Design and Optimization of Torsional Rigid Fan Couplings

Öz

In fans that require high flow rates in terms of capacity, safe transmission organs are required to transmit high motor power to the fan mechanism. Torsional Rigid Fan Couplings are transmission components that provide the necessary features in terms of environmental conditions, boundary conditions and service needs. In this study, analysis and optimization studies were implemented on a coupling. According to Taguchi parameter design method; two different taper sizes, raw material quality, sharp corner radius and inner diameter dimensions were determined as parameters. Lubrication during assembly affects the coefficient of friction, which affects both good and bad conditions. Finite element analysis was performed for the flange element with eight different fitting tolerances and the optimum safety coefficient was determined according to the biggest, best approach. The optimum contraction result has been verified with precise running-in measurements calculated mechanically to ensure that the drivetrain transmits the nominal torque value. The data obtained were commented in the conclusion part of the study.

Anahtar Kelimeler

• Finite element analysis
• Optimization
• Fans
• Couplings
• Stress

Torsiyonel Rijit Fan Kaplinlerinin Tasarlanması ve Optimizasyonu

Öz

Kapasite bakımından yüksek debi ihtiyacı gerektiren fanlarda, yüksek motor gücünü fan mekanizmasına iletmek için emniyetli aktarma organlarına ihtiyaç duyulmaktadır. Torsiyonel Rijit Fan Kaplinler çevre koşulları, sınır şartları ve servis ihtiyaçları açısından gerekli özellikleri sağlayan aktarma organlarıdır. Bu çalışmada, bir kaplin üzerinde analiz ve optimizasyon çalışmaları yapılmıştır. Taguchi parametre tasarım yöntemine göre; İki farklı konik ölçüsü, hammadde kalitesi, keskin köşe radyüsü ve iç çap ölçüleri parametre olarak belirlenmiştir. Montaj sırasında yağlama işlemi, iyi ve kötü duruma etki eden sürtünme katsayısını etkilemektedir. Sekiz farklı geçme toleransında flanş elemanı için sonlu elemanlar analizi yapılarak en büyük, en iyi yaklaşımına göre optimum emniyet katsayısı belirlenmiştir. Aktarma organının nominal tork değerini iletmesi için mekanik hesaplanan hassas alıştırma ölçüleri ile optimum daralma sonucu doğrulanmıştır. Optimize edilen flanş tasarımı, maksimum motor torkunda sonlu elemanlar analizi ile uygun emniyet katsayısında olduğu hesaplanmıştır. Elde edilen veriler çalışmanın sonuç kısmında yorumlanmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Sonlu elemanlar analizi
• Optimizasyon
• Fanlar
• Kaplinler
• Gerilmeler

Kaynakça

1. 1. Torun, F., 2006. Dişli kaplinlerin diş dibine gerilmesine etki eden parametrelerin incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Gebze Teknik Üniversitesi, Gebze, 80.
2. 2. Bulgurcu, H., 2015. Havalandırma tesisatı. MMO İstanbul Şube 31. Dönem Havalandırma Tesisatı Kitap Komisyonu, İstanbul, 620.
3. 3. Özden, O.B., Gökçe, B., 2023. Sonlu elemanlar yöntemi ve Taguchi metodu kullanılarak bir kara aracının parametrik olarak optimum tasarımının geliştirilmesi. Dicle University Journal of Engineering, 14(2), 305-313.
4. 4. Canıyılmaz, E., 2001. Kalite geliştirmede Taguchi metodu ve bir uygulama. Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Ankara.
5. 5. Ross, P.J., 1989. Taguchi techniques for quality engineering. McGraw-Hill, Singapure.
6. 6. Taphasanoğlu, S., 2020. Çok yanıtlı problemlere sürekli-sürekli kalite karakteristikleri için dinamik Taguchi yöntemi yaklaşımı. Doktora Tezi, Kocaeli Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.
7. 7. Murat, D., 2013. Kalite karakteristiğinin modellenmesinde tepki yüzeyi metodolojisi: Bir uygulama denemesi. Doktora Tezi, Bursa Uludağ Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü.
8. 8. Yalçındağ, Y., 2021. Gıda işletmelerinde Taguchi yöntemi ile süreç iyileştirme ve bir uygulama. Yüksek Lisans Tezi, Pamukkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.

9. 9. Akpolat, A., 2019. Analysis of contact stresses in spur gears by finite element method. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 17, 539-545.
10. 10. Emir, E., Benzer, E., 2021. Structural analysis of industrial foam crusher machine by using finite element method. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 29, 343-350.
11. 11. Gök, A., 2022. Design and numerical analysis of face mask polymer shield against infectious diseases. Journal of Mechanics in Medicine and Biology, 22(6)6, 2250039.
12. 12. Gök, A., Demirci, H., Gök, K., 2016. Determination of experimental, analytical, and numerical values of tool deflection at ball end milling of inclined surfaces. Proceedings of the institution of mechanical engineers. Part E: Journal of Process Mechanical Engineering. 230(2), 111-119.
13. 13. Özden, O.B., Gökçe, B., Erdemir, A., 2022. Investigation of welded joints in finite element analysis. 2nd International Congress on Scientific Advances (ICONSAD’22), 516-522.
14. 14. Sarı, G., Ak, A.F., Akış, A.A., Aydınoğlu, E., 2022. Experimental and numerical modal analysis of a bladed rotor. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, 13(1), 57- 63.
15. 15. Esener, E., 2020. Plastisite modellerinde pekleşme etkisinin sonlu elemanlar analizi ile tespiti. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, 11(1), 171-181.
16. 16. Gök, K., Gök, A., Kisioglu, Y., 2019. Computer aided finite element simulation of the developed driller system for bone drilling process in orthopedic surgery. Journal of Advanced Manufacturing Systems, 18(4), 583-594.
17. 17. Shaqura, M., Shamma, J.S., 2017. An automated quadcopter CAD based design and modeling platform using solidworks API and smart dynamic assembly. Proceedings of the 14th International Conference on Informatics in Control, Automation and Robotics, 122-131.
18. 18. Çayıroğlu, İ., 2024. Makine elamanları pres sıkı geçme. Ders Notları, Karabük Üniversitesi, Karabük.
19. 19. Temiz, V., 2024. Mil göbek bağlantıları. Makine Elemanları I. Ders Notları, İstanbul Teknik Üniversitesi.
20. 20. Pınarbaşı, A., 2019. Al 7075’in CNC frezelenmesinde işlem parametrelerinin yüzey pürüzlülüğüne ve kesme enerjisine etkisinin Taguchi yöntemine göre optimizasyonu. Yüksek Lisans Tezi, Tarsus Üniversitesi Mersin, 42.