Dişli Çeşitleri ve Kullanım Alanları

4 Şubat 2022 nevermore

Dişli, mekanik sistemlerde başka bir dişli parça veya makine bileşeni ile birbirine geçerek hareket ve gücü iletmek için kullanılan bir tür makine elemanıdır. Dişli çeşitleri, hareket yönünü değiştirmek, dönüş hızını ve tork değerini artırıp azaltmak için endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır.

Malzeme içeriği, dişli şekli, diş yapısı ve tasarımı, dişli çifti konfigürasyonu gibi tasarım özellikleri, dişli çeşitlerini sınıflandırmaya yardımcı olur. Bu dişlilerin her biri farklı davranışlar ve avantajlar sunar. Belirli bir hareket veya güç aktarımı uygulamasının gereksinimleri, kullanım için en uygun dişli türünü belirler. Bu araştırmamızda ise yaygın olarak kullanılan dişli çeşitleri ve hangi durumlarda hangi dişli tipinin kullanılması gerektiğine dair örnekler sunulmuştur.

İçindekiler

Düz Dişli

Kullanılan en yaygın dişli türü olan düz dişliler, dairesel bir dişli gövdesi üzerinde dişli miline paralel olarak kesilmiş veya yerleştirilmiş düz dişlerle yapılmıştır. Eşleştirilmiş çiftlerde bu dişliler, hareketi ve gücü iletmek için paralel eksen konfigürasyonunu kullanır. Uygulamaya bağlı olarak, başka bir düz dişli, bir iç dişli veya bir dişli kremayer (kremayer-pinyon dişli) ile eşleştirilebilirler.

Diş tasarımının basitliği, yüksek derece hassasiyetin yanı sıra kolay üretilebilirlik imkanı sağlar. Dişli miline paralel itme kuvveti oluşturmayan düz dişliler ayrıca yüksek hız, yüksek yük taşıma ve yüksek verimlilik oranı gibi özelliklere sahiptir. Dişlilerin maruz kaldığı yük miktarı ve yüksek hızdaki uygulamalar sırasında üretilen gürültü ise düz dişlilerin dezavantajları arasındadır.

dişli çeşitleri düz dişli — *Düz dişli çalışma şekli*

Bir uygulamada gerekli hız ve yük miktarını sağlamak için çok sayıda düz dişli kullanılır. Buna göre düz dişliler saatler, pompalar, sulama sistemleri, enerji santrali makineleri, malzeme taşıma ekipmanları, çamaşır yıkama ve kurutma makineleri ve otomotiv gibi çeşitli mekanik uygulamalarda kullanılmaktadır.

Helisel Dişli Çeşitleri

Helisel dişli çeşitleri düz dişlilere benzer şekilde, eşleşen dişli çiftleri ile paralel eksen konfigürasyonunu kullanır. Düzgün hizalanırsa paralel olmayan, kesişmeyen milleri sürmek için de kullanılabilirler. Düz dişlilerden farklı olarak silindirik dişli gövdesi etrafında, dişli yüzeyini açılı olarak dönen dişlerden oluşur. Helisel dişli çeşitleri, sağ ve sol açılı dişlerle üretilmektedir. Ek olarak her dişli çifti, aynı helis açısına sahip bir sağ ve sol dişliden oluşur.

Helisel dişlerin açılı tasarımı düz dişlilerle kıyaslandığında, dişli çiftleri arasındaki irtibatlanmanın daha farklı olmasını sağlar. Doğru şekilde eşleşen helisel dişliler birbiriyle temas ettiğinde, tüm dişi bir kerede kavramak yerine, karşılık gelen dişler arasındaki temas seviyesi kademeli olarak artar. Bu kademeli bağlantı, dişlere daha az darbe yüklemesi, daha yumuşak ve sessiz çalışma imkanı sağlar. Fakat bu tür dişliler, daha fazla yük kapasitesine sahip olmasına rağmen düz dişlilerden daha az verimlilikle çalışır.

