAJLARI

• Yüksek radyal yükler alamazlar
• Eksenel yük taşıma kapasiteleri sınırlıdır
• Moment taşıyamazlar
• Eksen eğilmesine (açılanmasına) uygun  değilerdir.
• Ayarların bozulması rulmanın da bozulmasına neden olur
• Boyuna eksen kaymalarına izin vermezler

Tek sıra bilyalı rulmanlarda  normalde bilya kafes içinde bulunur. Böylece bilyaların bir birlerine sürtünmesi önlenerek ısınmanın azaltılması mümkün olur. Ancak kafes oyuk hacmını azalttığı için daha az bilya sığdırılabilir ve bu nedenle yük taşıma kapasitesi azalır.

Bu rulmanlarda eksenel yük taşıma kapasitesi sınırlıdır. Bu sınır Normal tek sıra bilyalı rulmanlada 0.5*C₀ , küçük (hafif serisi) rulmanlarda ise 0.25*C₀ değerini aşmamalıdır.

Tek sıra bilyalı rulmanlar yanları kapalı ve sızdırmaz olarak da üretilirler. Bu rulmanların gösterimi aşağıdaki gbidir.

Her iki tarafı açık (XXX)
Bir tarafı kapalı  (XXXX-Z)
İki tarafı kapalı  (XXXX-2Z)
Bir tarafı kapalı ve sızdırmaz  (XXXX-RZ)
İki tarafı kapalı ve sızdırmaz  (XXXX-2RZ)

Bu rulmanların bazılarında özel sızdırmazlık elemanları olup (rubbing type) son gösterimlerinde  RZ yerine RS1 veya RS2 vardır. 

Her iki tarafıda kapalı ve sızdırmaz olan 622, 623, 630 serisi RS li rulmanlar -30 ⁰C ila +110 ⁰C arasında  yağlanmadan ve bakıma ihtiyaç duymadan hesaplanan ömürleri boyunca sorunsuz çalışabilirler.
Tek sıra bilyalı rulman gösterimi genellikle 6 ile başlar. Bunların pek azının gösterimi ise 16 ile başlar. Örnek: 61628-2RZ,  16072

1.2 DOLDURMA TİP BİLYALI RULMAN
Tek sıra bilyalı rulmanların bir başka tipi ise dışarıdan bilya doldurulabilir olanlardır. Bu tip bilyalı rumanlarda kafes olmadığından iç ve dış bilezikler arasına daha fazla bilya doldurulma imkanı ortaya çıkar. Böylece yük taşıma kapasitesi artmış olur. Ancak bu durumda ise bilyaların birbirine sürtünmeleri nedeni ile ısınma artar ve yüksek hızlarda çalışma imkanı azalır. Bu tip bilyalı rulmanların diğerlerine göre dezavantajı eksenel yük taşıma kapasitelerinin daha az olmasıdır.
Bu rulmanlarda bilya doldurma slotları hem iç hemde dış bileziktedir.

Bu rulmanların gösterimi istisnai olarak 2 veya 3 ile başlarlar. Bu gösterimin diğer 2 veya 3 ile başlıyanlardan farkı sadece 3 haneli olmalarıdır. Örnek: 305, 208-2Z

1.3 ÇİFT SIRA BİLYALI RULMANLAR
Çift sıra bilyalı rulmanlar ise 4 ile başlarlar. Örnek 4307 A

Bu rulmanların tek sıralı olanlardan üstün tarafı daha büyük yükleri taşıyabilmeleridir. Ancak tek sıra bilyalı rulmanlar kadar hızlı, sessiz, titreşimsiz çalışamazlar.

Bilyalı rumanların bir kısmı sekman yuvası ile temin edilebilirler. Bu rulmanlar diğerlerinden gösterimlerinin sonuna aldıkları N harfi ile belli olur. Eğer sekman yuvasında sekmanı  da beraber alınacaksa gösterimde NR yazılır. Örnek: 6212 N,  6022 NR

1.4 PASLANMAZ BİLYALI RULMANLAR

Rutubetli ve korrozif şartların ağır olduğu yerlerde kullanılırlar. Bunlarda bilyalar paslanmaz çelik olup diğer bilyalı rulmanların dizayn karakteristiklerine sahiptirler.
Bu rulmanlarda doldurma tipli olanlar yoktur.

Paslanmaz bilyalı rulmanlar normal gösterimdeki numaraların başına W harfini alarak diğerlerinden ayrılırlar. Örnek: W 6210  : İç çapı 50 mm olan paslanmaz bilyalı rulman

1.5 KAM YUVA TAKİPÇİSİ BİLYALI RULMANLAR

Kam yuvaları için dizayn edilmişlerdir. Normal bilyalı rulmanlardan farkı dış çaplarında bulunan enine radyüstür.
Bu rulmanlar 3612 ile başlar ve çap kodundan sonra R harfi alırlar. Örnek: 361207 R : 35 mm iç çapında kam rulmanı

Bunların çift sıra bilyalı olanlarıda vardır. Bunların gösterimi 3508 ile başalar ve C-2Z ile biter.
Örnek: 305804-C2Z  : 20 mm iç çapı olan çift sıra bilyalı kam rulmanı

Malzeme yoğunlukları konusunda daha fazlası için http://www.engineeringtoolbox.com/metal-alloys-densities-d_50.html

   DİĞER BAZI MALZEMELERİN
  ÖZGÜL AĞIRLIKLARI

Sıvı yoğunlukları konusunda daha fazlası için:
http://www.engineeringtoolbox.com/liquids-densities-d_743.html

Osmanlı'nın son dönemlerinde harbiyeden değil de erlikten itibaren liyakat göstererek subaylık mertebesine  kadar yükselebilmiş askerlere alaylı derlerdi. Bu anlamda ben de kendimi "alaylı" olarak kabul ediyorum. Zira bu mesleğe üniversiteyi bitirmeden önce tornacılıkla, hatta ilkokulu bitirdikten sonra başladım denilebilir.

1962 yılına kadar bugün "Endüstri Meslek Liseleri" olarak bilinen okulların isimleri "Sanat Enstitüsü" idi ve bu okullara ilkokuldan sonra erkek öğrenciler kayıtlarını yaptırabilir, beş yıllık bir eğitimden sonra mesleğe atılırlardı. Bu okulların mezunları arasından iki yıllık ek eğitim alanlar ise tekniker olurdu.

Ben tam bu yıllarda (1963 yılında) Erzurum Erkek Sanat Enstitüsü, torna tesviye bölümüne kaydımı yaptırarak bu mesleğe adımımı atmış oldum. Benim kaydolduğum yıldan itibaren eğitim süresi ilkokuldan sonra 6 yıla çıkarıldı ve okulu bitirenlerin o zaman Karadeniz Teknik Öğretmen okuluna devam ederek teknik öğretmen olabilmelerine, mühendislik okullarından ise sadece Yıldız Teknik Üniversitesine imtihanla kaydolup mühendis olabilmelerine imkan sağlandı. Ancak ben Sanat Enstitüsünü bitirdikten sonra tahsilime devam etmek yerine o yıllarda sanat okulu mezunlarına tanınan bir imkandan yararlanarak sıra beklemeden Almanya'ya işçi olarak gitmeyi tercih ettim.

Almanyanın Kuzey Buz Denizi kıyılarında bulunan Travemünde kasabasında bir tersanede 2 yıl tornacı olarak çalıştıktan sonra askerliğimi yapmak üzere 1971 yılında ülkeme döndüm. Askerliğimi tamamladıktan sonra birçok fabrikada tornacı- frezeci olarak çalıştım ve üniversiteden önce son olarak İstanbul Telefon Başmüdürlüğünde teknik ressam olarak görev aldım.

Eskiden mühendislikte kullanılan malzemeler genellikle metal ağırlıklı idi. Bugün ise kompozit malzemelerin gelişmesi ile birlikte daha hafif, daha dayanıklı ve ekonomik tasarımlar yapma imkanı ortaya çıkmış oldu. Mühendislik tasarımlarında çelik her nekadar önde olursa olsun kompozit malzemelerin yanı sıra lastik, tahta, cam vs. de mühendislikte yoğun olarak kullanılan malzemelerdendir. Ancak mühendislikte kullanılan çelik dışı malzemeler çelik malzeme kullanımının sadece 7% si mertebesindedir.

Word Steel Associaton (WSA) 2010 yılı verilerine göre dünyadaki çelik üretimi 1.5 Milyar Ton/Yıl mertebesine ulaşmış olup bu miktarın yaklaşık 30 Milyon tonu Türkiyede üretilmektedir. Bu nedenle biz burada sadece çelik seçimi konusunu ele alacağız.

Tasarımınız ne kadar iyi olursa olsun eğer kullanılan malzeme uygun değilse sonuç hüsran olur. Tabii tasarım için sadece uygun çeliğin seçilmesi yetmez eğer gerekiyorsa bu çeliğe birde uygun ısıl işlem uygulanmalıdır. Bu nedenle bir makine mühendisi metalurji mühendisi kadar olmasa bile çelik malzeme konusunda belli bir bilgi ve tecrübeye mutlaka sahip olmalıdır.

Burada aktarmakta yarar gördüğüm bir diğer husus çelik için asla “demir” sözcüğünün kullanılmamasıdır.  Kalitesi en düşük malzeme bile karbon içerdiğinden çelik olarak tanımlanır. (dilimize inşaat demiri, parmaklık demiri vs olarak yerleşmiş malzemelerin hepsi çeliktir). İstisnai bir durum olarak yüksek fırınlardan çıktıktan sonra çelikhaneye gönderilmeden kalıplara dökülerek endüstriyel alanlarda dökümcülere hammadde olarak satılan metallere tüm dünyada olduğu gibi ülkemizde de "Pik Demir" denilir.

Bir makine mühendisi yaptığı tasarım için malzeme seçerken aşağıdaki özellikleri dikkate almak durumundadır. Bunlar;

Mekanik özellikler : Çekme mukavemeti, sertlik, tokluk, süneklik, şekillendirilebilirlik,   yorulma direnci, akma direnci, vs.
Kimyasal özellikler : Kimyasal bileşenler, Korozyon dayanımı, çözülebilirlik vs.
Termal özellikler: Isı iletim katsayısı, Isı tutma kapasitesi, genleşme katsayısı, vs.
Elektrik özellikleri: Direnç, dielektrik dayanımı, kapasitans değeri vs.
Isıl işlem özellikleri.
Manyetik özellikleri:
Optik özellikleri : ışığı soğurma, yansıtma dereceleri.
Ekonomik özellikler : Fiyat, temin edilebilirlik, vs.

Çelik konusundaki önemli standartlar aşağıdaki kurumlar tarafından yayınlanmıştır.
Bunlar;

Yukarıda belirtilen kuruluşların hepsi çeliği kendi normlarına göre sınıflandırmış bulunmaktadır.  Bunlardan sadece AISI ve SAE aynı çelik için aynı kodu kullanır. Bir diğer husus farklı firmalarda üç aşağı beş yukarı birbirine benzer çelikleri üretiliyor olmasına rağmen tamamen bire bir aynı çelik üretilmemektedir. Belli bir çeliğin muadilini ararken o çeliğin grubundan yola çıkmak gerekir. Örnek: DIN normunda belirtilen bir yapı çeliğini Amerikan normlarında ASTM spesifikasyonlarında aramak gerekirken, ısıl işlem çeliklerini hem ASTM hem AISI/SAE nomlarında aramanız gerekebilir. Muadil çelik grupları için http://www.steelstrip.co.uk/international_equivalents2.htm sitesinden veya http://www.scribd.com/doc/18522305/Din-SAE-JIS-Material-Specfication-With-en-Equivalant sitesinden yararlanabilirsiniz.

Malzeme tipi, üretici adı, ticari marka, fiziksel özellikler  konusunda en geniş bilgi taramasını  "Material Property Data" MATWEB sitesinden yapabilirsiniz.

