Mermer kesme disklerinin sonlu elemanlar yöntemi ile gerilme ve titreşim analizi

Abstract

Mermer kesme diski, kesme işlemi yaparken diş yüzeyleri teğetsel ve normal yönde etkileyen kuvvetlere maruz kalmaktadır. Bu kuvvetler mermerin sertlik özelliklerine bağlı olarak diski farklı şekillerde zorlayabilmektedir. Bunun sonucunda ortaya çıkan gerilmeler özellikle diş dibi bölgesinde yoğunlaşmakta ve çatlak gibi istenmeyen hasarlara neden olabilmektedir. Aym zamanda ani kuvvet değişimlerinde soket bölgelerinde çatlamalar ve kırılmalar meydana gelmektedir. Mermer kesme diskinin serbest titreşim durumundaki doğal frekans değerleri ve mod şekilleri bilinirse, diskin rezonans davranışları engellenmiş olur. Diskteki flanş çapının büyümesi doğal frekans değerlerinin büyümesine sebep olduğundan diski rezonanstan uzak tutmaktadır. Diskte sönümlü ve sönümsüz zorlanmış titreşim durumundaki deplasman değerleri hızın artmasıyla artış göstermektedir. Aynı zamanda sönümsüz titreşim durumunda çok büyük genlikler oluşmakta ve istenmeyen salınımlara sebep olabilmektedir. Bu çalışmada, diskte meydana gelen statik ve dinamik davranışlar incelenmiştir. Statik analizde, değişik talaş derinliklerinde kesme yapan diskin üzerine gelen normal ve teğetsel kuvvetlerin etkisi araştırılmıştır. Çeşitli kesme hızlan alınarak gerilme değişimleri ortaya konmuştur. Dinamik analizlerde ise, diskin serbest titreşim durumundaki doğal frekans değerleri ve mod şekilleri bulunmuştur. Aym zamanda diske gelen kuvvetler etkisinde harmonik çözüm (zorlanmış titreşim) durumu incelenmiştir. Bunun sonucunda diskte meydana gelen yer değiştirme ilişkileri incelenmiştir. Anahtar Kelimeler: Kesici Diskler, Gerilme Analizi, Titreşim, Modal Analiz, Sonlu Elemanlar Metodu.

Marble cutting discs are exposed to normal and tangential forces effect on the tooth faces during cutting processes. The forces exert the discs in different manner depending on the hardness of marble. Therefore, these forces cause the stress intensities at the tooth root area of the disc. Stress intensities at tooth root are an unexpected feature. The cracking and breaking occur at segment areas due to shock loading. If the natural frequency and mode shapes of the marble cutting discs are determined the disc can be prevented from resonance. Increasing of the flange diameter causes to increase the natural frequency values. The displacement values of the disc which are dependent on damped and undamped forced vibration cases increase when the velocity increases at the disc. Therefore undamped vibration state causes to constitute great amplitude and undesirable oscillations. In this study, static and dynamic behaviours of the cutting discs are investigated. The effect of normal and tangential forces on diferent chip thicknesses are investigated. Stress variations are determined for the different cutting speeds. In the dynamic analysis, natural frequency and mode shapes are determined in free vibration state of the disc. In addition, harmonic solution (forced vibration) case is carried out for the cutting forces effecting on the tooth face. Displacement values for the forced vibration cases on the tooth are investigated. Keywords: Cutting Discs, Stress Analysis, Vibration, Modal Anaysis, Finite Element Method