Dengeleme (Balance) Analizi

Dönen makine parçaları ve özellikle kompresörümüz gibi yüksek devirde çalışan parçalarda kalıntı dengesizlik olmaması büyük önem taşımaktadır ancak imalat sonrası kalıntı dengesizliklerin oluşması kaçınılmazdır. Bu dengesizlikler belirli standartlar ve belirli bir sınır dahilinde kabul edilebilirdir. Kompresörümüze için uygun standartlar ISO1940-1 belgesinden okunmuş ve Grade G2.5 seçilmiştir[6].

İmalat sonrası kabul edilebilir sınırın üzerinde dengesizlik oluşması halinde, bu dengesizlik alımalı ve balans yapılmalıdır. Impeller bağlantı yüzeyleri ve akış yüzeyleri etkilenmeyecek şekilde balans yapılabilmesi için impeller alt yüzeyi (alt segman basma yüzeyi hariç tutularak) üzerinde işlem yapılabilir. Balans için uygun bulunan yüzey aşağıdaki şekilde turuncu renkte belirtilmiştir.

26

Şekil 2.36. Balans için uygun bulunan yüzeyin görüntüsü

Kalıntı hesapları ve dengeleme işlemleri aşağıdaki formüllerden faydalanarak yapılmış olup, en son tablo haline dökülmüştür[5].

Et = (9550/N). G (2.17) Et = (9550

96000) . 2,5 = 0,2487

Burada Et[μ], toplam kabul edilebilir kütle eksantrikliğini, N[RPM], maksimum rotor hızını ve G[mm/s], dengeleme kalite derecesini ifade etmektedir[5].

U[gr. mm] = Et. M (2.18) Buradaki U ise, toplam kabul edilebilir (dengesizlik) değerini ve M ise Impeller'ın kütlesini (kg) ifade etmektedir.

U[gr. mm] = Et. M =(0,2487)(255,4626)

1000 = 0,0635336

Kabul edilebilir dengesizlik için ilgili hesaplar aşağıdaki formüllerle yapılmış ve şekildeki tabloya işlenmiştir. Alt segman basma yüzeyinden (8.51 mm yarıçap) başlayarak Hub ucuna

27

(48.7 mm yarıçap) kadar 10 farklı yarıçapta hesap yapılmış ve bu yarıçaplar dahilinde Kabul Edilebilir Maksimum Dengesizlik kütlesel olarak hesaplanmıştır[5].

U = mr (2.19) Tablo 2.3. Kabul Edilebilir Maksimum Dengesizlik Kütlesi hesap tablosu

U

m (gr) r (m) M (kg) Et (mikron) 0,50709198 0,012529 0,25546262 0,02487 0,38393494 0,016548 0,25546262 0,02487 0,30891016 0,020567 0,25546262 0,02487 0,25841354 0,024586 0,25546262 0,02487 0,22210646 0,028605 0,25546262 0,02487 0,19474483 0,032624 0,25546262 0,02487 0,17338524 0,036643 0,25546262 0,02487 0,15624798 0,040662 0,25546262 0,02487 0,14219367 0,044681 0,25546262 0,02487 0,13045904 0,048700 0,25546262 0,02487

m dengesizlik kütlesini ve r yarıçapı ifade etmektedir. Grafiği aşağıda verilmektedir.

Şekil 2.37. Yarıçapa bağlı izin verilen maksimum kalıntı miktarı grafiği

0,00000000

28 2.3.4.2. Montaj Edilebilirlik

Şaftın tam olarak malzemesi, hem delik içi hem şaft yüzey işleme kaliteleri gibi özellikler bilinmediği için tolerans tablolarından uygun bir geçme toleransı yorumlanarak seçilmiştir.

Bunun için; genellikle kalıcı monte edilecek parçalar için kullanılan, ancak çıkartılırken şafta veya parçaya zarar vermeyecek ve çoğunlukla rotor, dişli, şaft bağlantıları için tercih edilen bir sıkı geçme toleransı aranmıştır. Hem sıcak hem soğuk presleme ile yapılabilecek H7/s6 delik/mil toleransı parçamızın bağlantısı için uygun görülmüştür. Boyut hesaplamaları için yapılan tablo aşağıda verilmiştir[4].