Çelik standartları arasında bana göre mühendislik kullanımı açısından  en açıklayıcı bilgiler DIN normunda belirtilmiş olduğundan bu sitede malzemeleri DIN standartlarında belirtilen Gereç sayısı (Werk stoff number) cinsinden vermeye gayret edeceğim. Zira bir malzemenin Gereç sayısını (W.S.Nr) nı tespit edebilirseniz o malzemenin kimyasal analizi, mekanik özellikleri, ısıl işlem bilgilerine daha kolay ulaşabilirsiniz. Hangi standartta olursa olsun malzeme belirlendikten sonra bu malzemenin diğer standartlardaki muadillerini gösteren bir çok tablo bulunmaktadır bunlardan ASTM muadili malzemelere http://doc.diytrade.com/docdvr/229183/23523299/1318158849.pdf  den ulaşabilirsiniz

DIN standartında gereç sayısı X.XXXX formatında verilir. Burada ilk rakam çelik için her zaman 1 dir.  0 ise  pik demir veya ferro alaşımlar için kullanılır. 2 demir içermeyen ağır metaller, 3 ise hafif metaller içindir. Sondaki dört rakam malzemenin kimyasal kompozisyonunu belirler.
Örnek : W.S.Nr: 1.2710 (45NiCr6) içeriğinde 0.40-0.50 % Karbon, 1.2-1.5 % Krom, 1.5-1.8 % Nikel bulunan soğuk iş takım çeliğidir.

Çelik standartları konusunda “Stahl schlussel” olarak bilinen Almanların çelik anahtarını CD veya katalog olarak temin edilmesi yararlı olacaktır. Bu sitede ekli malzeme tabloları STAHLSCHLUSSEL den alınmıştır.
Ref: http://www.stahlschluessel.de/en/cdcontent.html

Stahl schlussel kataloğunda grup 17 de DIN normundaki tüm çelikler 1 den sonraki dört rakama göre sıralanmış bulunmaktadır. Burada çeliğin sırası bulunduktan sonra son kolondaki grup numarasından o çeliğin mekanik özelliklerinin ve ısıl işlem bilgilerinin  belirtildiği sayfalara ulaşmak mümkün olur.

Hangi çelik hangi şartlarda, nerelerde kullanılır konusuna geçmeden önce çelikler için genel bir tarif yapacak olursak; Çelik içeriğinde maksimum %1.6 Karbon içeren Demir alaşımlı bir malzemedir. Düz karbonlu çeliklerde C oranı %1 i geçmez. Tüm çeliklerin bileşiminde ayrıca Mn, Si, P ve S bulunur. Çelikte en belirleyici özellik kendisine mukavemet ve sertlik değerlerini kazandıran %C miktarıdır. %C miktarının yaratmış olduğu bazı olumsuzluklarda vardır. %C miktarı arttıkça çeliğin süneklik, tokluk, kaynaklanabilirlik özellikleri azalır.

DIN normunda kısa gösterimde içinde St olanlar yapı çeliklerini, C ile başlayanlar alaşımsız ve ısıl işleme elverişli düz karbonlu çeliklerini belirtir.
C nin alt indisleri ise aşağıdaki anlamlara gelir.
C_f : Alev veya endüksiyon bobini ile yüzey sertleştirmeye uygun çelikleri.
C_k : Kükürt ve fosforu düşük çelikleri
C_m : Belli bir kükürt aralığı olan çelikleri belirtir.

Çelikler aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir. Ancak bir çelik cinsi özellikleri itibari ile birden fazla sınıfa girebilir. Bunlar;

1.    Kalitesiz yumuşak çelikler
2.    Kolay kaynak çelikleri
3.    Yapı çelikleri
4.    İmalat çelikleri
5.    Islah çelikleri
6.    Transmisyon çelikleri
7.    Paslanmaz çelikler
8.    Takım çelikleri
9.    Kullanım yerlerine göre
       diğer çelikler.
 Olarak kategorilere ayrılabilirler

Kullanım yerleri için örnekler verilerek hangi çeliğin nerelerde kullanıldığı ve farklı standart gösterimlerdeki birbirine muadil çelikleri MUADİL ÇELİKLER tablosundan görebilirsiniz.

Bu noktada şu bilgiyi vermek yararlı olacaktır. Türkiyede sanayide en fazla kullanılan malzeme gösterimi yapı çelikleri için St37, St42 vs. İmalat çelikleri için ise C1010, C1030, C1050 vs şeklindedir. Türkiyede imalat çelikleri için kullanılan  bu gösterim Makine Kimya Endüstrisi (MKE) çelikleri içindir. Bu kurum SAE normlarındaki gösterimde bulunan SAE yerine Ç harfini koymuştur. Örnek: SAE1010 muadili Ç1010,  SAE1040 muadili Ç1040 vs. Tasarımlarınızda malzeme gösterimlerini uluslar arası kabul görmüş standartlarda belirtmek hem o malzemenin özelliklerine daha kolay ulaşmak hemde yurt dışı paylaşımlarda aynı dili kullanmış olmak açısından oldukça önemlidir.

SAE standartında belirtilmiş bazı düz karbonlu çeliklerin mukavemet değerlerine ve sertlik değerlerine SAE ÇELİK DAYANIMLARI tablosundan ulaşabilirsiniz. Alaşımlı çeliklerin mukavemet değerlerini vermek istemedim çünkü alaşımlı çeliklerin uğramış oldukları ısıl işlem yöntemi çeliğin mukavemet değerlerinin çok farklı gerçekleşmesine neden olmaktadır.

1. KALİTESİZ YUMUŞAK ÇELİKLER
Tasarımda kullanılacak malzemede çekme dayanımı, aşınmaya karşı direnç, sıcaklığa duyarlılık, çekme veya uzamadan kaynaklanacak sorunlar söz konusu değilse kalitesiz yumuşak çelikler kullanılabilir. Çöp tenekesi, bahçe parmaklığı gibi kullanım yerlerinde aranacak özellik sadece korozyona karşı dayanıklılık ise bu gibi yerlerde düşük karbonlu çelik kullanılması aynı zamanda malzemenin kolay kaynak yapılabilmesini, yumuşak olduğundan kolay şekil verilebilmesini ve böylece hem işçilikten hem malzeme maliyetinden tasarruf edilebilmesi sağlanmış olur.

Düşük karbon çeliği olarak belirtilen bu çelikler içeriğinde %0.05-%0.15 arasında karbon içermekte olup SAE1010 veya DIN-C_k10 (1.1121) standartlarında tanımlanmışlardır.

2. KOLAY KAYNAK ÇELİKLERİ
Çelikte karbon oranı ve kalınlık arttıkça kaynak edilebilirlik zorlaşır ve  ancak bir  takım önlemler alınması ile gerçekleşebilir. 20 mm den ince malzemelerde  C% 0.25 den az ise herhangi bir önleme gerek kalmadan malzemeyi kaynak etmek mümkün olur. Bu tip çeliklere kolay kaynak çelikleri denir. Silolar, basınçsız kaplar, şaseler, genel amaçlı konstrüksiyonlar için kolay kaynak çelikleri seçilir.
Kolay kaynak edilebilir çelikler için W.S.Nr: 1.0301 (C10),  W.S.Nr: 1.0401 (C15),  W.S.Nr: 1.1121 (Ck10) örnek olarak gösterilebilir.
Yanda bir malzemenin kaynak edilebilirliğini gösteren bir diyagram verilmiştir.

Bir malzemenin kalınlık- C% si değerleri
A bölgesine düşüyorsa malzeme herhangi bir önlem alınmadan kaynak edilebilir demektir.
B bölgesine düşüyorsa malzemede kaynaktan önce ön ısıtma yapılmalıdır.
C bölgesine düşüyorsa malzemede kaynaktan önce ön ısıtma yapılmalı ve kaynaktan sonra ise gerilim giderme tavlaması uygulanmalıdır.
Eğer kaynak edilecek malzeme alaşımlı bir çelik ise bu diyagramı kullanmak için önce eş değer karbon oranı (EC) bulunmalıdır.

Düz karbonlu çeliklerde    EC= (C+Mn/4+Si/4) %
Düşük alaşımlı çeliklerde  EC= (C+Mn/6+Cr/S+Mo/4) %

Düşük alaşımlı çeliğin kimyasal bileşenlerine göre hesaplanan EC değeri hangi düz karbonlu çeliğin EC değerine yaklaşık olarak denk geliyorsa ilgili düşük alaşımlı çelik için aynı EC değerindeki karbonlu çelik için uygulanan kaynak yöntemi uygulanır.

3. YAPI ÇELİKLERİ 
DIN normundaki yapı çelikleri DIN 17100 altında toplanmışlardır. DIN normu kısa gösterimde önünde “St” bulunan tüm malzemeler yapı çeliğidir.

Bir yapı çeliğinin belirtilen mukavemet değerleri sıcak veya soğuk haddeden geçerek almış  olduğu form için geçerlidir. Eğer Yapı çeliği tornada veya frezede talaş kaldırılarak inceltilecek olursa ortaya çıkacak olan mukavemet değerleri  katalogda belirtilen değerlerden çok daha düşük olur çünkü yapı çeliklerinde iç kısımlardaki mukavemet değerleri kabuktaki mukavemet değerlerinden çok daha düşüktür.

Bu nedenden yapı çeliklerine kesme ve delik delme işlemleri hariç talaş kaldırmalı işlemler ve ısıl işlemler uygulanamaz. Yapı çelikleri temin edilmiş olduğu formda kesilir, bükülür, delinir ve kaynak edilebilir.
Yapı çeliklerinde kısa gösterimde verilen rakam genellikle çeliğin  “Kg_f /mm²” cinsinden ortalama kopma dayanımını belirtir.
Örnek: W.S.Nr: 1.0037 (St 37-2)  içeriğinde max 0.17% Karbon olan ve kopma mukavemeti 34-45 Kg_f /mm² arasında bulunan yapı çeliğini gösterir. Bu değerler dizayn değerleri olmayıp  dizayn değerleri belirli emniyet katsayılarına bölünerek elde edilir.
Bu değerlendirme diğer çelik türleri için doğru değildir.

DIN normuna göre yapı çelikleri Tablo 1 de verilmiştir.

4. İMALAT ÇELİKLERİ

 4.1 KARBONLANMA YÖNTEMİ İLE KABUK SERTLEŞEBİLİR İMALAT ÇELİKLERİ     (SEMENTASYON ÇELİKLERİ)
Bu çelik türü içeriğinde % 0.29 dan daha az Karbon olmasına rağmen karbonlama yöntemi ile yüzeydeki karbon oranının %1 e kadar arttırılabildiği, daha sonra su verilerek yüzeyin 65 HRC değerine kadar sertleştirilebildiği çelik türleridir .  Bu çelik türleri yüzeyinde aşınmaya maruz kalacağı için yüzeyin sert, ağır yükler taşıyacağı veya şoklara maruz kalacağı için iç yapı tokluğunun fazla olması istenen parçalar için kullanılır.

Bu çelikler Düz karbon çeliği olabildiği gibi Alaşımlı çelikte olabilir. Bu çeliklere Türkiyede SEMENTASYON çelikleri denilir. Türkiyede en çok kullanılan sementasyon çelikleri şunlardır.

• C10 (1.0301) 
• C15 (1.0401)  SAE 1020
• 21 Ni Cr Mo2 (1.6523) veya muadili: SAE 8620
• 16 Mn CrS 5  (1.7139) veya muadili SAE 5115
• 15 Cr3 (1.7015) veya muadili SAE 5015
• SAE 4320
• SAE 3315 (DIN 14 NiCr14)
• SAE 3415 (DIN  14 NiCr 18)
• SAE 4120 (DIN 20 CrMo5)

DIN normuna göre Karbonlama yöntemi ile Kabuk sertleşebilir imalat çeliklerinin kimyasal kompozisyonu Tablo 2 de, mekanik özellikleri ise Tablo 21 de verilmiştir.

4.2  NİTRÜRLEME YÖNTEMİ İLE KABUK SERTLEŞEBİLİR İMALAT ÇELİKLERİ (NITRIDING STEELS)
Yüzey sertliğinin arttırılması için uygulanan bir diğer yöntem Nitrürleme yöntemidir.
Bu yöntemde azotça zengin ortamda malzeme 600ºC de uzun bir zaman bekletilerek malzeme yüzeyinde azot miktarı arttırılarak yüzeyin su verilmeden sertleştirilmesi sağlanır. Aşınma ve yorulma direncinin çok yüksek ve yüzey sertliğinin 72 HRC sertliklerine kadar çıkması gereken makina parçaları için bu tip çelikler kullanılır.

DIN normuna göre Nitrürleme yöntemi ile Kabuk sertleşebilir imalat çeliklerinin kimyasal kompozisyonu  Tablo 3 de mekanik özellikleri ise Tablo 22 de verilmiştir

4.3 OTOMAT ÇELİKLERİ (Free cutting steels)
Karbonlu çeliklerin tezgahlarda kolay işlenebilirliğini sağlamak için içeriğine kurşun, kükürt, fosfor katılarak talaşın uzamadan kırılması sağlanır. Bu tip çeliklere otomat çelikleri denir. Bu çelikler genellikle soğuk haddelenmiş olarak piyasaya sürülür.
DIN normuna göre otomat çeliklerinin kimyasal kompozisyonu  Tablo 4  de, mekanik özellikleri ise Tablo  23 de verilmiştir.

