Sistemde Kullanılacak Motorun Belirlenmesi

1. GENEL BĠLGĠLER

2.2 Ağaç Budama Makinasının Hareket Aksamının Ġmalatı ve Gerekli Çizimlerinin Revize

2.2.3 Sistemde Kullanılacak Motorun Belirlenmesi

2.2.3 Sistemde Kullanılacak Motorun Belirlenmesi

Ağaç Budama Makinasının ağaç üzerinde istenilen konuma hareketini sorunsuz bir Ģekilde gerçekleĢmesini sağlayacak motorlar ağırlık kaldırma testi sonucunda belirlenecektir. Söz konusu testte ipin bir ucuna toplamı 5 kg olan metal kütleler diğer ucu ise motor miline sarılarak sabitlenmiĢtir.

ġekil 9. Ağırlık kaldırma testinin serbest cisim diyagramı

Motorun çalıĢma esnasında ağırlığın yukarı yönde hareket etmesi için test motorunun döndürme momenti kütlenin mil merkezinde oluĢturduğu momentten büyük olmalıdır.

Sistem prototipi için Tablo 6’da teknik özellikleri verilen motorun baĢarı ile tamamlanmıĢ testinin aĢamaları ġekil 10’da görülmektedir.

Tablo 6. Motor teknik özellik kataloğu

ÇalıĢma Voltajı 12V

Hız 90rpm

BoĢta Çektiği Akım 130mA

Zorlanma Akımı 2.4A

Güç 28W

Motor Çapı 36mm

Redüktör Çapı 42mm

Mil Çapı 7mm Alttan D tipi

Mil Uzunluğu 17mm

Uçtan Uca Uzunluk 86mm

Ağırlık 245gr

ġekil 10. Sistemde kullanılacak motorun ağırlık kaldırma testi

24 2.2.4. Teker Desteğinin Çizimleri ve Ġmalatı

Mekanizmada hareket aksamlarının hepsi ġekil 7’de görüldüğü üzere teker desteğine monte edilmiĢtir. Bu nedenle teker desteğinin imalatı, sistemin güvenliği ve çalıĢma kararlılığı bakımından büyük bir önem taĢımaktadır.

Teker desteğinin malzemesi, yay milinde eğilme gerilmesi oluĢturmayacak kadar hafif ve sistemin çalıĢması sırasında kendisine monte edilmiĢ bileĢenlerin iĢlevlerini sağlıklı bir Ģekilde yerine getirecek alaĢımlı çelik seçilmiĢtir.

Teker desteğinin ölçülendirmesi ve imalat resimleri Bölüm 2.2 ve 2.3’te kararlaĢtırılmıĢ prensiplere ve ölçülere göre düzenlenmiĢtir.

Çelik alaĢımdan imal edilen 350x300x5 mm’lik saçtan ekte verilen teknik resme göre, her bir tekerin teker desteği kesilir. Daha sonra kesilmiĢ olan saçlar, iki ucundan 90°

bükülerek temel formu verilir ve temel form üzerinde teker ve yay millerinin yataklanacak olduğu delikler CNC torna ile açılır.

2.2.5 Sistemde Kullanılacak Olan Yayların Belirlenmesi

2.2.5.1 Tekerlek Baskı Yaylarının Belirlenmesi

Ağaç Budama Makinasının, budama iĢlemi sırasında statik denge durumunda olması zorunludur. Statik denge, ağaç gövdesindeki bir kesit üzerinde yer alan baskı yayları ile sıkıĢtırılmıĢ tekerlekler yardımıyla sağlanmaktadır. Baskı yayları karakteristikleri gereği belirli bir uzama veya sıkıĢtırma aralığında çalıĢabilmektedir. Bu nedenle sistemin çalıĢma aralığının ve mekanizmada kullanılacak olan baskı yaylarının belirlenmesi gerekmektedir.

Test ağacında yapılan ölçümler sonucunda mekanizmanın çalıĢabileceği minimum çap değeri 100,04 milimetre olarak belirlenmiĢtir.