Tablo 2.4. Seçilen geçme türünün tolerans tablosu Anma = 0.010 mm şeklinde bulunmuştur.

2.4.TEKNİK RESİM

Teknik resim bir sonraki sayfada verilmektedir.

29

30 2.5. CAD MODEL ve GEOMETRİ

Ağırlık hesaplamasında çizdiğimiz modelin hacmi ve Al2124 malzemesinin yoğunluğu olan 2780 kg/m³ (2.78 g/cm³) kullanılarak hesaplanmıştır ve 255.46262 gram olarak bulunmuştur.

Şekil 2.38. Siemens NX'de oluşturulan geometrinin hacim değer görüntüsü

Kompresörümüz; nikel veya titanyum alaşımları gibi işlenmesi zor bir malzemeden üretilmediği için uygun bir maksimum üç ağızlı freze takımı ile kolayca işlenebilir. Ancak alüminyum malzemelerde işlenen parçanın atması en sık yaşanan sorunlardandır, bu yüzden atmamasına dikkat edilmeli ve gerekirse bir fikstür yardımıyla desteklenmelidir. İmalat önerisi şu şekildedir:

Kompresör için öncelikle silindir şeklinde alınacak malzeme kütüğü tornaya düzgün bir şekilde bağlanmalıdır. Bağlama sırasında salgı kontrolü yapılmalı ve varsa salgısı alınmalıdır.

İlk olarak silindirin üst ve alt alınlarından düşük bir miktar talaş kaldırılmalı, daha sonra şaftın gireceği delik kaba tornalama ile boydan boya açılmalıdır. Bu işlemden sonra parça 5 eksenli torna (mill-turn) tezgahına alınmalı ve düzgün bir şekilde işleme yapılabilmesi için delik içine bir pens bağlantısı atılarak parçanın tezgahtaki rijitliği arttırılmalıdır.

Bu aşamada 5 eksenli tezgahta tornalama işlemi kaba paso uygulanarak shroud eğrisi ve impeller alt yüzey eğrisi çıkartılarak başlanmalıdır. Ardından yine kaba işlemeyle splitter ve

31

kanatların geometrisi ortaya çıkarılmalıdır. Daha sonra semi-finish ve finish işlemleri uygulanarak kanat geometrisi belirtilen toleranslar ölçüsünde işlenmelidir.

Kompresörün tasarlanan şekle en yakın çalışması için yüzey iyileştirme operasyonları gerekir. Bunun için uygun takım veya tezgah durumuna bağlı olarak; taşlama frezesi, robotic polish veya uygun (düşük) medya kullanılarak extrude hone işlemlerinden birisi uygulanabilir.

Parça işlenmesi sonrasında mutlaka tahribatsız muayeneye girmeli ve varsa çatlak/mikro-çatlak oluşumuna dikkat edilmelidir. Aksi takdirde impeller kırıma ve hatta infilak durumuna uğrayabilir.

32 KAYNAKÇA

[1]

http://www.wikizero.biz/index.php?q=aHR0cHM6Ly9lbi53aWtpcGVkaWEub3JnL3dpa2kvU1NUXyhN ZW50ZXLigJlzX1NoZWFyX1N0cmVzc19UcmFuc3BvcnQp

[2] https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/isentrop.html

[3] http://www.jmcampbell.com/tip-of-the-month/2015/07/how-to-estimate-compressor-efficiency/

[4] EK3

[5] http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.413.3966&rep=rep1&type=pdf [6] https://www.dcma.mil/Portals/31/Documents/NPP/Forms/ISO_1940-1.pdf

1

EK1- KOMPRESÖR HARİTASI VE TABLOLARI Tablo 1. Kompresör haritası için okunan değerler tablosu