Türkiyede yaygın kullanımı olan otomat çelikleri şunlardır.

• SAE 1113  (DIN 9 S 20)
• SAE 1117   (DIN 15 S 20)
• SAE 1137   (DIN 35S 20)

Gerek düz karbonlu çeliklerde , gerekse düşük alaşımlı çeliklerde su verilerek kabuk sertliği ancak belli bir derinliğe kadar sağlanabilmektedir. Tam sertleşebilir alaşım çeliklerinde ise bu derinlik daha fazla olup ASI/SAE normunda bu derinliği garantili olarak sağlayan malzemeler SAE standart gösterimde sonlarına H harfini alırlar. Örnek: SAE 1040H, SAE 4140H,  SAE 5160H.

Alaşım elementleri çeliğe aşağıdaki özellikleri katarlar. Bunlar;

Krom (Cr) : Çeliğin sertleştirilebilme özelliğini, çekme mukavemetini ve korozyona dayanımını arttırır.
Nikel (Ni) : Çeliğin çekme mukavemetini, yorulma (fatigue) direncini, tokluğunu ve korozyona dayanımını arttırır.
Molibden (Mo) ; Çeliğin sertleştirilebilme özelliğini arttırtır.
Fosfor (P): Çeliğin çekme mukavemetini geliştirir ancak tokluğu azaltır.
Silisyum (Si): İnce taneli çelik yapısına elverir, sertleştirilebilme özelliğini, çekme mukavemetini ve elektriksel özelliklerini geliştirir.
Wolfram (Tungsten) (W) :Sertliğin çok fazla yüksek değerlere ulaşabilmesini sağlar ve aşınmaya direnci arttırır. Ancak bu element çok pahalıdır.
Vanadyum (V): çekme mukavemetini, yorulma (fatigue) direncini ve şok darbelere direnci arttırır.
Mangan (Mn) : Çeliğin çekme mukavemetini ve şok darbelere direncini arttırır.
Kurşun (Pb) : İşlenebilirliği arttırır.
Bakır (Cu) : Korozyona dayanımını arttırır.
Alimünyum (Al): İnce taneli çelik yapısına elverir. Çelik içerisindeki çözünmüş oksijeni giderir.

Alaşım elementlerinin çelik özelliklerini hangi yönde etkilediğini TABLO 41 den  görmeniz mümkündür.

DIN normuna göre kısa gösterimde çelik simgesinin başına X gelirse bu çeliğin yüksek alaşımlı çelik olduğunu belirtir. Örnek: X 120 Mn 12.

Alaşım çelikleri genellikle durgun çelik olarak dökülürler.

Türkiyede sık kullanılan ıslah çelikleri;

• 34CrNi Mo6 (1.6582) muadili SAE 4340
• 50CrV4 (1.8159)  muadili SAE6150
• 50CrMo4 (1.7228) muadili SAE4130
• 42CrMo4 (1.7225) muadili SAE4140
• SAE1340

DIN normuna göre ıslah çeliklerinin kimyasal kompozisyonu Tablo 5 de,
mekanik özellikleri Tablo 24 de ısıl işlem özellikleri ise Tablo 143 de verilmiştir.

6. SOĞUK ÇEKME ÇELİKLER (TRANSMİSYON ÇELİKLERİ)

İmalat ve ıslah çelikleri normal oda sıcaklığında bir veya birkaç kalıptan geçirilerek belli bir şekil almaları sağlanıyorsa bu çeliklere Soğuk çekme çelik veya Transmisyon çeliği denir. Soğuk çekmeden maksat ısıl işleme gerek kalmadan malzemenin akma (Sy) ve kopma (Su) mukavemetlerini arttırmaktır.

Sıcak haddelenmiş sacın sadece inceltilerek mekanik özelliklerinin geliştirilmesi gerekiyorsa çekme yerine oda sıcaklığında haddeleme yeterlidir. Bunlara ise soğuk haddelenmiş çelik denilir.

Soğuk çekilmiş veya haddelenmiş bir malzeme haddeden veya kalıptan yaklaşık h11 toleransında çıkar. Bu nedenle hassas bir yüzey gerekmiyorsa malzeme yüzeyinin işlenmeden de kullanılması mümkün olur.  Soğuk çekmenin bir diğer avantajı da tezgahlarda işlenebilirliği (çıkan talaşın daha kolay kırılabilmesini) arttırmasıdır.

Soğuk haddeleme veya çekmede ezme oranı genellikle 8% mertebesindedir. Çünkü mukavemet değerlerinde en hızlı artma  bu orana kadardır. Eğer gerekmiyorsa bu oran 15 % yi geçmemelidir. Yüksek oranda bir ezme yapılmışsa mutlaka yumuşatma tavlaması da yapılmalıdır.

DIN normuna göre soğuk çekme çeliklerinin kimyasal kompozisyonu  Tablo 6 da, mekanik özellikleri ise Tablo 25 de verilmiştir.

7. PASLANMAZ ÇELİKLER
İçeriğinde 12% ile 26% oranında Cr bulunan malzemelere paslanmaz çelik denir. Bunlar adı üzerinde paslanmayan (Korrozyona dayanıklı) çeliklerdir. Bu çeliklerin bir diğer özelliği yüksek sıcaklıklara dayanıklı olmalarıdır.

Paslanmaz çelikler ikiye ayrılır. Bunlar;
1. Şekil verilebilir Paslanmaz levha ve çubuklar
2.  Paslanmaz çelik dökümler

7.1.1 ÖSTENİTİK PASLANMAZ ÇELİKLER
Bunları diğer paslanmaz çeliklerden ayıran en önemli özelikler
•    Korrozyona karşı yüksek dayanımları olması,
•    Tokluklarının yüksek olması
•    Mıknatıslanmamalarıdır.
Bu malzemeler Petrokimya ve gıda sanayisinde kullanılırlar. Genellikle 8% Ni, 18% Cr içerirler.

Piyasada AISI 301, 302, 303, 304, 305, 308, 309, 310, 314, 316, 317, 321, 329, 347, 348  kalite olarak bilinen paslanmaz çelikler Östenitik paslanmaz çeliklerdir.

7.1.3 FERRİTİK PASLANMAZ ÇELİKLER
Bu paslanmazlar ısıl işleme uygun değildir (sertlik verilemez) ve mıknatıslanırlar. Eğer sertleştirilmeleri gerekirse soğuk haddeleme ile sertlik kazanabilirler. Bu paslanmazlarda korrozyon dayanımı ve tokluk düşüktür. İçeriklerindeki  C oranı   0.2% civarındadır. Otomotivde eksoz borularında ve kimyasallar için depo, tank vs imalatında kullanılırlar. Ayrıca ısı iletim katsayıları yüksek olduğundan kazan imalatı için uygundurlar.

Piyasada AISI 405, 430, 446  kalite olarak bilinen paslanmaz çelikler ferritik paslanmaz çeliklerdir.

Şekil verilebilir paslanmaz çeliklerin kimyasal kompozisyonlarını Tablo 7 de, mekanik özelliklerini ise Tablo 26 da bulabilirsiniz.

7.2 PASLANMAZ ÇELİK DÖKÜMLER
Paslanmaz çelik dökümler 2 çeşittir.

1. Korrozyona karşı dirençli paslanmaz çelik dökümler

2. Yüksek sıcaklığa dirençli paslanmaz çelik dökümlerdir.

Korrozyona karşı dirençli paslanmaz çelik dökümler vana ve pompa gibi korrozyona maruz yerlerde kullanılırlar.

DIN normuna göre paslanmaz çelik dökümlerin kimyasal kompozisyonları Tablo 8 de, mekanik özellikleri ise Tablo 27 de verilmiş bulunmaktadır.

Yüksek sıcaklığa dirençli paslanmaz çelik dökümler 650 ºC  ile 1250 ºC arası sıcaklığa dayanabilirler ve daha çok türbin, fırın gibi yüksek sıcaklığa maruz yerlerde kullanılırlar.

Yüksek sıcaklığa dirençli paslanmaz çelik dökümlerin DIN normuna göre kimyasal kompozisyonları Tablo 9  da, mekanik özelliklerini ise Tablo 28 de verilmiştir.

8. TAKIM ÇELİKLERİ

Yüksek alaşımlı ve yüksek oranda karbon içeren çeliklere takım çelikleri denir. DIN normunda kısa gösterimdeki simgelerin başında X bulunursa bu çeliğin yüksek alaşımlı olduğunu belirtir. Örnek: X36 Cr Mo17 (1.2316).
Bu malzemelerin ıslah çeliklerinden en önemli farkı iç yapılarındaki temizlik nedeni ile belirtilen mukavemet ve sertlik değerlerinde sapmanın minimum olmasıdır. Bu nedenle takım çelikleri ıslah çeliklerinden çok daha fazla pahalıdır. Takım çeliği pahalı olduğu için kullanıcıların takım çeliği satın alırken menşeine dikkat etmeleri ve mutlaka sertifika talep etmeleri gerekir.

Bu malzemeler ısıl işlem görmemiş olarak satın alınır ve kullanıcı tarafından işlendikten sonra ısıl işlem uygulanır. Bu çelik ancak ısıl işlemden sonra kendinden beklenen özellikleri sağlayabilir.

Takım çeliklerinin genel özellikleri aşağıdaki gibi sıralanabilir. Bunlar;

8.3 SOĞUK İŞ TAKIM ÇELİKLERİ
Bunlar normal sıcaklıklarda yüksek mukavemet ve aşınma direnci gösteren malzemelerdir. Bunlarda başlıca element mangan (Mn), Krom (Cr) ve Wolfram (W) dır. Su verme sırasında çarpılma riskleri çok düşüktür.

Kullanıldığı yerler: Soğuk zımbalar, mastarlar, makaslar. Örnek: 1.2379 (X155 CrV Mo12 1) Rulo sacların boya kesilmesi veya dilinmesi için kullanılan soğuk makas bıçaklarının imalatında kullanılan çeliktir.

DIN normuna göre soğuk iş takım çelikleri kimyasal kompozisyonu  Tablo 12 de,
mekanik özellikleri ise Tablo 31 de verilmiştir.

Türkiyede en çok kullanılan soğuk iş takım çelikleri;

SAE 1390      (DIN 90 Mn V 8)
SAE 5190      (DIN 105 MnCr4)
SAE 7245      (DIN 45 W Cr 7)
SAE 512200  (DIN X 210 Cr 12)

8.4 SICAK İŞ TAKIM ÇELİKLERİ
Bunlar adı üstünde sıcaklığı yüksek ortamlarda mukavemetlerini, aşınmaya karşı direnç özelliklerini ve tokluklarını kaybetmeden çalışabilirler. Bunların karbon oranları düşük olup 0.3% ile 0.5% arasındadır. Başlıca elementleri Krom (Cr) ve Wolfram (W) ve Molibden (Mo) dır.

Sıcak iş takım çeliklerinin özellikleri aşağıdaki gibidir.
•    Darbelere karşı dayanıklıdırlar ancak yüksek sıcaklıklarda darbe mukavemetleri düşer.
•    Yüksek sıcaklıklarda 40-55 HrC arası sertlik değerlerini korurlar.
•    İşlenmeleri kolaydır,
•    Sıcaklıktan ötürü genleşmeleri düşüktür
•    Su verme sırasında çarpılma minimum seviyededir.
•    550ºC de 1750-2500 (N/mm²) arasında akma mukavemetini sürekli olarak korurlar.

Kullanım yerleri: Beyaz eşya sektöründe extrusyon kalıpları, sıcak rulo sarma mandrelleri, sıcak makaslar, sıcak döğme kalıpları, vb.

DIN normuna göre Sıcak iş takım çelikleri kimyasal kompozisyonu  Tablo 13 de,
mekanik özellikleri ise Tablo 32 de verilmiştir.