Ağaç morfolojisine göre gövdenin kesit alanının yerden yükseldikçe azalması söz konusudur.100,04 mm gövde çapındaki kesit, zeminden itibaren sistemin çalıĢabileceği maksimum yüksekliktir (h=900 mm). Bu kesitte baskı yayları, sistemin statik denge konumunu koruyabilmesi için gerekli sıkıĢtırma ve sürtünme kuvvetini sağlamalıdır. Statik durumda her tekerin, emniyet tedbiri olarak, taĢıyabileceği ağırlığın iki kat fazlasını taĢımasına karar verilmiĢtir.

ġekil 11. Ø100,04 mm için serbest cisim diyagramı

∑

Yukarıdaki denklemlerde ∆xmin yayların maksimum yükseklikte sıkıĢma miktarını, X₀ yayın serbest boyunu, X₉₀₀ise sistemin maksimum çalıĢma yüksekliğindeki (h=900 mm) yayın boyunu sembolize etmektedir.

Sistem ağaç üzerindeki hareketini gerçekleĢtirdiği sırada ağacın çapı 1 mm değiĢirken, altıgen kafesin üzerinde 120 derecelik açısal farkla konumlanmıĢ yaylar 0,5 mm Ģekil değiĢtirir. Bu nedenle ∆xmin ifadesi yayların boy farkının yarısına eĢittir.

Statik hesapların sonucunda sistem prototipinin yaylarının seçiminde iki ayrı kriter ortaya çıkmıĢtır. Bunlar:

1.Sistemin maksimum yükseklikte (h=900 mm) statiğini korumak için k.∆xmin >

70,07 N Ģartını sağlayabilecek Ģekilde k yay katsayısına sahip olmak ve ∆xmin mesafesi kadar sıkıĢabilmek,

2.Sistem maksimum yükseklikten yer seviyesine kadar ∆xmax mesafesi kadar sıkıĢtırıldığında elastik deformasyona uğramamak.

Ġkinci koĢulda belirtilmiĢ olan ∆xmax mesafesi, sistemdeki yayların ∆xmin sıkıĢmasına ilaveten prototipin maksimum yükseklikten yer seviyesine iniĢi esnasındaki yayların sıkıĢma miktarını da içermektedir. 1 denklemi düzenlenip test ağacının maksimum çap değiĢimine göre yayların Ģekil değiĢtirme miktarı ilave edilerek 2 denklemi türetilmiĢtir.

Sistem prototipinde belirlenmiĢ kriterler doğrultusunda CoilSpringDirect firmasının Code-170 yayının kullanılması uygun bulunmuĢtur.

ġekil 12. CoilSpringDirect firmasına ait Code-170 yayının geometrik ve mekanik özellikleri

ġekil 12’de özellikleri verilen yay için gerekli denklemler hesaplanırsa (1 ve 2 numaralı denklemler), iki koĢulu da sağladığı gözlemlenir.

 1 numaralı denklem için;

2.2.5.2. Sönümleyici ve Destek Yaylarının Belirlenmesi

Ağaç Budama Makinası, dal budama iĢlemi sırasında çok yönlü kuvvetlere maruz kalabilir. Bu kuvvetlerin sebep olduğu titreĢimlerin sistem bileĢenleri üzerindeki etkisini ortadan kaldırmak için titreĢim sönümleme özelliğine sahip makina elemanlarının mekanizma üzerinde kullanılması zorunludur. Ayrıca söz konusu makina elemanının, altıgen kafes yapısının katları arasında destek görevini mükemmel Ģekilde yerine getirmesi de gerekmektedir.

Söz konusu iĢlevleri, hidrolikler veya konstrüksiyona uyumlu olacak Ģekilde özel imal edilmiĢ damperler yerine getirebilir. Ancak sistem maliyetinin yanı sıra sistemin ağırlık artıĢı büyük bir sorun teĢkil etmektedir. Bu sebepten dolayı altıgen kafes yapısının katları arasındaki yayların, tasarım amaç ve ilkelerine uyumlu olacak Ģekilde tercih edilmesi gerekir.

