Düz dişlilerde yorulma çatlağı ilerlemesinin ve dinamik davranışın incelenmesi
Investigation of fatigue crack growth and dynamic behavior in spur gears
- Tez No: 965573
- Danışmanlar: PROF. DR. NİZAMİ AKTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 126
Özet
Endüstriyel makinalardan otomotiv ve havacılık sektörüne kadar geniş bir alanda yaygın olarak kullanılan güç iletim bileşenlerinden biri olan dişli kutuları, uzun süreli kullanım, ağır çalışma koşulları, yüksek basınç ve yetersiz yağlama gibi nedenlerle çeşitli hasarlara maruz kalabilmektedir. Amerikan Dişli Üreticileri Derneği (AGMA)'ne göre bu hasarlar farklı çeşitlere ayrılmıştır. Bu hasar çeşitlerinin en tehlikelisinin, ani gelişmesi ve sistemde çeşitli kopma ve ayrılmalar sonucu makinanın tamamen işlevini yitirmesine yol açabilmesi sebebiyle dişli yorulması sonucu oluşan diş dibi kırılması olduğu düşünülmektedir. Dişlide oluşan diş dibi çatlağı, zamanla değişen kavrama rijitliğini (TVMS) doğrudan etkileyerek sistemin dinamik cevabında belirgin değişikliklere yol açar. TVMS, dişlinin dinamik davranışını doğrudan etkileyip titreşim tepkisini oluşturan ve bu sayede dişli arızalarını belirlemede etkili olan bir parametredir. Diş dibi çatlağının başlangıç lokasyonu, yük dağılımına, işleme izleri ve çizik gibi imalat sırasında oluşabilecek kusurlara bağlı olduğu için oluşması muhtemel bölge içinde farklı senaryolar kurgulanmıştır. Oluşan çatlağın etkisinin detaylı görülmesi ve olası erken teşhiste sistemin cevabını elde etmek için farklı çatlak uzunluklarına göre TVMS değerleri elde edilmiştir. Yapılan çalışma kapsamında TVMS, literatürde en sık kullanılan sonlu elemanlar yöntemi yardımıyla hesaplanmış ve hem yarı analitik tabanlı bir dişli tasarım ve analiz programıyla hem de test ile doğrulanmıştır. Daha sonrasında sistemin hareket denklemleri elde edilmiş ve 4. derece Runge-Kutta metodu kullanılarak MATLAB programında çözüm elde edilmiştir. Elde edilen titreşim cevabının daha detaylı yorumlanması için zaman ve frekans tanım bölgelerinde analiz yapılmıştır. Sistemin titreşim cevabı, zaman alanında farklı istatistiksel parametrelerin analizi; frekans alanında ise hızlı Fourier dönüşümü (FFT) kullanılarak incelenmiş ve elde edilen bulgular açıklanmıştır. Ayrıca, dişli sisteminin bir özdeğer problemine dönüştürülmesiyle elde edilen doğal frekanslar ve mod şekilleri aracılığıyla sistemin dinamik davranışı kapsamlı bir şekilde değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Gearboxes, as widely used power transmission components, are utilized across a broad range of applications, from industrial machinery to the automotive and aerospace sectors. Due to prolonged operation, harsh working conditions, high loads, and inadequate lubrication, gear systems are susceptible to various types of damage. According to the American Gear Manufacturers Association (AGMA), these damages are categorized into different types. Among them, tooth root breakage resulting from gear fatigue is considered the most critical, as it can develop suddenly and lead to complete machine failure due to breakage and separation within the system. Tooth root cracks directly affect the time-varying meshing stiffness (TVMS), leading to significant changes in the dynamic response of the system. TVMS is a parameter that directly influences the dynamic behavior of gears, generates vibration responses, and is therefore effective in identifying gear faults. Since the initiation location of the tooth root crack depends on factors such as load distribution, machining marks, and surface defects, various scenarios were constructed within the probable failure region. To observe the effect of the crack in detail and obtain the system's response for potential early fault detection, TVMS values were calculated for different crack lengths. In this study, TVMS was calculated using the finite element method, which is widely utilized in the literature, and was validated through both a semi-analytical gear design and analysis software and experimental testing. Subsequently, the equations of motion for the system were derived and solved in MATLAB using the fourth-order Runge-Kutta method. For a more comprehensive interpretation of the vibration response, analyses were conducted in both the time and frequency domains. In the time domain, various statistical parameters were examined, while in the frequency domain, the response was analyzed using the Fast Fourier Transform (FFT), and the resulting data were interpreted. Additionally, by formulating the gear system as an eigenvalue problem, the natural frequencies and mode shapes were obtained, and the system's dynamic behavior was thoroughly evaluated using these characteristics.
Benzer Tezler
- Östemperlenmiş küresel grafitli dökme demirden imal edilen düz dişlilerde yüzey yorulma hasarlarının analizi
Analysis of surface fatigue damages in spur gears made of austempered ductile iron
KUBİLAY ASLANTAŞ
Doktora
Türkçe
2003
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KÜRŞAD DÜNDAR
- Ulaştırma alanında kullanılan dişli çark mekanizmalarında diş dibi çatlak hasarının ve derecesinin tespiti için makine öğrenmesi esaslı güvenilir bir izleme yönteminin geliştirilmesi
Development of a reliable condition monitoring method based on machine learning for the detection of root crack and its degree in gear mechanisms used in transportation area
ONUR CAN KALAY
Doktora
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATİH KARPAT
- A parametric study on planetary gear dynamics
Gezegen dişli dinamiği üzerine parametrik bir çalışma
VEYSEL YALIN ÖZTÜRK
Doktora
İngilizce
2018
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN NEVZAT ÖZGÜVEN
DOÇ. DR. ENDER CİĞEROĞLU
- Yay takviyeli polietilen kremayer dişlinin mekanik özelliklerinin araştırılması
Spring reinforced polyethylene rack gears investigation of mechanical properties
BERKANT DİNDAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Makine MühendisliğiPamukkale ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HİLAL CAN
- Bending stress analysis and fatigue life estimation of involute spur gears by finite element method (fem)
Evolvent düz dişli çarklarda sonlu elemanlar metodunu kullanarak eğme gerilmesi analizi ve yorulma ömrü tahmini
ABUZER AÇIKGÖZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Makine MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ABDULLAH AKPOLAT