Türkiyede en sık kullanılan Sıcak iş takım çelikleri

• SAE 5330   (DIN X 32CrMoV33)
• SAE 7430   (DIN  X 30WCrV53)
• SAE 7930   (DIN  X 30WCrV93)

8.5 DARBE TAKIM ÇELİKLERİ
Darbe takım çelikleri darbeli çalışacak takımlarım imalatında kullanılırlar. Bunlarda başlıca element silis(Si), Krom (Cr) ve Wolfram (W) dır. Bu çeliklerde karbon 0.5% yi geçmez. Aşınmaya karşı dirençleri orta seviyededir.
Kullanıldığı yerler: Keskiler, zımbalar, çekiçler. Bunlarda yüksek sıcaklıklarda çalışma özellikleri yoktur.
Örnek: 1.2550 (60WCrV7)

9. KULLANIM YERLERİNE GÖRE BAZI ÇELİKLER

9.1 RULMAN ÇELİKLERİ

Rulmanlarda kullanılan bilya ve makaraların imalatında kullanılan çeliklerdir. Bu çelikler Islah çelikleri grubundan olup bu çeliklerin DIN normunda kimyasal kompozisyonu  Tablo 14 de, mekanik özellikleri ise Tablo 33 de verilmiştir.

Yay imalatında kullanılan çeliklerdir. Bu çeliklerin DIN normunda kimyasal kompozisyonu  Tablo 15 de, mekanik özellikleri ise  Tablo 34 de verilmiştir.

Türkiyede en çok kullanılan yay çelikleri;

• SAE 9245   (DIN 46 Si 7)
• SAE 9255   (DIN 55 Si 7)
• SAE 9265   (DIN 65 Si 7)

9.3 SIFIR DERECE ALTI ÇELİKLERİ

Sıfır derecenin altında toklukların kaybetmeden çalışması gereken yerlerde kullanılacak çeliklerin DIN normunda kimyasal kompozisyonu  Tablo 16 da, mekanik özellikleri ise  Tablo 35 de verilmiştir.

9.4 AÇIK HAVA KOŞULLARINA DAYANIKLI YAPI ÇELİKLERİ

Açıkta boyanmadan iklim koşullarına direnç gösterebilen yapı çeliklerine “weathering steels” denir.  Çelik konstrüksiyon binalarda korozyona karşı boyanmadan direnç gösteren bu çelikler ASTM spesifikasyonlarında A 242, A588 olarak sınıflandırılırlar. Bu malzemeler piyasada Corten-A, Corten-B  olarak bilinirler.

DIN normunda bu çeliklerin kimyasal ve fiziksel özellikleri Tablo 17 de verilmiştir.

9.5 YÜKSEK SICAKLIK YAPI ÇELİKLERİ

Yüksek sıcaklıklarda mukavemet özelliklerini kaybetmeden bulunması gereken
(fırın, ocak, kazan vs) yapı çeliklerinin DIN normunda kimyasal kompozisyonu Tablo 18 de,
mekanik özellikleri ise  Tablo 36 de verilmiştir.

Türkiyede yüksek sıcaklığa dayanıklı yapı çelikleri ERDEMİR de 6335, 6341, 6347, 6352 kalite olarak üretilmektedir.

Yüksek sıcaklığa maruz kalacak fırın gibi ekipmanların bazı aksamlarının dökümden yapılması gerekecek ise bu durumlarda Krom Nikelli alaşımlı döküm (Tablo 28) kullanılması gerekir. Örnek: Gx40 CrNiSi 27

9.6 BASINÇLI KAP ÇELİKLERİ

Yüksek basınç altında çalışacak kazan ve kaplarda kullanılması gereken  malzemelerin DIN normunda kimyasal kompozisyonu Tablo 19 da,
mekanik özellikleri ise  Tablo 37 de verilmiştir.

9.7 VALF (sübap) ÇELİKLERİ

Burada bahsedilen valf, vana değildir. Türkiyedeki deyimi ile sübaplardır.

Bunlar motor ve kompresörlerlerde kullanılırlar.  Sübablarda kullanılan  çeliklerin temel özelliği korozyona karşı dirençli olmaları, darbelere dayanıklı olmaları, valf (sübab) ile valf yatağının sızdırmazlığını sağlayabilmek için çok yüksek yüzey hassasiyetinde işlenebilir olmaları ve uzun ömürlü olmalarıdır.

Bu çeliklerin DIN normunda kimyasal kompozisyonu Tablo 20 de,
mekanik özellikleri ise  Tablo xx de verilmiştir.

Elektronik sanayisinde, yer küre bilimsel araştırmalarında, jeolojik incelemelerde, bilimsel araştırmalar yapan gemilerin döner ekipmanlarında (şaft vs.) , navigasyon hizmetlerinde kullanılan uydularda manyetik alanlardan etkilenmeyen çelik kullanılması gerekmektedir. Böylesi kullanım yerlerinde kullanılan çeliklerin  DIN normunda
kimyasal kompozisyonu Tablo 39 da,
mekanik özellikleri ise  Tablo 40 da verilmiştir.

9.9 OTOMOTİV SANAYİSİNDE KULLANILAN ÇELİKLER

Otomobil üretiminde temel faktör aracın güvenilir ve ekonomik olmasıdır. Otomobili ağırlıklı olarak şase ve kaportadan oluşur. Bu nedenle kullanılacak malzemenin hem gerilim mukavemetinin yüksek, hem de hafif olması gerekir. Bu özelliklerin yanında kaporta sacının kolay şekil verilebilir yani kalıplarda derinlemesine çekilebilir olması (deep drawing), korozyona karşı dayanıklı olması, yüzeyinin boya tutmasına elverecek kadar pürüzlü olması ve ömrünün uzun olması gibi birçok özellik aranır.

Otomobil üretiminde 6 mm den kalın yassı malzemelere plaka, 6 mm den ince yassı malzemelere  ise  sac denilir (sheet). Plakaların kolay kaynak edilebilir, sacların ise kalıplarda kolay şekillendirilebilir ve korzyona dayanıklı olması hedeflenmiştir. Bu hedefe yönelik olarak otomotiv endüstrisinde kullanılan sacların C% si genellikle 0.25% nin altında tutulur ve çekme muvemetini arttırmak için düşük alaşım kullanılır

Yukarıdaki nedenlerle Amerikadaki otomobil üreticileri çelik üreticileri ile iş birliği içinde otomotiv sanayisine yönelik sac üretimi için standartlar geliştirmişler ve bu standartları  ASTM spesifikasyonlarında yayınlamışlardır.

Otomotive yönelik geliştirilen malzemeler genel olarak HSLA (High strength low alloy) olarak adlandırılır. Bunlardan 6 mm den ince saclar ASTM A1008 ve A1008M spesifikasyonları ile 6 mm den kalın plakalar ise ASTM A656 ve A656M spesifikasyonları ile tanımlanmış ve SAE standartlarında SAE 942X ile SAE 980X arasında derecelendirilerek yayınlanmışlardır.

Türkiyede otomotiv endüstrisine yönelik sac üretimi sadece ERDEMİR de gerçekleştirilmektedir. Bunlar; Erdemir Kalite numaraları ERD 7114, 7115, 7116 kalite yaşlanmaya dayanıklı ekstra derin çekilebilir özellikli malzemeler ile ERD311 312,323, 324 kalite düşük karbonlu galvanize edilmiş saclardır.

9.10 ÇELİK DÖKÜMLER

Hacim olarak büyük veya kapalı yerlerinin istenen şekillerde işlenmesi mümkün olmayan, imalat maliyeti açısından seri olarak üretilmesi gereken, vibrasyon sönümlenmesi gereken ekipmanlar çelik döküm olarak imal edilirler.

Pompa, motor, redüktör gövdeleri gibi seri üretilecek, vibrasyon, ısı, şok veya aşınmaya maruz kalacak ekipmanların imalatı için piyasada en fazla kullanılan çelik döküm kalitelerine aşağıdaki linklerden ulaşabilirsiniz.

Yüksek ısı, şok ve aşınmaya mukavim çelik dökümler

Korozyana, deniz suyuna mukavim, vakum altında veya düşük sıcaklıklarda çalışacak çelik dökümler

PİK DEMİR

Malzeme konusunu kapatmadan önce dökümcülerin ana hammaddesi olan pik demirden bahsedelim.

Yüksek fırınlarda demir cevheri ile kok kömürünün kireç taşı gibi curuf yapıcı katkı malzemeleri ile birlikte ısıtılmasıyla sıcak maden üretilir. Normalde sıcak maden pota veya torpidolar vasıtası ile çelikhaneye gönderilerek çelik üretilir. Ancak zaman zaman çelikhanede, diğer ünitelerde ortaya çıkan arıza durumunda, veya ortaya çıkan arz talep dengeleri doğrultusunda Erdemir, Kardemir gibi entegre demir çelik kuruluşları pik demir dökümü de yapmaktadırlar.

Pik demir içeriğinde çok yüksek (3.5%-4.5%) karbon bulunmaktadır. Yüksek karbon oranı pik demirini çok kırılgan yaptığı için haddelenebilir, veya dövülerek şekil verilebilir olması mümkün olmaz. Bu nedenle pik demir sadece dökümhanelerde kalıplara dökülerek biçimlendirilebilirler. 

Bu malzemelerin en önemli vasfı ucuz olmasının yanı sıra döküm neticesinde ortaya çıkan makina parçasının iç yapıları gözenekli olduğu için vibrasyon sönümleme kaabiliyetlerinin yüksek olmasıdır. Bu nedenle tezgahların ana gövdeleri çoğunlukla dökümdür.

BORULAMA

Borulamada yapılacak en önemli hesap akışkanların boru cidarına sürtünme ve/veya çarpmalardan ötürü uğradığı basınç kayıplarıdır. Bu kayıplarının en önemli sebebi akışkanın hızıdır. Hız arttıkça akış laminar (düzgün) akıştan turbulanslı akışa geçer. Laminar -Turbulanslı geçiş sınırı Reynolds (Re) sayısı ile belirlenir.

Re< 2300 ise akış düzgün (Laminar)
Re> 4000 ise akış Turbülanslı (Turbulant)

Reynold sayısı birimsiz bir sayı olup aşağıdaki formülden bulunabilir.

V(m/sn) : Akışkanın hızı
      d(m):  Akışkanın geçtiği borunun çapı

ʋ(m2/sn): Akışkanın kinematik viskositesi

Kinematik viskosite (ʋ) değerleri için aşağıdaki bağlantıdan SI birimdeki tabloyu kullanabilirsiniz.

http://www.engineeringtoolbox.com/air-absolute-kinematic-viscosity-d_601.html

Reynold sayısı belirlendikten sonra eğer akışın Laminar bir akış olduğu bulunacak olursa borunun iç yüzey pürüzlülüğü ihmal edilebilir kadar küçük olacağından sürtünme katsayısı (ƒ)

    olarak kabul edilir  (Re< 2300 için)
      

Eğer Re>2300 ise Boru (ƒ) değerleri direkt olarak TABLO.1 den alınabilir.

Bu tablodan elde dilen sürtünme katsayını kullanarak boru için kayıp katsayısı(K) aşağıdaki formülden elde edilir
             


Burada  ƒ: boru pürüzlülük katsayısı Bkz. TABLO.1
              L(m): Borunun boyu
              D(m): Borunun çapı

Akışkanların fittings elemanlarından geçerken uğramış olduğu kayıp katsayıları ise boru pürüzlülük katsayısının katı olarak ifade edilir. Örnek Akışkan bir T fiitingsinde yarısı ayrılıyorsa burada K= 20*f  olarak alınır.

Fittingsler için

Dirseklerdeki kayıp katsayıları için........:  TABLO.2
Vanalar için kayıp katsayıları için ..........:  TABLO.4

Boru sistemindeki tüm elamanların kayıp katsayıları elde edildikten sonra bu katsayıların toplamının yarattığı basınç kaybı aşağıdaki formülden bulunabilir.

H_L(m) …: Borulama sistemindeki sürtünmelerden doğan basınç kayıpları.
ƩK……..: Boru sistemindeki tüm elamanların kayıp katsayılarının toplamı.
V(m/sn)..: Akışkanın boru içindeki hızı
g(m/sn2)..: Yerçekimi ivmesi (9.8 m/sn²)

Akışkanların boru içindeki maksimum hızları V (m/sn)  olarak TABLO. 5 den alınabilir

Toplam basıç kayıpları sağlanan toplam basıncın (Head) gazlar için 10% sini, sıvılar için ise 15% sini geçmemelidir.

BORU ÖLÇÜLERİ

Türkiyede boru ölçülerinin belirtilmesinde iki ayrı standart bulunmaktadır. Bunlardan birincisi ANSI normları, İkincisi ise DIN normlarıdır ve her ikisi de yaygın olarak kullanılmaktadır.