Sistem prototipinde belirlenmiĢ kriterler doğrultusunda CoilSpringDirect firmasının Code-185 yayının kullanılması uygun bulunmuĢtur.

ġekil 13. CoilSpringDirect firmasının ait Code-185 yayının geometrik ve mekanik özellikleri

2.2.6. Sistemin Kritik BileĢenlerinin Ġmalat Çizimlerinin OluĢturulması

Sistem prototipinin testlerin yapılacak olduğu ağaca göre imalatının sorunsuz bir Ģekilde gerçekleĢmesi için test ağacının detaylı ölçümleri yapılmıĢ ve daha sonrasında altıgen kafes ile test ağacının ortasında konumlandırılmıĢ hareket aksamlarının bazılarının imalatı veya tedariki gerçekleĢtirilmiĢtir.

Bu imalat ve tedarik sürecinin ardından mekanizmanın kritik alt bileĢenleri olan teker mili ve altıgen kafesin Bölüm 2.5.1’te hesaplanmıĢ olan kuvvetlere göre dayanım simülasyonlarının gerçekleĢtirilmesinden önce parçaların boyutlandırılması ve malzeme seçiminin yapılması gerekmektedir.

2.2.6.1. Altıgen Kafesin Ölçülendirilmesi ve Malzemesinin Belirlenmesi

Altıgen kafesin iç daire çapı, test ağacının gövde çapı ile altıgen kafes üzerinde 120 derecelik açısal farkla konumlanmıĢ olan üç hareket aksamından iki tanesinin uzunluklarının toplamına eĢittir. Hareket aksamına ait bileĢenlerin imalat ve tedarikinden sonra altıgen kafesin ölçülerinin belirlenmesi ve tasarlanması SolidWorks programında gerçekleĢtirilmiĢtir. ġekil 14’te görüldüğü üzere altıgen kafesin iç daire çapı 587,95 mm’dir. Buna bağlı olarak kafes kenarının iç uzunluğu 339,48 mm, dıĢ uzunluğu 385,67 mm olarak hesaplanmıĢtır.

ġekil 14. Altıgen kafesin imalat taslak resimleri ve ölçüleri

Ağaç Budama Makinası, ağaç gövdesinde tırmanma faaliyeti gerçekleĢtirerek yerçekimine karĢı iĢ yapmaktadır. Bu sebepten dolayı sistemin prototip ağırlığının uygun bir değerde olması gerekmektedir.

Tablo 1 ve Tablo 2’ de görüldüğü üzere aynı iç daire çapına sahip olan alüminyum kafes yapısının çelik kafes yapısından 2,7 kat daha hafif olduğu ortaya çıkmaktadır. Buna göre altıgen kafes malzemesinin imalat proseslerine uyumlu (kaynak, torna, vb.) alüminyum alaĢımlarından seçilmesi gerekmektedir.

Proje ekibi tarafından belirlenmiĢ olan kütle, maliyet ve imal usullerine uygunluk kriterleri doğrultusunda alüminyum alaĢımları için saha ve literatür araĢtırmaları gerçekleĢtirilmiĢtir. Yapılan araĢtırmalar neticesinde altıgen kafesin malzemesi için Aydınal Alüminyum firmasına ait 40x40x1.5 mm özel imalat profilleri seçilmiĢtir.

Firmanın malzeme mühendisleri tarafından profil malzemesinin Alüminyum-6060T4 serisi alaĢım olduğuna yönelik bilgi ve ithalatçı belgeleri proje ekibine iletilmiĢtir.

ġekil 15. Profil numunesinden bir kesit

ġekil 16. Profil kesitinin SolidWorks programında çizilmesi ve kesit ölçüleri

Tablo 2’de profil malzemesi Alüminyum-6060T4 serisi alaĢımın akma mukavemeti 60 MPa olarak belirtilmiĢtir. Kafes bileĢenlerinin birbirine alın alına kaynak edilebilmesi uygun elektrot veya TIG-MIG kaynakları ile mümkündür.