dişli çeşitleri helisel dişli — *Helisel dişli çiftinin çalışma şekli*

Helisel dişli tasarımının kompleks olması aynı zamanda üretimini de zor kılar. Tek helisel dişlilerdeki diş tasarımı eksenel baskı oluşturur. Bu nedenle tek helisel dişlilerin kullanıldığı herhangi bir uygulamada baskı yataklarının kullanılması gerekir. Bu zorunluluk, helisel dişlilerin toplam maliyetini daha da artırır. Helisel dişliler aynı zamanda yüksek hızları ve yüksek yükleri de taşır. Dolayısıyla pompalar ve jeneratörler gibi düz dişlilerin kullanıldığı benzer tip uygulamalar için uygundurlar. Düz dişlilere göre daha yumuşak ve daha sessiz çalışmaları sebebiyle transmisyon sistemleri için de kullanılabilmektedir.

Tek ve Çift Helisel Dişli Çeşitleri Tasarımı

Tek helisel dişliler, dişli gövdesinin çevresine kesilmiş veya yerleştirilmiş tek sıra açılı dişlerden oluşur. Çift helisel dişliler ise aynı eksendeki iki helis dişlinin bütün olarak imal edilmesinden oluşur. Bu dişlilerden birisi sağ helis, diğeri sol helis olarak üretilir. Çift helisel dişlinin avantajı, daha fazla mukavemet ve dayanıma sahip olması ve eksenel yük üretimini ortadan kaldırmasıdır.

*Bir otomobil üreticisi olan Citroen’in logosunun tasarımında balıksırtı dişliden ilham alınmıştır.*

Dişli çeşitleri balıksırtı — *Çift helisel dişlinin bir uygulaması olan balıksırtı dişlilerin çalışma şekli*

Konik Dişli Çeşitleri

Konik dişliler, konik yüzey boyunca konumlandırılan dişlere sahip koni biçimli dişlilerdir. Bu dişliler, dönme ekseninde değişiklik gerektiren uygulamalarda kesişen miller arasında hareket ve güç iletme gibi görevlere sahiptir. Tipik olarak, 90 derecelik açıya sahip şaft konfigürasyonlarında konik dişlilere rastlarız. Ancak daha küçük veya daha büyük açılara sahip konfigürasyonlar da vardır.

Esas olarak diş tasarımına göre farklılık gösteren çeşitli tipte konik dişliler mevcuttur. Bunlardan en yaygın olanları düz ve spiral konik dişli tipleridir. Pompalar, enerji santrali makineleri, malzeme taşıma ekipmanları, uçaklar, demiryolları ve trenler gibi kullanım alanları mevcuttur.

Düz Konik Dişli

Sadeliği ve dolayısıyla imalat kolaylığı nedeniyle konik dişliler içinde en yaygın kullanılanıdır. Uygun şekilde eşleşen düz konik dişliler birbiriyle temas ettiğinde, dişler kademeli olarak değil, aynı anda birbirine geçecek şekilde tasarlanmıştır. Dolayısıyla bu geçiş gürültü seviyesini ve dişlerin maruz kaldığı yük miktarını artırır. Ayrıca dayanıklılıklarını ve kullanım ömürlerini de azaltır.

Spiral Konik Dişli

Spiral konik dişliler düz konik dişliye göre daha kademeli diş kavramasına sahiptir. Bu kademeli kavrama, birbiriyle temas sağlayan dişlerin açılı ve kavisli olmasıyla elde edilmektedir. Bu tasarım, özellikle yüksek açısal hızlarda oluşan titreşimi ve gürültüyü büyük ölçüde azaltır. Helisel dişliler gibi, spiral konik dişliler de sağ ve sol açılı dişlerle üretilir. Bu dişlilerin imalatı daha karmaşık ve zordur. Dolayısıyla daha pahalıdır. Ancak çalışma sırasında düz konik dişlilere göre daha fazla güç, daha yumuşak çalışma ve daha düşük gürültü seviyeleri sunar.