Boruyu iki ana faktör belirler. Bunlar  borunun dayanabileceği basınç aralığı, ikincisi ise boru çapı. Diğer faktörler ise boru malzemesi, dikişli olup olmadığı, borunun nasıl çekilmiş olduğu gibi yan faktörlerdir.

Borunun dayanması gereken basınç değeri arttıkça boru et kalınlığı içe doğru artar. Yani ölçülen boru dış çapları hem ANSI hem DIN normunda  sabit olup boru et kalınlığı arttıkça boru iç çapları küçülür.

Diğer önemli bir husus 1/8” ile 12”  aralığındaki boruların satın alınmasında kullanılan nominal boru çap değerleri borunun ne dış ne de iç çapı olmamasıdır. Örnek 3” boru dış çapı 3X25.4= 76.2 mm değildir. 3” borunun dış çapı 88.9 mm dir.
14" ve üstü boru çaplarında temin edilecek boru çapı belirtilmiş çapa eşittir. Yani 14" boru dış çapı=25.4X14=355.6 mm.

DIN normunda çaplar DN6, DN8,..DN900 vs. DIN normunda ölçülecek boru dış çapı belirtilen DN ölçüsünden herzaman daha büyüktür. Örnek DN500 boru dış çapı 508 mm dir.

Borunun satın alınmasında belirtilecek dış çapları hem ANSI hem DIN normunda standartlaştırılmış olup belirtilen çapların arası bir boru standart olarak üretilmemektedir. (Özel sipariş olarak üretilebilir)

Türkiyede temin edilebilir normlardaki boru çapları ve basınç aralıklarını excell TABLO olarak indirebilirsiniz.

Basınç aralıkları ANSI normunda SCH değerleri olarak DIN normunda ise PN değerleri olarak verilir. Kalınlık arttıkça bu değerler artar. Örnek: SCH10, SCH20, SCH30 vb.

ANA SAYFAYA GERİ DÖN

Bir yatırım projesinin dört aşaması vardır. Bunlar

1. Fizibilite çalışmaları
2. Projelendirme
3. İmalat ve yerine montaj
4. Devreye alma

 FİZİBİLİTE ÇALIŞMALARI

Bir projenin gerçekleşebilmesi için herşeyden önce projenin fizible olması gerekir. Yani projeyi talep edenlerin projenin finansmanını sağlamaya razı olmaları için elde edilecek sonucun yarar veya kar getireceğinin ortaya çıkarılması gerekir. Bunun için fizibilite yapılır.

Fizibilite çalışmasının iki aşaması vardır. Birinci aşamada projenin mali boyutunun belirlenmesi, tesisin yerinin belirlenmesi, uygulanacak teknolojilerin araştırılması gerçekleştirilir ve tüm süreçler için iş akış diyagramları ve iş programları yapılır, projenin ne zaman devreye alınabileceği tespit edilir.

İkinci aşamada ise pazar araştırmaları yapılır, finans yöntemleri belirlenir ve projenin karlılığı irdelenir. Bazen bir projenin uygulanması için illa karlı olması beklenmez. Eğer proje diğer tesislerin ekonomik varlığının devamı için gerek bir şart ise, veya iş güvenliği, işçi sağlığı veya çevrenin korunması için gerekli ise bu durumlarda karlılık aranmaz. Bu duruma gereklilik denir.

Gereklilik  şartları hariç bir projenin fizibil olması için en fazla 5 yılda yapılan yatırım miktarının geri kazanılması gerekir. Bu süre ne kadar kısa ise projenin fizibilitesi o kadar yüksek kabul edilir.

Fizibilite aşamasında mühendisliğin tüm disiplinleri görev alır (Makina, inşaat, elektrik Elektronik, Endüstri vs). 

Yapılacak yatırım ihale yöntemi ile yapılacak ise ilk önce teknik şartnameler hazırlanır. İhaleye katılacak firmaların yeterlilikleri incelenir ve ihaleye çıkılır.

Belirlenen süre içinde ihale dosyaları toplanarak teknik yönden ve maliyet yönünden değerlendirilmeleri yapılarak belli bir firma veya firmalar seçilir.

Bundan sonraki aşamda müteahitin imalatları ve yerine montajı takip edilerek kalite kontrolleri yapılır, hakedişleri çıkarılır.

Son aşamada ise test çalışmaları ve devreye alma çalımaları gerçekleştirilir.

Projeler yatırımı yapan firma tarafından tamamı veya bir kısmı yapılacaksa firmanın kendi proje grupları devreye girer.

PROJELENDİRME

Projelendirmenin 4 aşaması vardır. Bunlar;

1. Sunuş projeleri (PROPOSALS)
2. Ön projeler (PRELİMINARY)
3. İmalat projeleri (FOR CONSTRUCTION)
4. Yerinde yapılan değişikliklerin projelere işlenmesi   (AS BUILTS)

  
İHTİYAÇ DUYULAN PROJE VE HAZIRLANAN ŞARTNAME

PATRONUN İSTEDİĞİ

MİMARLIĞIN TARİF ETTİĞİ VE ÇİZEREK VERDİĞİ PROJE

PATRONUN KIZARAK ÖNERDİĞİ ÇÖZÜM

MÜTEAHİTİN YAPTIĞI

KONTROL MÜHENDİSİNİN
İKAZI İLE   DÜZELTİLMİŞ DURUM

SUNUŞ PROJELERİ (PROPOSALS)
Sunuş projeleri fizibilite çalışmaları ile birlikte başlar. Yapılacak proje konusunda karar verilebilmesi için önce projenin esaslarını anlatan bir çalışma,yerleşim planı, akış şeması vs. yönetim kurulu, patron veya müşteriye sunulur.

ÖN PROJELER (PRELİMINARY)
Fizibilite tamamlanıp yatırımın başlaması kararı alındıktan sonra daha detaylı olarak hazırlanan yerleşim planları, genel görünüşler, montaj resimleri özellikle işletmenin (kullanıcıların) görüşlerine sunulur.

İMALAT PROJELERİ (FOR CONSTRUCTION)
Yapılan ön projeler ilgili tüm birimlerin görüş ve tavsiyeleri alınarak geliştirildikten sonra detaylı imalat projelerinin yapılmasına geçilir. İmalat projeleri tamamlandıktan sonra imalat sırasında farkedilen hataların veya önerilen değişikliklerin projelere uygulanmasından ötürü farklılaşan projelere revizyon numaraları verilerek projelere işlenir.

YERİNDE YAPILAN DEĞİŞİKLİKLERİN PROJELERE İŞLENMESİ (AS BUILTS)
İmalatlar tamamlanıp ekipmanların yerine montajı sırasında veya sonrasında projelerden farklı olarak yerinde yapılan uygulamaların belirtildiği projeler AS BUILTS olarak arşive girer.

ANA SAYFAYA GERİ DÖN

Birimler mühendisliğin alfabesidir. Birimleri tam olarak anlamamış yerine oturtamamış olanlar mühendislik yapamazlar. Birimleri anlamamış mühendis olurmu diye sorulabilir. Ancak birimleri hazmetmeden mühendis olmuş kişiler, sayısı fazla olmasada ne yazık ki ülkemizde bulunmaktadır.

Dünyada esas olarak iki birim sistemi vardır. Bunlar;

1. SI birim sistemi (System International)

Bizim de kullandığımız ve dünyada en yaygın olarak kullanılan, yakın gelecekte ise diğer birim sistemlerinin yerine geçmesi kaçınılmaz olan sistem bu sistemdir. SI birim sistemi sadece yedi temel birim üzerine kurulmuştur. Bunlar;

• Uzunluk birimi Metre  (m)
• Kütle birimi Kilogram  (Kg)
• Zaman birimi Saniye  (sn)
• Akım birimi  Amper     (A)
• Sıcaklık birimi Kelvin   (K)
• Işık yoğunluğu birimi Kandil (cd)
• Madde miktar birimi Mole (mol)

Belirtilen bu temel birimlerin ilk üçünden (Metre-Kilogram-Saniye) ötürü bu sisteme MKS sistemi de denir. SI birim sistemindeki tüm diğer birimler bu yedi temel birimden üretilmiştir.

2. BG birim sistemi (British Gravitational)

Imperial sistem olarak da bilinen bu birim sistemi bugün sadece İngiltere ve Amerika menşeli teknik kitaplarda kullanılmakta ve kaynak olarak bu kitapları kullanan bazı profesörlerimiz ise kitaplarında hala bu sistemi kullanmaya inatla devam etmektedirler. BG birim sistemi bugün Türkiyede daha çok boru ve boru diş ölçüleri için kullanılmaktadır.

BG birim sisteminde de kullanılan temel ölçülerin ilk üçü Kütle, Uzunluk ve Zamandır. Ancak bu ölçülerden ilk ikisinin birimleri farklıdır. Bunlar;

• Kütle birimi Pound (Lb)
• Uzunluk birimi Feet (ft)
• Zaman birimi Saniye (Sn)

Biz bu bölümde SI birim sistemi üzerinden türetilen diğer ana birimleri nasıl elde ettiğimizi göreceğiz.

KUVVET
Mühendislikte birinci kavram KUVVET tir. Çünkü tüm mekanik ve hidrolik sistemler kuvveti aktarmak veya dönüştürmek için dizayn edilirler. Kuvvet kavramı Newtonun ikinci kanunu ile tanımlanmıştır. Bu kanun mekaniğin en temel kanunu olduğu için burada zikredilmesi gerekir.

Newton un ikinci kanunu: Bir kütle üzerine etki eden kuvvet, söz konusu kütle ile o kütlenin sahip olduğu ivmenin çarpımına eşittir.

Yani kısaca              F=m*a   dır. 

Bu formülde             m= Kütle (Kg), a= ivme(m/sn²), F=Kuvvet (Kg-m/sn²)

Burada Kuvvet birimi olarak (Kg-m/sn²) yerine bu kavramı tanımlayan Newton un adına izafeten kısaca Newton (N) denilmiştir.  

Böylece kuvvet birimi olarak F=Kuvvet (N) kullanılmaktadır.

Bu birimle alakalı çok sık yapılan yanlışlık 1 Kg lık kütlenin yaratmış olduğu kuvvetin 1 N olduğu şeklindeki yanlış algıdır. Bu yanlış algıyı kaldırmak için kuvvetin formülünü kullanalım.

Soru:  1 Kg kütle masanın üzerine ne kadar kuvvet uygular.

Cevap:

Kütle : m=1 Kg.

İvme:   a= 9.8 m/sn²  (Dünyada olduğumuz için kütle yer çekimi ivmesinin etkisindedir. Ayda olsaydık bu kütlenin yarattığı kuvvet çok daha az olurdu.)

F= 1(Kg)* 9.8 (m/sn²)=  9.8 (Kg-m/sn²)

F= 9.8 N

Bazı okullarda kuvvet birimi olarak hala “Kilogram Kuvvet” (Kg_f ) kullanan hocalar bulunmaktadır, bu da zihinleri fazlası ile karıştırmaktadır. Yukarıdaki problemi (Kg_f )  cinsinden bulmak isteseydik sonuç F=1(Kg_f ) olurdu. Ancak bu birim bence sadece pazardan domates alınırken kullanılmalıdır.

Kilogram kuvvete karşılık gelen KiloPond (kp) ise Alman teknik literatüründe geçer ve bu nedenle bu birimi daha çok Alman ekolünden gelen teknik adamlar kullanır

Kuvvet bahsini kapatmadan önce belirtilmesi gereken diğer önemli husus kuvvetin vektörel bir değer olduğudur.  Yani kuvvetin büyüklüğü yanı sıra birde yönü vardır.  Bunun anlamı, bir cisim ancak ivmelendiği yönde bir kuvvet uygulayabilir. Bir Kg lık bir cisim üstünde bulunduğu masaya 9.8 Newtonluk kuvvet uygular ama masa üzerinde kendisine bitişik duran başka bir cisme kütlesi ne kadar büyük olursa olsun kuvvet uygulayamaz. Yanında bitişik cisme kuvvet uygulayabilmesi için o cisime doğru ivmelenmesi gerekmektedir. (Aslında yanyana bile dursalar kütleler birbirini kütlelerinin büyüklüğü ile doğru, aralarındaki uzaklığın karesi ile ters orantılı olarak çekerler. Ancak bu çekim gücü dünyanın çekim gücüne oranla çok küçük kaldığından ihmal edilebilir seviyededir. Bu konu fiziğin alanına girdiğinden burada ele alınmayacaktır.)