Tablo 7. Kafes malzemesinin fiziksel, mekanik ve kimyasal özellik tablosu

2.2.6.2. Yay Kuvvetlerinin Altıgen Kafes BileĢenlerindeki Etki Simülasyonları

Sistem prototipinde kullanılan yaylar, sıkıĢmaya maruz kaldıklarında etki-tepki kuvvet çifti oluĢtururlar. Bu kuvvetlerden birisi yayların tekerleklere uyguladığı sıkıĢtırma kuvveti iken diğeri ise yayların altıgen kafese yapmıĢ olduğu baskı kuvvetidir. Baskı kuvvetinin altıgen kafes bileĢenlerinde yapmıĢ olduğu etkilerin gözlenmesi için bilgisayar destekli statik analizinin yapılması gerekmektedir. Söz konusu analizler SolidWorks yardımıyla gerçekleĢtirilmiĢtir.

Statik etüdün gerçekleĢtiği koĢullar ve statik analizin sonuçları SolidWorks programının hazır rapor formatında düzenlenmiĢtir. Statik etüde dair kapsamlı veriler aĢağıdaki tablolarda verilmiĢtir.

Tablo 8. SolidWorks statik etüdünde tanımlanmıĢ olan model bilgisi

Model adı: Aydınal Alüminyum Profil Geçerli Konfigürasyon: Varsayılan

Katı Gövdeler

Belge Adı ve Referansı Şöyle Davran Hacimsel Özellikler Belge Yolu/Değiştirilme Tarihi

Tablo 9. SolidWorks statik etüdünde tanımlanmıĢ büyüklüklerin birimleri

Birim sistemi: SI (MKS)

Uzunluk/Yer Değiştirme mm

Sıcaklık Kelvin

Açısal hız Rad/sn

Basınç/Gerilim N/m²

Tablo 10. SolidWorks statik etüdünde tanımlanmıĢ malzeme bilgileri

Model Referansı Özellikler Bileşenler

Ad: 6060-O (SS) Model tipi: İzotropik Doğrusal

Elastik Analizi Varsayılan hata kriteri: Bilinmeyen

Akma mukavemeti: 6,20528e+07 N/m^2 Gerilme mukavemeti: 1,25e+08 N/m^2

Elastik modül: 6,9e+10 N/m^2 Poisson oranı: 0,33

Kütle yoğunluğu: 2.700 kg/m^3 Yırtılma modülü: 2,6e+10 N/m^2 Termal genleşme

Tablo 11. Altıgen kafes bileĢeninin maruz kaldığı yükler ve fikstürler

Fikstür adı Fikstür Resmi Fikstür Detayları

Sabitlenmiş-1

Objeler: 1 kenarlar, 2 yüzler Tip: Sabit Geometri

Sonuç Kuvvetleri

Bileşenler X Y Z Sonuç

Tepki kuvveti(N) 417,708 -0,457631 0,192031 417,709

Tepki Momenti(N.m) 0 0 0 0

Yük adı Resim Yükle Yük Detayları

Kuvvet-1

Objeler: 2 yüzler

Tip: Normal kuvvet uygula Değer: 208,88 N

Tablo 12. SolidWorks statik etüdünde altıgen kafes bileĢeninin mesh bilgileri

Mesh tipi Katı Mesh

Kullanılan Meshleyici: Standart

Otomatik Geçiş: Kapalı

Mesh Otomatik Döngülerini Ekle: Kapalı

Jakoben noktalar 4 Noktalar

Eleman Boyutu 4,25421 mm

Tolerans 0,21271 mm

Mesh Kalitesi Grafiği Yüksek

Toplam Düğüm 60854

Toplam Elemanlar 30729

Maksimum En Boy Oranı 14,083

En-Boy oranı < 3 olan elemanların % oranı 45,1 En-Boy oranı > 10 olan elemanların % oranı 0,00976 Şekli bozulmuş elemanların (Jakoben) % oranı 0

Mesh tamamlama süresi (sa;dk;sn): 00:00:09 Bilgisayar adı:

Tablo 13. SolidWorks statik etüdünün yer değiĢtirme ve gerilim analiz sonuçları

Ad Tip Min Maks.

