Özel Tasarım Bir Bilyeli Değirmen Makinesine Ait Boyun Yataklarının Gerilme Analizi

Yıl 2020, Cilt: 3 Sayı: 1, 31 - 36, 30.06.2020

H. Kürşat Çelik , Çağatay Çetinkaya Fatih Ak Ozan Özmen

Öz

Bilyeli değirmen makineleri farklı form ve boyutlardaki cevherlere istenilen form ve boyutun kazandırılmasında kullanılan cevher işleme/öğütme makineleridir. Bu tip bilyeli değirmenler malzeme işleme/öğütme işlemleri sürecinde yüksek statik ve dinamik yükler altında çalışmaktadırlar. Özellikle makineye ait mesnet yatakları yüksek yüzey gerilmelerine maruz kalmaktadır. Bu tip gerilmeler mesnet yatak yüzeyleri üzerinde plastik deformasyon ve yüzey yorulma aşınması (pitting) hasarlarına yol açabilmektedir. Bu hasarlar makinenin ürün işleme aşamalarında istenmeyen aksamalara, ürün ve işleme zamanı kayıplarına sebep olabilmektedir. Bu çalışmada boyun yatakları hasar almış özel tasarım örnek bir bilyeli değirmen ele alınmış ve tanımlanan gerçek çalışma koşulları göz önünde bulundurularak yataklar üzerinde yapısal hasara neden olan gerilme dağılımları incelenmiştir. Çalışmada tanımlanan statik ve tekrarlı yüklenme koşulları altında yatakların yüzey gerilme dağılımları sonlu elemanlar analizi kullanılarak bilgisayar ortamında simüle edilmiştir. Statik yüklenmede simülasyon sonuçlarına göre incelenen yatak yüzeylerinde ortaya çıkan maksimum eşdeğer gerilme (von-Mises) değeri 88.906 MPa ve maksimum deformasyon değeri 0.132 mm olarak elde edilmiştir. Elde edilen gerilme değeri ile yatak malzemesinin akma mukavemet değeri (250 MPa) karşılaştırıldığında, ana hasar sebebinin statik durumda oluşan gerilmelerden kaynaklı olmayabileceği değerlendirilmiştir. Yataklar üzerine ön yüklemeli genel değişken tekrarlı yükleme kabulü yapılarak yapılan yorulma hasar analizi değerlendirmesinde ise yatakların emniyetli çalışma katsayısının düşük çıkması (0.913 ve 0.629), hasarın dinamik çalışma koşullarında yüzey yorulma aşınması kaynaklı olabileceğini göstermiştir. Teknik analiz çıktılarına ek olarak, bu çalışma, makine elemanlarında oluşan hasarın incelenmesinde bilgisayar destekli simülasyon teknolojilerinin kullanılması üzerine gelecek araştırmalara katkı sağlayacak bir çalışma olarak yapılandırılmıştır.

Anahtar Kelimeler

Bilyeli Değirmen, Boyun Yatakları Tasarımı, Hasar Analizi, Yüzey Yorulma Aşınması, Gerilme Analizi

Kaynakça

• Monov V., Sokolov B., Stoenchev S., 2012. Grinding in Ball Mills: Modelling and Process Control, Cybernetics and Information Technologies v12: 51-52
• ANSYS Documentation, 2019. Release notes: Resolved Issues and Limitations. Release 19.1. Canonsburg, PA: ANSYS Inc.
• ANSYS Documentation, 2019. Release notes: Meshing. Release 19.1. Canonsburg, PA: ANSYS Inc.
• Chaush, Y., 2008. ANSYS Workbench ile Yorulma Analizi, Bitirme Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü. Ulaşılabilir URL (15.05.2019): http://ansys.deu.edu.tr/wp-content/uploads/cmdm/348/1450272307_Yorulma-WB.pdf
• Budynas R.G., Nisbett, J.K., 2015. Shigley's Mechanical Engineering Design (McGraw-Hill Series in Mechanical Engineering - 10th Edition), McGraw-Hill publication, ISBN 10: 9780073398204, p,1105