İŞ
Lise yıllarından beri bildiğimiz gibi işin tanımı Kuvvet X Yol dur. Yani ne kadar büyük bir yükün altına girmiş olursanız olun hiç yol almıyorsanız hiçbir iş yapmıyorsunuz demektir. İş tanımını birimleri ile yazarsak

W = F (N) * L (m)= F*L (N-m)

Bu formülde F= Kuvvet (N), L= Yol (m), W= İş(N-m).

Yapılan işin ısı ürettiğini veya tersine ısı nın iş üretebildiğini keşfeden İngiliz bilim adamı Joule nin anısına bu birim için (N-m) yerine (Joule) denilmiştir.

Böylece  iş birimi olarak W= İş(J)  kullanılmaktadır.

GÜÇ
Gücün tanımı kısaca; birim zamanda üretilen iş demektir.
Formüle edersek  GÜÇ= İŞ/ ZAMAN dır.  Yani belli bir işi ne kadar kısa zamanda yapıyorsanız o kadar fazla güçlüsünüz demektir. Bu formülde birimleri yerine koyalım.

P= W (J) / T (sn) = W/T (J/sn) olur

Bu formülde W= İş(J), T= Zaman(sn), P= Güç(J/sn)

Eğer gücü kuvvet cinsinden formüle edecek olursak

Güç= Kuvvet*Hız

P=F(N)*V(m/sn)

P=F*V(N-m/sn)=>  yine  P=F*V(J/sn) olur

Daha önceki tanımlarda olduğu gibi bu tanımda da buhar makinasının mucidi olan James Watt adına izafeten güç birimi olarak (J/sn) yerine (Watt) denilmiştir.

Böylece güç birimi olarak  P= Güç(W)  kullanılmaktadır.

ENERJİ
Belli bir zaman süresince güç kullanabilme kapasitesine Enerji denir. Bu tanımı formüle edersek ENERJİ=GÜÇ*ZAMAN  dır. Yani ne kadar uzun süre gücünüzü kullanabiliyorsanız enerjiniz o kadar fazla demektir.

Enerjinin tanımında genellikle güç olarak 1000 Watt yani 1 Kilowatt, Zaman olarak ise 3600 sn yani 1 saat kullanılır. Evlerde kullandığımız elektrik enerjisi miktarı KW-Saat cinsinden hesaplanırken bir ülkede kullanılan büyük enerji miktarları söz konusu olduğunda Enerji biriminde güç olarak MegaWatt veya GigaWatt kullanılır. Birimleri formülde yerine koyarsak

E= Ῥ(Kw)* Ƭ (saat)= Ῥ* Ƭ (Kw-Saat)

Bu formülde Ῥ= Kilowatt biriminde güç (KW), Ƭ= Saat biriminden zaman (Saat)

İşi zamana bölerek gücü elde etmiştik, elde edilen gücü ise tekrar zaman ile çarparak enerjiyi elde ettik. Yani  birim olarak enerji ve iş birbirlerine özdeştir. Burada dikkatinizi çekmek istediğim husus ne kadar enerji harcarsanız o kadar iş yapmış olursunuz (elbette 100% verimle çalışırsanız !)

Isı hesaplarında ise enerji birimi olarak daha çok kalori kullanılır. Kalori anlaşılması en kolay enerji birimi olup 1 gram suyun sıcaklığını 1 ºC arttırmak için harcanması gereken enerji miktarı olararak tarif edilir.

BASINÇ
Basınç belli bir kuvvetin belli bir alana homojen olarak yayılması ile ortaya çıkan etkidir.
BASINÇ= KUVVET/ALAN şeklinde formüle edilir. Bu formülü birimler ile yazarsak.

BASINÇ  p=F(N) / A(m²)= F / A  (N/m²)

Bu formülde   F= Kuvvet (N), A= Alan (m²), p= Basınç (N / m² )

Bu tanımın birimine de hidrolik kaldırma prensiplerini açıklayan Pascal ın anısına basınç birimi olarak N/m² yerine Pascal (Pa) denilmiştir.

Böylece Pascal(pa) SI birim sisteminde temel basınç birimi olmasına karşın pratikte atmosfer basıncının ancak 100,000 de 1 i olmasından ötürü gazlar ve sıvılar için basınç birimi olarak 100,000 pascal= 1 bar olarak kullanılmaktadır. (bar köken olarak eski yunancada ağırlık demek olan baros dan kısaltılmıştır).

Basınç birimi için özellikle pompalar söz konusu olduğunda "basma yüksekliği" (head) Metre kullanılmaktadır. Bir uzunluk ölçüsünün basınç birimi olarak kullanılması tuhaf görünebilir. Ancak burada metreden kasıt o kadar yükseklikte su sütununun tabanda yarattığı basınçtır. Örneğin : 10 metre su sütunu (mSS) yaklaşık 1 bar basınca denk gelir.

Böylece  p=Basınç(N/m²)= 1(Pa)=1X10^-5 bar

SICAKLIK
Mutlak sıfır derecesi, yani evrende mevcut tüm hareketlerin atomik seviyede bile durduğu sıcaklığın suyun donma sıcaklığından 273.15 derece daha düşük olduğunu keşfeden bilim adamı Lord Kelvin adına izafeten sıcaklık birimi olarak Kelvin (K) kabul edilmiştir. Ancak sıcaklık derecesi olarak suyun donma sıcaklığı ile kaynama sıcaklığı arasındaki farkın 100 de biri referans olarak alındığından ve bu tanımı Kelvinden önce yapmış olan Celcius un adına izafeten sıcaklık birimi olarak pratikte (⁰C) kullanılmaktadır.

Not: Kelvin sıcaklık biriminde derece sembolü (⁰) kullanılmaz

Birim aralık olarak (K) = (⁰C) dir. Ancak başlama noktaları farklı olduğundan herhangi bir sıcaklığı  Celcius dan Kelvin'e çevirmek gerektiğinde 273.15 ilave etmek gerkmektedir.
Örnek: 6.85(⁰C)=280(K)

ÖZET OLARAK TEMEL BİRİMLER
Yukarıda tanımlarını verdiğimiz temel birimler kullanılarak aşağıdaki çevrimler elde edilir.

1Kg_f= 9.81 N

1 kp= 1Kg_f   (kp=kilopond)

1 kp=9.81 N

1 Joule = 1 N-m = 1W-Sn

1 Kw-Saat= 3.6*10⁶  Joule

1 Kcal=1.16X10^-3 Kw-saat = 3.97 BTU

 1(bar)= 100(Kpa)= 1.019(Kg_f /cm²)= 0.986 Atmosfer basıncı (atm)=10.2 Metre su sütunu (mSS)

Elbette SI birim sisteminde çok daha fazla birim bulunmaktadır. Ancak bu birimlerin hemen hepsi bu temel birimler kullanılarak elde edilmişlerdir. 

ÖNEMLİ BİRİM ÇEVRİMLERİ
Dünyada kullanımı yavaş yavaş ortadan kalkıyor olsa bile BG birimler ile  sık sık karşılaşmaktayız. Aşağıda birkaç önemli birim çevrimlerini vermek yararlı olacaktır.

1 KW= 1.341 HP

1Kg_f = 2.2046 Lb_f

1Kg_f /cm²= 14.22 psi

1bar =  14.5 psi

1 bar = 10.2 metre su sütunu (mSS)

1 Metre= 3,28 feet

1 Dönüm= 1 Dekar= 1,000 m²

1 feet= 12 inch (parmak)= 12"

1 inch=25.4 mm

⁰C = 0.555*( ⁰F-32)

2ΠRadyan=360⁰= 400 Grad

İhtiyacınız olabilecek tüm birim çevrimleri için  www.onlineconversion.com sitesini kullanabilirsiniz.

POMPALAR

Sanayide en fazla kullanımı olan ekipman hiç şüphesiz pompalardır. Bu nedenle pompa seçimi bir makine mühendisinin en sık karşılaşacağı işlerden birisidir. Genel olarak pompalar ikiye ayrılır. Bunlar;

1. KİNETİK POMPALAR
2. POZİTİF DEPLASMANLI POMPALAR (PDP)

KİNETİK POMPALAR

Eğer yüksek debilerde sıvı pompalanacak ise mutlaka kinetik pompalar kullanılır. Bu pompalar PDP pompalardan kapasitelerine göre hacimsel olarak çok daha küçük, basit ve ucuzdurlar. Bu sebebten sanayide en yaygın kullanılan pompa tipi kinetik pompalardır.

Bu pompaların çalışma sınırları, kapasite olarak 10 Ton/saniye kadar çıkmakta, 200 bar basınç üretebilmektedirler.

Bu pompalar kullandıkları rotor tipine göre kendi aralarında üçe ayrılırlar.

 RADYAL (SANTRİFÜJ)  POMPALAR
 EKSENEL POMPALAR
 RADYAL- EKSENEL ARASI POMPALAR

ŞEKİL A



ŞEKİL B



ŞEKİL C



FORMÜL 1


FORMÜL 2

                             NPSHa= Pa-H_E-Fl-Vp
                                     FORMÜL 3

  Pa  :Atmosfer basıncı
  H_E  :Sıvı seviyesi ile çark girişi mesafesi  
  Fl   :Emiş borusundaki kayıp
 Vp  :Sıvı sıcaklığındaki doymuş buhar basıncı.

                ŞEKİL D

             
                 FORMÜL 4
             N= Pompa devri (rpm)
             Q= Debi (litre/dak)
             H= Basma yüksekliği (metre)

 

      ŞEKİL 1


      ŞEKİL 2


      ŞEKİL 3


      ŞEKİL 4

         ŞEKİL 7

         ŞEKİL 8


          ŞEKİL 9


          ŞEKİL 10

RADYAL (SANTRİFÜJ) POMPA PERFORMANS PARAMETRELERİ

Radyal pompa (santrifüj pompa) performans parametreleri 6 adettir. Bunlar;

H_T = H_S + H_D+ H_P+H_L+ H_V 

Bu formülde:
H_S : Statik emme-basma yüksekliği sıvının kaynağından basılacağı en yüksek noktaya kadar olan dikey yöndeki mesafedir (Bkz Şekil A,B).  Eğer pompa sıvıyı yatay yönde bir noktadan bir noktaya aktarıyorsa bu değer sıfırdır.

Bu değerin iki bileşeni vardır. Bunlar;

H_E: Emme yüksekliği pompalanacak sıvının seviyesinden pompa giriş eksenine kadar olan dikey mesafedir. Eğer sıvı seviyesi pompa giriş ekseninden aşağıda ise değer pozitif (Bkz Şeki A), Eğer sıvı seviyesi pompa giriş ekseninden yukarıda ise değer negatif dir (Bkz Şekil B).
                   
H_B: Basma yüsekliği Pompa giriş ekseninden sıvının aktarıldığı en yüksek noktaya olan dikey mesafedir.

Eğer kaynak yüksekliği pompa ekseninden yukarıda ise toplam statik emme basma yüksekliği
H_S= H_B-H_E  (Bkz. Şekil A)

H_D: Eğer pompa sıvıyı bir kuyudan çekiyorsa kuyuda sıvı seviyesinin azalmasından kaynaklanan emiş
      tarafıdaki basınç azalması hesaba katılmalıdır. Zira bu basıncın azalması pompanın ilave emiş
      gücüne sahip olmasını gerektirir. Bu etkiye yabancı literatürde "well drawdown" denilmektedir.

H_P: Bu değer daha çok sulama sistemlerinde yağmurlama fıskiyelerin tekerlekli bir araba üzerinde
       suyun fışkırmasından faydalanarak kendiliğinden hareket etmesini sağlayan düzenekler için
       gereken ilave basınçtır. Bizim konumuz olan endüstriyel pompalamalarda dikkate alınmaz.

H_L : Statik emme-basma yüksekliğinin yanı sıra toplam emme-basma yüksekliğinde etkin olan ikinci en
       önemli faktör sürtünme kayıplarıdır. Sürtünme kayıplarının hesaplanması borulama kısmında detaylı
       olarak anlatılmış bulunmaktadır.

Sürtünme kayıplarına etki eden en önemli faktör sıvının boru içindeki hızıdır. Sürtünme kayıpları hızın karesi ile doğru orantılı olarak ortar. Enerji tasarrufu açısından kayıpların en aza indirilmesi için sıvı hızının düşük tutulması gerekir. Bu nedenle boru çapları, sıvıların boru içindeki hızının  1.5 (m/sn) den büyük olmamasını sağlayacak ölçüde büyük seçilmelidir.