Stres1 VON: von Mises Stresi 9,399e+04 N/m^2 Düğüm: 15496

5,374e+07 N/m^2 Düğüm: 59721

Aydınal Alüminyum Profil-Static 4-Stres-Stres1

Ad Tip Min Maks.

Yer değiştirme1 URES: Sonuç Yer Değiştirmesi 0,000e+00 mm Düğüm: 298

9,518e-02 mm Düğüm: 191

Ad Tip Min Maks.

Aydınal Alüminyum Profil-Static 4-Yer değiştirme-Yer değiştirme1

Ad Tip Min Maks.

Gerinim1 ESTRN: Eşdeğer Gerilme 7,714e-07 Eleman: 20645

3,790e-04 Eleman: 218

Aydınal Alüminyum Profil-Static 4-Gerinim-Gerinim1

Tablo 12’de verilen yer değiĢtirme ve gerilim analiz sonuçları proje ekibi tarafından değerlendirmeye tabi tutulmuĢ ve yay milinin yataklanacak olduğu deliklerin çevresinde Von-Mises Stresi ve eĢdeğer gerilmenin maksimum değerine ulaĢtığı gözlenmiĢtir. Yay milinin yataklanacak olduğu deliklerde açığa çıkan Von-Mises Stresinin ve eĢdeğer gerilmenin değerleri Tablo 2’de verilmiĢ olan maksimum akma mukavemetinin (60 MPa) altında kaldığı için söz konusu alaĢım profil kafes imalatına uygun bulunmuĢtur.

2.2.6.3 Teker Milinin Malzemesi ve Formunun Belirlenmesi

Teker milinin monte edileceği tekerleklerin ağaç gövdesi üzerinde genel düzlem hareketi için gerekli olan döndürme momentini elektrik motorundan sorunsuz bir Ģekilde iletmesi gerekir. Teker mili ve tekerlekler moment iletimi için birbirine sıkı geçme olacak Ģekilde monte edilse bile zaman içerisinde aĢınma gerçekleĢebilir. Söz konusu aĢınma mil-teker burcu arasındaki sıkı geçme montajını olumsuz etkileyebilir. Genel konstrüksiyon literatürü incelendiği zaman mil-göbek montajlarında aĢınmaya neden olabilecek bazı sebepler aĢağıda verilmiĢtir.

 Mil ve Yatak malzemelerinin sertlik değerlerinin birbirine yakın olmaması

Sistem prototipi için aĢınma kriterleri konstrüksiyonel açıdan incelendiğinde teker milinin burç ile sıkı geçme montajında eksenel kaçıklık oluĢmaması için mil ve burca hassas yüzey iĢleme yapılır. Metalürjik açıdan incelendiğinde mil malzemesinin Al 6061T6 serisi alaĢımdan imal edilmesi sertlik değerine bağlı aĢınmaların önüne geçer.

Teker milinin konstrüksiyonu ġekil SKT’de verilmiĢtir.

ġekil 17. Teker milinin konstrüksiyonu

2.2.6.4 Yay Kuvvetlerinin Teker Mili Üzerindeki Etkilerinin Simülasyonu

Sistem prototipinde kullanılan yaylar, sıkıĢmaya maruz kaldıklarında etki-tepki kuvvet çifti oluĢtururlar. Bu kuvvetlerden birisi yayların tekerleklere uyguladığı sıkıĢtırma kuvveti iken diğeri ise yayların altıgen kafese yapmıĢ olduğu baskı kuvvetidir. Bölüm 2.2.6.3’de bu etki-tepki çiftinin altıgen kafes bileĢenlerinde yapmıĢ olduğu etkilerin gözlenmiĢtir. Ancak sistem prototipi için bu kuvvet çiftinin Teker mili üzerindeki etkilerinin gözlenmesi ve bilgisayar destekli statik analizinin yapılması gerekmektedir. Söz konusu analizler SolidWorks yardımıyla gerçekleĢtirilmiĢtir.

