Transmisyon zincirleri yan plakalarında elasto-plastik gerilme analizi

Abstract

ÖZET Transmisyon zincirleri, çeşitli endüstri dallarında güç ve hareket aktarımında yaygın olarak kullanılan makina elemanlarındandır. Genelde çelik malzemelerden imal edilmekle beraber, mukavemet/ağırlık oranının yüksek, korozyona dayanımının iyi olması ve ekonomik olmasından dolayı gıda ve uçak sanayiinde kullanılan transmisyon zincirlerinde kompozit malzemelerden kullanımı sü rekli artmaktadır. Kompozit malzemelerden transmisyon zincirlerinin imal edilmesi ve değişik takviye durumlarında gerilme dağılımlarının incelenmesi önemli bir konudur. Bu çalışmada Grafit-Epoksi, Glass-Epoksi ve Kevlar- Epoksi'den yapılmış transmisyon zincirlerinde değişik takviye durumları için gerilme analizi yapılmıştır. Şekillendirme esnasında çelik malzemeler elastoplastik davranış gösterir. Plastik şekil değiştirmeden dolayı makina parçalarında artık gerilmeler oluşur. Bu artık gerilmelerin makina elemanının mukavemetini artırıcı yönde olması önemli bir konudur. Bu avantajı sağlayacak şekilde üretim metotlarının geliştirilmesi ile daha ucuz ve daha dayanıklı üretim yapılabilir. Bu çalışmanın ikinci kısmında Ç1060 çeliğinden imal edilmiş iki inç adımlı transmisyon zincirleri yan plakalarında elastik gerilme analizi yapılmış ayrıca üretim yön temine uygun olarak pim deliğinden etki eden iç basınç durumunda oluşan artık gerilmeler hesaplanmıştır. Transmisyon zincirleri yan plakalarında elasto-plastik gerilme analizi yapmak için çözüm yöntemi olarak, nümerik analiz metotlarından `Sonlu Elemanlar Metodu` kullanılmıştır. Sonlu eleman tipi olarak kesiti eğri kenarlı dörtgen izoparametrik elemanlar ve interpolasyon fonksiyonu olarak da yüksek merte beden Lagrenge polinomları seçilmiştir. Eleman direngenlik matrisi ile kuvvet vektörünün bulunmasında nümerik in tegral metodu olarak Gauss Metodu kullanılmıştır. Yer değiştirmelerin bulun ması sırasında ise lineer denklem sistemleri Gauss Eliminasyon Metodu kullanılarak çözülmüştür. Elasto-plastik gerilme analizinde eşdeğer gerilmeler esas alınarak, analiz, başlangıç gerilmesi metodu ile yapılmıştır. Geliştirilen bilgisayar programları ile bulunan elastik gerilme analizi sonuçla rı, fotoelastik ve strain-gage ölçümleri ile karşılaşmamıştır. Nümerik ve deneysel çalışmaların uyum içinde olduğu görülmektedir. I

ABSTRACT Transmission roller chains are the machine elements used in various areas for transmission of power and motion. Although the transmission chains are usually made of steel, the use of composite materials is increasing in food and aerospace industries because of their good specific properties such as the low strength /weight ratio, and their high corrosion resistances. The use of composite materials for the production of the link plates under several reinforcement conditions, and the investigation of the stress distribution over the plates are still different and important subjects. In this work, the stress analysis of transmission chains made of graphite-epoxy, glass-epoxy and kevlar-epoxy are made under various reinforcement conditions. Steels show elasto-plastic behavior during formation. The plastic deformation causes residual stresses in machine components. An important subject is to have these residual stresses in a way to increase the strength of a machine element. In this work, elastic stress analysis has been done on the transmission roller chain link plate made up of Ç1060 steel with two inch steps, and the pressure acting on the pin hole have also been calculated. The internal pressure was appropriate to that which occured during production. Amongst the numerical analysis methods, the `finite element method` is used for the elasto-plastic stress analysis of the transmission roller chain link plates. Here for the finite element type, curved quadrilateral isoparametric elements, and for the interpolation functions high degree Lagrange polinomials are selected. To evaluate the element stiffness matrix, and the force vector Gauss'es method is used as the numerical integration method. In order to find out the displacements the Gauss elimination method is used. The elasto-plastic stress analysis has been performed using initial stress method under the consideration of equivalent stresses. The results obtained by the computer programs, developed in this work> are compared with the experimental ones obtained by the photoelastic methods, and by the straingauge measurements, and it is shown that the results are in agreement. II