Sürtünme kayıplarını etkileyen diğer faktörler borunun iç yüzey pürüzlülüğü (Bkz TABLO 1.) ve zaman içinde boru iç yüzeyinde oluşan korozyon ile sıvının taşıdığı kirliliklerin birikmesidir.

H_V: Hız faktörü sıvının boru içindeki hareketini sağlayacak kinetik enerjinin dikkate alınmasını sağlayan
       bir diğer faktör olmakla birlikte H_S  ve H_L  faktörlerinin yanında oldukça küçük bir değerdir.
       (Çoğu durumlarda bu değer 0.3 metrenin altındadır).

Sıvının boru içindeki hızının büyük olması sürtünme kayıplarını arttırmasının yanı sıra boru içindeki çekiçlemelere
(Water Hammer) neden olduğu için kaçınılması zorunludur.

Hız faktörü aşağıdaki formülden hesap edilebilir
H_V= V²/ 2g       Bu formülde V(m/sn),  g = 9.81 (m/sn²) olarak alınır.

SİSTEM EĞRİSİ

Sistem eğrisi emme basma yüksekliği (H) parametrelerinden elde edilir. Bu parametrelerden Statik emme-basma yüksekliği H_S sabit olup diğerleri kapasiteye göre değişir.
Değişken parametrelerden en önemli olan H_L  sürtünme kayıplarıdır .
Kapasitenin belirlenmesinde kullanılacak olan eğri  toplam sistem basıncı  (H_T ) eğrisidir. (Bkz Şekil C)

3.GÜÇ (PW) :Pompa tahrik motorunun gücü pompalanacak sıvıya aktarılacak enerjiden daha
                   fazlasını üretecek büyüklükte seçilmelidir.
                   yabancı litertürde bu güç "Brake power" olarak geçmektedir. (Bkz. Formül 1)

4.  VERİM (ɳ) : Tüm pompalama işlemlerinde pompa gücünü hesaplarken mutlaka kayıplardan
                      ötürü pompa   verimini (ɳ) dikkate alarak daha büyük motor gücü seçmek
                      gerekir. Pompa verimi pompanın büyüklüğü, tipi ve dizaynına göre değişir.
                      Genellikle büyük pompaların verimleri daha yüksek olur .

5. NET POZİTİF EMME BASINCI (NPSH) :   

Bu parametre sıvının emilmesi sırasında çark  girişinde kavitasyon olmaması için gerekli enerji miktarıdır. Eğer pompa sıvı içinde ise veya emiş tarafında pozitif basınç varsa (Bkz Şekil A) sorun yoktur. Bu nedenle santrifüj pompalarda borulama pompa girişinde pozitif basınç uygulayacak şekilde dizayn edilir. Eğer emiş borusu tamamen boş ise kavitasyonu önlemek için çoğu zaman pompa çalıştırılmadan önce emiş borusu su ile doldurulur.

Santrifüj pompalarda sıvının emilmesi gerekiyorsa emme boyu genellikle 7 metreden daha az tutulur.
Olabilecek maksimum emme boyunu tespit için aşağıdaki formülden NPSHa değerinin hesaplanması gerekir.

Hesaplanan NPSHa değeri pompanın grafik olarak sağlanmış olan NPSHr  değerinden(Bkz. Şekil.4) büyük olmalıdır ki çark  girişinde kavitasyon olmasın

Emiş borusu hususunda aşağıdakilere dikkat edilmelidir. (Bkz. Şekil D)
•    Emiş borusu mümkün olduğunca kısa tutulmalıdır.
•    Emiş borusu çapı, emiş hızının 3 m/sn den daha düşük olmasını sağlayacak büyüklükte olmalıdır
•    Emiş ağzı ile kaynak seviyesi arasındaki mesafe hız
      faktörü HV den 0.1 metre daha fazla olmalıdır
      yani ; Hmin= (V²/ 2g) + 0.1 
•    Emiş ağzı ile hazne tabanı arasında en az emiş ağzı
      çapının yarsı kadar mesafe olmalıdır.

6. NOMİNAL ÖZGÜL HIZ (NS) :

Bu parametre kinetik pompalar arasından hangi tip pompanın seçilmesi gerektiğini belirlemek için pompanın  debi(Q), basma yüksekliği (H)ve  rotor devri (N) ne bağlı olarak hesaplanır.

Formül 4 ile elde edilen NS değerine göre alttaki tablodan hangi tip pompanın seçilmesi gerektiği belirlenebilir.
Aşağıdaki grafikte pompa rotor tipinin Nominal özgün hıza bağlı seçilmesi gösterilmektedir.

POMPA KARAKTERİSTİK EĞRİLERİ

Satın alınacak pompanın kapasite, basma yüksekliği gibi işletme koşullarına uygun olup olmadığı pompanın karakteristik eğrileri ile anlaşılmaktadır. Pompaların 4  adet karakteristik eğrisi vardır. Bunlar; 

1. KAPASİTE- BASMA YÜKSEKLİĞİ EĞRİSİ

Şekil 1.de tipik bir kapasite- basma yüksekliği eğrisi gösterilmektedir. Genellikle kapasite arttıkça pampanın basma yüksekliği azalmaktadır. Sıfır kapasitede maksimum güç harcanmaktadır. Bu güce kapalı durum basıncı (vanalar kapalı iken oluşan basınç) “shut-off head” denilmektedir.    

      
2. KAPASİTE-VERİM EĞRİSİ

Şekil 2.de tipik bir kapasite-verim eğrisi gösterilmektedir. Pompanın maksimum verim noktası maksimum kapasite noktasından daha gerilerdedir.  (Maksimum verim noktasından sonra vanaları açarak kapasite arttırılırsa verim düşmeye başlar)


3. KAPASİTE- GÜÇ (BRAKE POWER) EĞRİSİ   

Şekil 3.de tipik bir kapasite-güç eğrisi gösterilmektedir. Bu eğri “kapasite- basma yüksekliği” eğrisi ile “kapasite-verim” eğrisinin bir fonksiyonu olarak ortaya çıkar. Eğriye dikkat ederseniz sıfır kapasitede (vana tamamen kapalı iken) bile pompa enerji kullanmaya devam etmektedir. Bu enerji “Shut off head” için kullanılan enerjiye eşittir.

4. KAPASİTE –NET POZİTİF EMME BASINCI EĞRİSİ

Pompanın NPSH_r değeri yapılan deneysel ölçümlerle elde edilmekte ve pompa üreticisi tarafından grafik olarak tüketiciye sağlanmaktadır. 

Şekil 4 de tipik bir kapasite-NPSH_r eğrisi gösterilmektedir. Genel olarak kapasite arttıkca NPSH_r değeri artmaktadır.

SANTRİFÜJ POMPALARIN ÇALIŞMA NOKTASI

Santrifüj pompaların pozitif deplasmanlı pompalardan (PDP) en büyük farkı, bu pompalarda çıkış tarafındaki vana tamamen kapatılsa bile pompa çalışmaya, basınç üretmeye devam edebilmektedir.

Bu pompaların verimli çalışabileceği sadece bir nokta bulunmakta ve bu nokta Şekil 1 de verilen kapasite eğrisi ile  Şekil C de verilen sistem eğrisi yardımı ile tespit edilmektedir (Bkz. Şekil 5).

Seçilen bir pompanın olması gereken noktadan farklı bir noktada çalıştırılması şaft üzerinde radyal yükler oluşturarak pompanın gürültlü, titreşimli, fazla enerji harcayarak verimsiz çalışmasına neden olur. Bu nedenle pompa üreticileri pompa satarken tüketiciye yukarıda sözü edilen grafiklerden oluşan seçim abaklarını vermek zorundadır.

Pompa çalışma noktası tespit edildikten sonra kapasite (Q) ve basma yüksekliğine (H_T) bağlı olarak pompa gücü, verim ve NPSH_R grafikler üzerinden belirlenenir.

SANTRİFÜJ POMPALARIN SEÇİMİ

Pompa üreticisi firmalar üretmiş oldukları pompaların kapasite ve basma yüksekliğine göre seçilebilmelerine olanak sağlamak için tüketiciye seçim abakları verirler (Bkz şekil 6). Bu abaklar farklı pompa devirleri için ayrı ayrı sağlanırlar.
Şekil 6 daki seçim abağı 1780 rpm için hazırlanmış bir abaktır. Doğru pompa devrinin belirlenmesi enerji tasarrufu açısından oldukça önemlidir. Devrin belirlenmesinde gözetilecek hususlar ayrıca anlatılacaktır.

Daha geniş bir tüketici kitlesine hitabedebilmek için üreticiler seçim abaklarını sadece SI birimlerde değil aynı zamanda BG birim siteminde (gpm, feetSS cinsinden) sağlarlar.
Örneğin işletmenin ihtiyacı olan pompa kapasitesi Q= 200 M³/Saat, Basma yüksekliği H= 32 mSS olarak belirlenmiştir.
Şekil 6 da 1780 rpm pompa devri için verilmiş olan abakta bu değerlerin kesişim noktası tip kodu 4X6-12 olan pompanın seçilmesini gerektirmektedir.


                       

                           ŞEKİL 5                                                               ŞEKİL 6

POMPALARDA DEVİR SEÇİMİ

Eldeki pompanın farklı kapasitede uzun müddet çalıştırılması gerekecek ise bu işi vana maniplasyonu ile değil pompa devrini değiştirerek yapmak daha doğru bir yaklaşımdır.

Aynı pompa , aynı sistem üzerinde yani aynı  borulama, direnç kayıpları ve vana konumunda fakat farklı devirlerde çalışacak ise Şekil 8 de görüldüğü gibi farklı basınç ve kapasite üretir.

Pompa veya sistem parametrelerinde yapılacak değişikliklerin doğuracağı sonuçlar  için”Fan seçimi” kısmında bahsedilen FAN KANUNLARI santrifuj pompalar içinde geçerlidir.

Fan kanunlarından ikisi ise aşağıdaki gibidir.



   K1.                        K2.

Yukarıda verilen K1 ve K2 kuraları sistem dirençleri ve aktarılacak sıvı yoğunluğunun aynı kaldığı koşullar için geçerlidir. K1 kurallına göre  kapasiteyi değiştirmek için devri değiştirmek yeterlidir. Kapasite ile birlikte pompa devrinin değişmiş olması K2 ye göre harcanacak güç miktarınında  devir oranının küpü mertebesinde değiştirmektedir. Yani pompa kapasitesini 10% oranında azaltmak isterseniz devri 10% mertebesinde düşürmelisiniz. Böylece harcanacak güç 0.9³ = 0.73 oranına iner (27% daha az güç harcanır).

Bu durum Şekil 9 da verilen grafik üzerinden şu şekilde açıklanabilir. Pompa N1 devrinde A noktasında çalışırken Q1 kapasitesinde ve H1 basıncında çalışmaktadır. Pompa devrini N1 den N2 ye düşürerek pompanın kapasitesini Q2 e, Basıncını ise H3 e düşürmüş olursunuz. Sistem eğrisini oluşturan en önemli unsurlardan birinin sürtünmeden oluşan kayıplar (H_L) olduğunu anlatmıştık. Kapasitenin düşürülmesi ile borulardaki hız düşeceğinden kayıplar azalır  ve gerekli basma yüksekliği H1 den H3 e düşer ve böylece pompa basıncının azalması sorun yaratmaz.

Pompa veriminin sabit kaldığını kabul edersek harcanan güç kapasite ile basıncın çarpımına eşittir (Bkz Formül F1). Şekil 9 da gösterilen grafik üzerinden bu durumu izah edecek olursak; Pompa A noktasında çalışırken harcayacağı enerji  O-H1-A-Q1 noktalarından oluşan karenin alanı mertebesinde iken, Pompa N2 devrine düştüğü zaman O-H3-C-Q2 alanı mertebesinde enerji harcar.  Bu alan 10% daha düşük kapasite için
O-H1-A-Q1 alanından 27%  daha azdır.

10% kapasite azaltma işini vana kısarak yapsaydık  (Bkz. şekil 10) kullanılacak enerji  O-H2-B-Q2 alanı kadar olurdu.  Eğer devir düşürülerek Q2 kapasitesi sağlanacak olsaydı O-H3-C-Q2 alanı kadar enerji harcanırdı. Bu durumda aynı kapasite için (Q2) Şekil 10 da gösterilen taralı H3-H2-B-C alanı kadar, yani gerekenden 27% daha fazla enerji harcanır, bu fazladan enerji ise şaft ve yataklar üzerinde ekstra yüklere, vibrasyona (gürültü) ve çarkın daha hızlı aşınmasına sebeb olurdu.