Tablo 14. SolidWorks statik etüdünde tanımlanmıĢ olan model bilgisi

Model adı: Parça1 Geçerli Konfigürasyon: Varsayılan

Katı Gövdeler

Belge Adı ve Referansı Şöyle Davran Hacimsel Özellikler Belge Yolu/Değiştirilme Tarihi

Tablo 15. SolidWorks statik etüdünde tanımlanmıĢ büyüklüklerin birimleri

Birim sistemi: SI (MKS)

Uzunluk/Yer Değiştirme mm

Sıcaklık Kelvin

Açısal hız Rad/sn

Basınç/Gerilim N/m^2

Tablo 16. SolidWorks statik etüdünde tanımlanmıĢ malzeme bilgileri

Model Referansı Özellikler Bileşenler

Ad: 6061-T6 (SS) Model tipi: İzotropik Doğrusal

Elastik Analizi Varsayılan hata kriteri: Bilinmeyen

Akma mukavemeti: 2,75e+08 N/m^2 Gerilme mukavemeti: 3,1e+08 N/m^2

Elastik modül: 6,9e+10 N/m^2 Poisson oranı: 0,33

Kütle yoğunluğu: 2.700 kg/m^3 Yırtılma modülü: 2,6e+10 N/m^2 Termal genleşme

Tablo 17. Altıgen kafes bileĢeninin maruz kaldığı yükler ve fikstürler

Fikstür adı Fikstür Resmi Fikstür Detayları

Sabitlenmiş-1

Objeler: 2 yüzler Tip: Sabit Geometri

Sonuç Kuvvetleri

Bileşenler X Y Z Sonuç

Tepki kuvveti(N) 0,0646977 0,0127511 266,439 266,439

Tepki Momenti(N.m) 0 0 0 0

Yük adı Resim Yükle Yük Detayları

Kuvvet-1

Objeler: 1 yüzler

Tip: Normal kuvvet uygula Değer: 418 N

Tablo 18. SolidWorks statik etüdünde altıgen kafes bileĢeninin mesh bilgileri

Mesh tipi Katı Mesh

Kullanılan Meshleyici: Standart

Otomatik Geçiş: Kapalı

Mesh Otomatik Döngülerini Ekle: Kapalı

Jakoben noktalar 16 Noktalar

Eleman Boyutu 1,35119 mm

Tolerans 0,0675593 mm

Mesh Kalitesi Grafiği Yüksek

Toplam Düğüm 38921

Toplam Elemanlar 25612

Maksimum En Boy Oranı 20,534

En-Boy oranı < 3 olan elemanların % oranı 98,1 En-Boy oranı > 10 olan elemanların % oranı 0,804 Şekli bozulmuş elemanların (Jakoben) % oranı 0

Mesh tamamlama süresi (sa;dk;sn): 00:00:02 Bilgisayar adı:

Tablo 19. SolidWorks statik etüdünün yer değiĢtirme ve gerilim analiz sonuçları

Ad Tip Min Maks.

Stres1 VON: von Mises Stresi 1,224e+05 N/m^2 Düğüm: 35046

2,904e+08 N/m^2 Düğüm: 38293

Parça1-Teker Mili Statik Etüt-Stres-Stres1

Ad Tip Min Maks.

Yer değiştirme1 URES: Sonuç Yer Değiştirmesi 0,000e+00 mm Düğüm: 37

7,607e-02 mm Düğüm: 1319

Ad Tip Min Maks.

Parça1-Teker Mili Statik Etüt-Yer değiştirme-Yer değiştirme1

Ad Tip Min Maks.