Gönye Dişli

Gönye dişliler, eşleştirildiklerinde 1:1 dişli oranına sahip olan konik dişlilerdir. Bu dişli oranı, aynı sayıda dişe sahip iki gönye dişlinin eşleştirilmesinin bir sonucudur. Bu tip konik dişliler, hızın sabit kaldığı yalnızca dönüş ekseninde değişiklik gerektiren uygulamalarda kullanılır.

Hipoid Dişli

Başlangıçta otomobil endüstrisi için geliştirilen hipoid dişliler, daha önce bahsedilen tiplerin aksine, paralel olmayan, kesişmeyen eksen konfigürasyonlarında yer alır. Hipoid dişliler, sarmal konik dişliler gibi kavisli ve açılı dişlere sahiptir. Bu durum dişlilerin üretimini zorlaştırırken dayanımlarını da yükseltir. Bu dişlileri sarmal konik dişlilerle sonsuz dişli mekanizması arasındaki bir geçiş olarak düşünebiliriz. Yüksek torkların önemli olduğu kamyon diferansiyellerinde yaygın olarak mevcuttur.

Sonsuz Vida Dişli

Bu dişliler birbirine 90 derece yönlendirilen, paralel olmayan, kesişmeyen şaftlara sahip bir sonsuz vida ve bir dişliden meydana gelir. Sonsuz vida, V-tipi dişli bir vidaya benzer. Fakat karşılık geldiği dişli kısmı ise düz dişliye benzer. Sonsuz vida kısmı tipik olarak sonsuz vida dişlisini süren tahrik bileşenidir.

Sonsuz vidanın ve dişlinin birbirine geçmesi, kayma ve yuvarlanma eylemlerinin bir karışımıdır. Ancak yüksek indirgeme oranlarında kayma teması baskındır. Bu kayma hareketi, sonsuz dişlilerin verimliliğini %30 ile %50 arasında sınırlayan sürtünme ve ısıya neden olur. Sürtünmeyi (ve dolayısıyla ısıyı) en aza indirmek için sonsuz vida ve dişli, farklı metallerden yapılır. Örneğin vida sertleştirilmiş çelikten ve dişli de bronz veya alüminyumdan yapılabilir.

Kayar kontak verimi düşürse sistemin daha sessiz çalışması sağlanır. Bu durum sonsuz dişlileri asansör gibi gürültünün minimuma indirilmesi gereken yerlerde kullanıma uygun hale getirir. Ek olarak dişli için daha yumuşak bir malzeme kullanılması, ağır ekipman kullanımında meydana gelen şok yüklerini emebilme yeteneği kazandırır.

Sonsuz dişliler yüksek redüksiyon oranları ve buna bağlı olarak yüksek tork artışı sağlama yeteneklerine sahiptir. Düşük ve orta hızlı uygulamalarda hız düşürücü olarak da kullanılabilirler. Ayrıca, küçültme oranları yalnızca diş sayısına bağlı olduğundan diğer dişli türlerinden daha kompakttırlar. Asansörler, enstrümanlar, malzeme taşıma ekipmanları ve otomobiller (direksiyon sistemleri) sonsuz dişlilerin kullanım alanlarıdır.

Kremayer Dişli

Kremayer dişli, dişli çubuğu ve pinyon dişliden oluşur. Dönme hareketini doğrusal harekete veya doğrusal hareketi dönme hareketine çevirebilir. Basit tasarım, düşük üretim maliyeti ve yüksek yük taşıma kapasitesi gibi avantajları bulunmaktadır. Dezavantajlarına gelecek olursak hareket dişli kremayerinin uzunluğu ile sınırlandırıldığından, aktarım tek yönde sonsuza kadar devam edemez. Ayrıca kremayer ve pinyon dişlileri arasındaki dişli boşluğu çok fazladır. Bunun sonucunda dişler önemli miktarda sürtünme ve strese maruz kalır. Otomobillerdeki direksiyon sistemleri, trenler, malzeme taşıma ekipmanları, cnc tezgahlar, tartılar, robotik sistemler kullanım alanlarıdır.