%110 rpm mdot Pr efficiency

2

Şekil 1. Kompresör Haritası

1

EK2- TİTREŞİM ANALİZLERİNİN CAMPBELL DİYAGRAMLARI VE TABLOLAR

Şekil 1. Kanat için Campbell Diyagramı

2

Tablo 1. Kanat için yapılan titreşim analizindeki mode'lara göre rpm-Hz değerleri

Mode

3

Şekil 2. Disk için Campbell Diyagramı

4

Tablo 2. Disk için yapılan titreşim analizindeki mode'lara göre rpm-Hz değerleri

Mode

Whirl Direction

Mode Stability

Critical

Speed 0 rpm 6000 rpm 16000 rpm 26000 rpm 36000 rpm 46000 rpm 56000 rpm 66000 rpm 76000 rpm 86000 rpm 96000 rpm 106000 rpm 116000 rpm 1 FW STABLE 0, rpm 4935,3 Hz 4935,3 Hz 4934,9 Hz 4934,3 Hz 4933,4 Hz 4932,2 Hz 4930,7 Hz 4928,9 Hz 4926,7 Hz 4924,3 Hz 4921,5 Hz 4918,5 Hz 4915,1 Hz 2 FW STABLE 0, rpm 4984,8 Hz 4984,8 Hz 4984,8 Hz 4984,6 Hz 4984,4 Hz 4984,1 Hz 4983,8 Hz 4983,4 Hz 4983, Hz 4982,5 Hz 4982, Hz 4981,4 Hz 4980,8 Hz 3 BW STABLE 0, rpm 5021,2 Hz 5021,2 Hz 5021, Hz 5020,6 Hz 5020, Hz 5019,2 Hz 5018,3 Hz 5017,3 Hz 5016,2 Hz 5015, Hz 5013,7 Hz 5012,3 Hz 5010,9 Hz 4 BW STABLE 0, rpm 5027,8 Hz 5027,8 Hz 5027,7 Hz 5027,5 Hz 5027,3 Hz 5027, Hz 5026,8 Hz 5026,5 Hz 5026,3 Hz 5026, Hz 5025,8 Hz 5025,5 Hz 5025,2 Hz 5 FW STABLE 0, rpm 5032,9 Hz 5033, Hz 5033,1 Hz 5033,5 Hz 5033,9 Hz 5034,4 Hz 5034,9 Hz 5035,4 Hz 5035,9 Hz 5036,5 Hz 5037, Hz 5037,5 Hz 5037,9 Hz 6 FW STABLE 0, rpm 5052,1 Hz 5052,1 Hz 5052,2 Hz 5052,3 Hz 5052,5 Hz 5052,8 Hz 5053,1 Hz 5053,5 Hz 5053,9 Hz 5054,3 Hz 5054,8 Hz 5055,4 Hz 5055,9 Hz 7 FW STABLE 0, rpm 5099,7 Hz 5099,7 Hz 5099,7 Hz 5099,8 Hz 5099,8 Hz 5099,9 Hz 5099,9 Hz 5100, Hz 5100,1 Hz 5100,2 Hz 5100,4 Hz 5100,5 Hz 5100,7 Hz 8 BW STABLE 0, rpm 7119,7 Hz 7119,8 Hz 7120,3 Hz 7121,4 Hz 7122,9 Hz 7124,9 Hz 7127,4 Hz 7130,4 Hz 7133,9 Hz 7137,8 Hz 7142,2 Hz 7147,1 Hz 7152,5 Hz 9 BW STABLE 0, rpm 8271,6 Hz 8269,7 Hz 8264,6 Hz 8259,3 Hz 8254,1 Hz 8248,9 Hz 8243,8 Hz 8238,7 Hz 8233,7 Hz 8228,8 Hz 8223,9 Hz 8219,1 Hz 8214,3 Hz 10 FW STABLE 0, rpm 8275,3 Hz 8277,2 Hz 8282,5 Hz 8288, Hz 8293,6 Hz 8299,3 Hz 8305,1 Hz 8310,9 Hz 8316,8 Hz 8322,8 Hz 8328,8 Hz 8334,9 Hz 8341, Hz

1 EK3

Şekil 1. Tolerans ve geçme tablosu değerleri