Gerinim1 ESTRN: Eşdeğer Gerilme 2,086e-06 Eleman: 6673

1,944e-03 Eleman: 4850

Parça1-Teker Mili Statik Etüt-Gerinim-Gerinim1

Tablo 19’da verilen yer değiĢtirme ve gerilim analiz sonuçları proje ekibi tarafından değerlendirmeye tabi tutulmuĢ ve teker milinin yataklanacak olduğu burcun eksenel merkezinde Von-Mises Stresi ve eĢdeğer gerilmenin maksimum değerine ulaĢtığı gözlenmiĢtir. Teker milinin yataklanacak olduğu burçta açığa çıkan Von-Mises Stresinin ve eĢdeğer gerilmenin değerleri simülasyonda tepki kuvvetlerinin daha iyi gözlenebilmesi için imalat teknik resimlerinde olmayan yardımcı sanal konstrüksiyon yüzeylerinde maksimum değerine ulaĢmıĢtır. Söz konusu gerilme değeri verilmiĢ olan maksimum akma mukavemetinin (275 MPa) üstündedir. Ancak imalat bölgesinde söz konusu değerler akma mukavemetinin altında kaldığı için söz konusu alaĢım teker mili imalatına uygun bulunmuĢtur.

3. SĠSTEM PROTOTĠPĠNĠN ĠMALATI VE MONTAJI

3.1. Altıgen Kafesin Ġmalatı

Altıgen kafesin ölçüleri belirlenmeden önce, test ağacının detaylı ölçümleri yapılmıĢ ve test ağacının ortasında konumlandırılmıĢ hareket aksamlarının bazılarının imalatı veya tedariki gerçekleĢtirilmiĢtir. Söz konusu imalat ve tedarik süreçlerinin yanı sıra sistem bileĢenleri simülasyon ortamında çeĢitli kuvvetlere maruz bırakılarak bileĢenler statik etüde tabi tutulmuĢtur.

Bölüm 2.6.1’de bahsedildiği gibi altıgen kafesin ölçüleri ve malzemesi belirlendikten sonra Bölüm 2.6.2’de kapsamlı bir Ģekilde yay kuvvetlerinin, altıgen kafes bileĢenlerindeki etkilerinin simülasyonu anlatılmıĢtır. Bu ölçülendirme ve simülasyon süreçlerinin ardından imalat resimleri düzenlenmiĢ, imalat aĢamasına geçilmiĢtir.

Altıgen kafesin imalatında, altı metrelik Aydınal Alüminyum firmasına ait 40x40x1.5 mm özel imalat profilleri, teknik resimler doğrultusunda on iki eĢ bileĢene bölünmüĢtür. Altıgen kafesin iki katlı montajını yapmak için kafes bileĢenlerinin hepsinin tam ortasından delik açılmıĢtır. Sonra hareket aksamının bulunacağı altı tane bileĢene, yay millerinin konumlandırılacak olduğu delikler açılmıĢtır. Statik analizlerde de görüldüğü üzere yay milinin yataklanacak olduğu deliklerin çevresinde, Von-Mises Stresi ve eĢdeğer gerilmenin (ESTRN) maksimum değere ulaĢtığı gözlemlenmiĢtir. Gerilme etkilerini azaltmak için deliklere sıkı geçme ile burç takılmıĢtır. Daha sonra kafes bileĢenlerinden üç tanesi birbirlerine alın alına kaynak metodu ile kaynatılmıĢtır.

49 (a)

(b)

(c)

ġekil 18. Altıgen kafesin imalat resimleri

50 3.2. Teker ve Yay Millerinin Ġmalatı

3.2.1. Teker Millerinin Ġmalatı

Bölüm 2.2.6.3’de belirtildiği üzere teker milinin monte edileceği tekerleklerin ağaç gövdesi üzerinde genel düzlem hareketi için gerekli olan döndürme momentini elektrik motorundan sorunsuz bir Ģekilde iletmesi gerekir. Söz konusu mil moment iletimi esnasında eĢ zamanlı olarak etki-tepki kuvvet çiftine maruz kalmaktadır. Bu kuvvetlerin teker mili üzerindeki simülasyonları gerçekleĢtirilmiĢ ve Bölüm 2.2.6.4’te sonuç doğrultusunda söz konusu milin üretimine onay verilmiĢtir.