PARALEL BAĞLI POMPALAR
Sistemin ihtiyaç duyduğu pompa kapasitesinin bir pompa ile sağlanamadığı durumlarda ilave ikinci pompanın birinciye paralel bağlanması durumunda çıkışta pompa kapasitelerinin toplamı kadar bir kapasite elde edilmesi mümkündür (Bkz.Şekil 11).

Şekil 11 de anlatma kolaylığı açısından farklı pompa karakteristik eğrileri gösterilmiştir ancak ekonomik kullanım açısından  pompaların birbirinin aynı büyüklükte kullanılması önemlidir.

İlgili şekilde H basma yüksekliğinde Pompa1 kapasitesi Q1 ve yine aynı H basma yüksekliğinde Pompa2 kapasitesi Q2 ise her iki pompadan yine H basma yüksekliğinde Q1+Q2 kapasitesi elde edilir.

Paralel bağlı pompaların boru bağlantı şekilleri Şekil 12 de verilmiştir. Pompalarda giriş boru çapları her zaman çıkış  borularından daha büyük seçilir.
                      
                          ŞEKİL 11                                                               ŞEKİL 12
                         
SERİ BAĞLI POMPALAR
Eğer sistemde yeterli basma yüksekliği sağlanamıyorsa pompalar birbirine seri (Birinin çıkışı diğerinin girişine) bağlanarak her iki pompanın basma yüksekliklerinin toplamı kadar basma yüksekliği elde edilebilir. Seri bağlı pompalarda kapasite en düşük kapasiteye sahip pompanın kapasitesi kadar olur. Bu nedenle verimlilik açısından paralel bağlı pompalardaki gibi aynı büyüklükteki pompalar birbirine seri bağlanır. Ancak anlatma kolaylığı açısından Sekil 13 de farklı pompa karakteristik eğrileri gösterilmiştir. Seri bağlı pompaların borulaması Şekil 14 de verilmiştir.
        

                       ŞEKİL 13                                                                    ŞEKİL 14

Santrifüj pompalarda sıvı pompaya eksenel olarak merkezden girer ve santrifüj kuvvetin etkisinde ivmelenerek çevreden teğet olarak çıkar. Bu pompalara sıvının pompa içindeki akış şeklinden ötürü “Radyal pompa” da denir. Sıvının pompadan çıkış hızı pompa devri ve  fan çapı ile orantılı olarak değişir.

Santrifüj pompalar ile birlikte çalışan üç tip pompa çarkı vardır.  Bunlar;

1. Açık çark
2. Yarı açık çark
3. Kapalı çark

İçinde tıkanmaya neden olabilecek katı parçacıkların bulunduğu sıvıların pompalanmasında açık çarklar kullanılır. Bu tip çarkların en büyük dezavantajı zayıf yapılarından ötürü hızlı aşınmalarıdır. Açık çarklar daha çok küçük, ucuz pompalarda kullanılır.
Kapalı çarklar santrifüj pompalarda en fazla kullanılan çark tipi olup daha çok temiz sıvıların pompalanmasında kullanılırlar.

EMİŞ AĞIZLARINA GÖRE POMPALAR

Sanrifüj pompalar emiş ağzı sayısına göre tek ve çift emişli olarak İkiye ayrılırlar. Ayrıca emiş ağzının pozisyonuna göre merkezden, yandan, dipten ve üstten emişli olmak üzere 4 çeşittir. Santrifuj pompaların  75% si merkezden emişli olanlardır. Aşağıda emiş tiplerine göre pompalar için örnekler görülmektedir.

KADEMELİ POMPALAR

Santrifüj pompalarda bir diğer önemli ayrım ise kademe sayılarıdır. Aynı eksen üzerinde bulunan çark sayısı pompanın kaç kademeli olduğunu belirler. Küçük ve orta ölçekli pompalar genellikle tek kademeli pompalardır. Kademe sayısı arttıkça pompadan elde edilen basma yüksekliği (basınç) artmış olur.  Kademeli pompalar birbirine seri bağlı pompalar gibi çalışırlar. Bunların tek farkı motorlarının ortak olması denilebilir. Yanda çok kademeli bir pompa gözükmektedir.

MONTAJ TİPİNE GÖRE POMPALAR

Santrifüj pompalar montaj, demontaj durumuna görede ikiye ayrılır. Bunlardan en fazla rastlanan tip radyal olarak sökülerek çarkı değiştirilebilir olanlardır. Montaj, demontaj durumuna göre bir diğer pompa tipi yatay sökülebilir pompalar olup, bu tip pompalarda çarkı değiştirmek veya diğer tamiratlar için boru tesisatının sökülmesine gerek bulunmamaktadır.
Yatay sökülebilir pompaların bir diğer özelliği 150-200 bar gibi yüksek basınçlara dayanabilme özellikleri olmasıdır. Aşağıda montaj, demontaj durumuna göre pompalardan birer örnek gösterilmiştir.

                    

                RADYAL SÖKÜLEBİLİR POMPA                                     YATAY SÖKÜLEBİLİR POMPA

SALYANGOZ

Santrifüj pompalarda çarkın içinde döndüğü yuva (volute) merkez etrafında ve dönüş yönü istikametinde gittikçe artan bir hacme sahip olduğu için ülkemizde salyangoz olarak adlandırılır. Bu yuva, çark kanatlarından çıkan sıvıyı toplayarak sıvıdaki hızı basınca dönüştürmektedir. Yan tarafta salyangoz kesiti ve bir pompa salyangozu görülmektedir.

POMPA DÖNÜŞ YÖNÜ

Santrifüj pompalarda salyangoz şeklindeki çark yuvası (Volute) sebebi ile dönüş yönünün belirlenmesi son derecede önemlidir. Ükemizde pompa dönüş yönü genellikle sağ dönüşlü veya sol dönüşlü olarak tanımlanmaktadır. Evet ama sağ dönüş nedir sol dönüş nedir? Bu tarif son derecede yetersiz olup bir çok anlaşmazlıklara neden olmaktadır. Dönüş yönü konusunda en net tarif şudur. Tahrik motorunun bulunduğu tarafdan  pompaya bakıldığında çark saat yönünde dönüyorsa bu pompa sağ dönüşlü, tersine olanlar ise sol  dönüşlü pompalardır.

Pompalar ile ilgili bir diğer önemli husus çarkın kanatlarına göre motor dönüş yönünün tespit edilmesidir. Doğru yerleşimde çarkın kanat arkası (dışa kavisli yüzey) pompanın dönüş yönününe dönük olmalı ve sıvıyı salyangozun çıkışına paralel doğrultuya aktaracak yönde dönmelidir. (Bakınız yandaki şekil )

Yapılan yanlış uygulamalara dair iki örnek yanda verilmiş bulunmaktadır. Bunlardan ilkinde dönüş yönü doğru ancak çark kanatlarının içe dönük tarafı sıvıyı kepçelemektedir. (Bakınız yandaki şekil). Yandaki yerleşim resmi pompalarda kullanılmamakla birlikte hava fanlarının çark yerleşimi bu düzendedir.

Diğer bir yanlış uygulamada ise çark kanat yönü doğru yerleştirilmiş, ancak bu seferde çark sıvıyı salyangozun çıkışına dik doğrultuya aktaracak yönde dönmektedir. (Bakınız yandaki şekil)

1.2 EKSENEL AKIŞLI POMPALAR

Kapasitenin (Q)  yüsek, basma yüksekliğinin (Head) düşük olduğu sistem taleplerine en uygun pompa tipi eksenel pompalardır. Bu pompalarda sıvı akışı şaft eksenine paralel olduğu için eksenel pompa adını almışlardır.

Eksenel pompalarda emme yapılamaz. Sıvının kanatlardan aldığı çevresel dönüş hareketini engellemek için  pompa çıkışlarına yönlendirici (diifuser) koyulur. Bu tip pompalar çoğu zaman gövdeleri su içine batık durumda kullanılırlar.


                                        ANA SAYFAYA GERİ DÖN

İnsanoğlunun mekanik konulardaki teknolojik gelişmesi tekerleğin bulunuşu ile başlar.
Bugün gelinen noktada tekerleğin ve dönen her şeyin göbeğinde genellikle rulman vardır.
Bu nedenle rulman dünyada en çok kullanılan makine elemanıdır. Dünyanın en büyük rulman üretici firması SKF bu gerçekten hareket ederek Gothenburg'daki merkezi yönetim binasın önüne simgesel olarak dev bir bilya koymuştur.

Rulmanın temel prensibi sabit bir şaftın çevresinde dönen çevrenin şaft yüzeyi ile sürtünmesini minimize etme üzerine kurulmuştur.

Teorik olarak bir yüzeyde yuvarlanan bilya, teker vs. sonsuz sertlikte olsa, yani hiç esnemiyecek  olsa yüzey ile dönen nesne  arasında sıfır sürtünme olur (Bkz. Şekil 1). Ancak döner nesnenin yük altında belli bir miktar esneyerek dokunma yüzeyinde yassılaşması nedeni (Bkz. Şekil 2) ile hareket dönme ve kayma ile birlikte oluşur. Bu ise sürtünmeyi meydana getirir. Rulmanlar söz konusu bu sürtünmeyi azaltmak amacı ile geliştirilmişlerdir.

Yukarıdaki sürtünmeden kastedilen bilya veya tekerleğin yuvarlanmak yerine yüzeyde kaydıkları durumda ortaya çıkan sürtünmedir. Normalde tekerleğin yuvarlanabilmesi için yere tutunmasını sağlayacak sürtünme şarttır ve eğer bu sürtünme olmazsa tekerlek yuvarlanmaz fakat olduğu yerde döner (patinaj yapar). Nitekim patinajı önlemek için rulmanlarda  minimum bir yük olması gerekir. Bu yük özellikle yüksek devirlerde, yüksek ivmelenmelerde veya yükün etki yönündeki ani değişme durumlarında daha fazla önem kazanır.
Minimum yüklerin ne kadar olması gerektiği rulman tipine göre kataloglarda belirtilmiştir..

ŞEKİL 2

Rulman seçimi konusunda genel bir kural bulunmamaktadır. Her uygulamanın kendine özel şartlarının gerektirdiği rulman tipi vardır. Bu şartlar aşağıdaki gibi sıralanabilir.

• Radyal yük büyüklüğü
• Eksenel yük büyüklüğü
• Devir sayısı
• Çalışma süre ve sürekliliği
• Beklenen ömür
• Şaft-yatak yerleşim dizaynı (Bearing arrangements)
• Rulmanın yerleştirilebileceği hacım büyüklüğü
• Yağlama metodu
• Sızdırmazlık elemanlarının dizaynı
• Çalışma sıcaklığı
• Kabul edilebilir ses düzeyi
• Kabul edilebilir vibrasyon miktarı
• Kabul edilebilir boşluklu çalışma ölçüsü
• Kabul edilebilir eksenel oynama miktarı

EŞ DEĞER DİNAMİK YÜK (P)

Radyal ve eksenel yüklerin oluşturduğu bileşke kuvvet rulman ömrünü belirleyen ana etkendir.

Bileşke kuvvete rulman literatüründe “Eş değer dinamik yük (P) denilmektedir ve formülü

P(N)= F_r *cos β+ F_a  * sinβ  dir  (Bkz. şekil 3)

sinβ ve cos β değerleri rulmanın tipine ve büyüklüğüne göre değişir ve bunlar rulman katalogunda X ve Y katsayıları olarak verilir. Böylece;

P=X* F_r + Y* F_a    olur.

Eğer F_a belli bir büyüklüğün altında ise ikinci terim 0 kabul edilir ve formül

P=X* F_r  şekline döner.

F_a değerinin dikate alınıp alınmayacağı ise yine katalogda verilmiş olan “e “ katsayısı ile belirlenir.

Eğer  F_a/F_r > e ise P=X* F_r + Y* F_a  formülü kullanılır

Eğer  F_a/F_r < e ise P=X* F_r  formülü kullanılır

Burada F_r : Radyal yük (N)
            F_a:  Eksenel yük (N)

ŞEKİL 3

Belirlenen Eş değer dinamik yük (P) rulmanın ömrünün hesaplanmasında kullanılan ana parametredir. (Rulman ömrünün belirlenmesi için Bkz. bölüm.4).