ġekil 19’da görülen ∅20mm Al6061T6 serisi mil torna tezgahında talaĢ kaldırma iĢlemine tabi tutulduktan sonra milin motor ile temas halinde olacak kesitine motor mili ile uyumlu olacak Ģeklide U kanalı freze tezgâhı ile açılmıĢtır. Tekerleğin genel düzlem hareketi sırasında mil üzerindeki eksenel konumunu koruyabilmesi için mil üzerinde fatura ve vida diĢleri CNC tezgahlarında iĢlenmiĢtir.

ġekil 19. Teker ve yay millerinin iĢlem öncesindeki hali

3.2.2. Yay Millerinin Ġmalatı

Makinanın, budama iĢleminde statik denge durumunda olması zorunludur. Bu esnada sistemin statik dengesi, ağaç gövdesi üzerinde yer alan baskı yayları ile sıkıĢtırılmıĢ

tekerlekler yardımıyla sağlanmaktadır. SıkıĢtırma sonucu oluĢan tepki kuvvetinin yüzeye ve kafes bileĢenine dik etki etmesi, sistemi kararlı çalıĢtırmaktadır.

Baskı yaylarının merkezinin, yüzeylere temas eden iki dairesel kesitin merkezleri ile aynı eksen çizgisinde olması ya da eksenel kaçıklığın en az olması gerekir. Genel konstrüksiyon örnekleri incelendiğinde, yayın iç daire çapına çok yakın değerlerde bir milin imal edilmesi ve imal edilen milin, yayın iç dairesinde konumlandırılarak sabitlemeye yönelik konstrüksiyon çözümleri uygulandığı görülmektedir.

ġekil 20. Makinanın hareket mekanizması

ġekil 20’de görülen hareket mekanizmasına ilave olarak, yay millerinin uçlarına vida diĢi açıldıktan sonra somun ile teker desteğine montaj edilmiĢtir. Sistemde yay mili için Alüminyum 6061T6 alaĢım kullanılmıĢtır. Söz konusu alaĢım, talaĢlı imalata uygunluğunun yanı sıra hafifliği ile de ön plana çıkmaktadır.

ġekil 19’da ilk hali verilmiĢ olan yay milleri, torna tezgahında sırasıyla talaĢ kaldırma ve diĢ açma proseslerinden geçmiĢtir. Ġmalat süresince toplam on sekiz tane yay mili imal edilmiĢtir. Bunların on iki tanesi hareket mekanizması için, geri kalan altı tanesi ise iki altıgen kafes arasındaki sönümleme ve destek mekanizmasında kullanılmıĢtır. ġekil 21’de yay millerinin iĢlem sonrasındaki hali görülmektedir.

ġekil 21. Yay millerinin imalatı öncesi ve sonrası

3.3 Hareket Mekanizmasının Montajı

Ağaç Budama Makinesinin ağaç gövdesi üzerindeki istenilen bir noktaya hareketinin sorunsuz bir Ģekilde gerçekleĢmesi için hareket mekanizmasının oldukça dayanıklı ve zorlu koĢullarda bile çalıĢması gerekir. Bu doğrultuda Bölüm 2’de belirtildiği gibi hareket mekanizmasına ait bileĢenler belirli kriterler eĢiğinde deney ve bilgisayar destekli analizlere tabi tutulmuĢtur. Yapılan test ve analiz sonucunda uygun görülen parçalar ile ġekil 22’de gösterilen hareket aksamının montajı oluĢturulmuĢtur.

ġekil 22. Hareket aksamının montajı

Sistem prototipinde motor montajı üst altıgen kafesteki üç tekerleğe uygulanacaktır.

Alt altıgen kafesteki üç tekerlek için motor ilavesiz hareket aksamı ise ileride yapılması muhtemel ilave motor montajına uygunluk açısından ġekil 23’deki gibi tasarlanmıĢtır.

Belgede T.C. KARADENĠZ TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ MAKĠNA MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ AĞAÇ BUDAMA MAKĠNASI ĠMALATI BĠTĠRME PROJESĠ (sayfa 22-0)