Malların sınıflandırılması. MAK 4023 Transport Tekniği

(1)

Malların sınıflandırılması

MAK 4023 – Transport Tekniği

(2)

Mallar

Taşınacak malların çeşidi ve fiziksel özellikleri kurulacak transport tesisinin konstrüktif özelliklerinin saptanmasında, yapısının

belirlenmesinde en önemli etkendir.

Bu nedenle, tesisin projelendirilmesinde ilk bilinmesi gereken veri taşınacak malın cinsidir.

(3)

Mallar

Malların miktarları ancak hal ve karakteristikleri ile birlikte gözönüne alınınca söz konusu olabilir.

Mallar hal olarak, Gazlar, Sıvılar, Yarı sıvılar ve Katılar olmak üzere dört kısma

ayrılırlar.

(4)

Taşınacak mallar

(5)

Münferit mallar

Parça sayısı bilinen münferit yükler, yani parça mallardır. Bunlar küçük ve büyük kütleler halinde, şekil ve ölçü yönünden birbirlerinden

oldukça farklı olabilirler. Parça sayıları genel olarak oldukça azdır. Genel olarak bunlar kaldırma makinaları veya zemin üstü taşıyıcıları tarafından münferit olarak kaldırılır ve taşınır.

(6)

Malzemelerin sınıflandırılması

(7)

Malların sınıflarındırılması

Mallar hal olarak, Gazlar,

Sıvılar,

Yarı sıvılar

Katılar olmak üzere dört kısma ayrılırlar.

Kullanılacak kaldırma makinalarının seçiminde etki eden katı mallar;

parça veya birim mal ve dökme mal olarak iki gruba ayrılır.

(8)

Birim (parça) mallar

Parça veya birim mallar, ağırlıkları ve boyutları nedeniyle sayı ile tanımlanabilen mallardır.

Parça ve birim mallar, (vinç, kren gibi) “kesikli” çalışan kaldırma

makinalarıyla veya (konveyör gibi) “sürekli” çalışan taşıma makinalarıyla da taşınabilirler.

(9)

Birim (parça) mallar

Parça malların depolanmasında, paletler, raflar, modüler çekmeceler, kutular, konteynerlar, açık alanda istifleme, mobil raflar v.b.;

taşınmasında ise forkliftler, özel araçlar, konveyörler, mobil raflar, krenler, palangalar, v.b. kullanılır.

(10)

Dökme mallar

Örneğin, maden cevheri, kömür, kum, çimento gibi dökülebilen mallara dökme mallar denir. Dökme mallar birim mallar haline getirilebilir.

Dökme mallar taneli veya pudra şeklinde (toz halindeki) mallardır.

(11)

Dökme mallar

Dökme mallar hacimsel ve belli bir şekil verilmemiş, paketlenmemiş

olarak taşınan ve depolanan mallardır. Bunlar belli bir şekli olmayan irili- ufaklı parçalardan oluştuğu gibi, sıvı hallerde de bulunabilirler fakat

sıvılar genellikle şişeleme, depolama, ambalajlama veya tüplere

doldurmak suretiyle kullandıkları için parça mal kategorisine de girerler.

(12)

Dökme mallar

demir cevher Maden cevheri Kömür Kum

Çimento Gübre Tuz Dolomit

(13)

Dökme mallar

Dökme malların depolanmasında çeşitli kaplar, silolar, depolar, yığma alanları; taşınmasında ise konveyörler, besleyiciler (feeder), akışı

sağlayacak, boru hatları, kepçeler, kamyonlar, transmikserler, v.b.

kullanılır.

(14)

Dökme malların özellikleri

Dökme malların sahip oldukları mekanik ve fiziksel özellikler transport makinalarının seçiminde önemli rol oynar. Bu özellikler şunlardır:

a) Parça boyutu

b) Dökme malın yığın yoğunluğu c) Dökme mal şev açısı

d) Sürtünme katsayısı

e) Dökme malın aşındırma etkisi f) Dökme malın diğer nitelikleri

(15)

Parça boyutu

Dökme mal yığınından alınmış (belirli kütlelerdeki) parçacıkların boyut ortalamasına parça boyutu denir. Parçaların boyutu, çizgisel olarak

milimetre birimi ile belirlenir . En büyük a köşegen uzunluğu parçanın boyutunu verir.

(16)

Parça boyutu

İçindeki en büyük parçacık boyutunun, en küçük parçacı boyutuna göre oranı ile

𝑎

^′

= 𝑎

_𝑚𝑎𝑥

+ 𝑎

_𝑚𝑖𝑛

2 𝑎

_𝑚𝑎𝑥

𝑎

_𝑚𝑖𝑛

≥ 2.5

boyutlandırılmamış malzeme boyutlandırılmış malzeme

𝑎

_𝑚𝑎𝑥

𝑎

_𝑚𝑖𝑛

< 2.5

(17)

Parça boyutu

Bir malzemeden alınan numunede, 0.8a_maxile a_max arasındaki

boyutlardaki bir bölüme ait malzemenin ağırlığı numunenin toplam ağırlığına oranına göre ;

𝑎^′ = 𝑎_𝑚𝑎𝑥 𝑇_(0.8𝑎_𝑚𝑎𝑥_{𝑖𝑙𝑒𝑎}_𝑚𝑎𝑥₎

𝑇_{𝑛𝑢𝑚𝑢𝑛𝑒} > %10

𝑎^′ = 0.8 × 𝑎_𝑚𝑎𝑥 𝑇_(0.8𝑎_𝑚𝑎𝑥_{𝑖𝑙𝑒𝑎}_𝑚𝑎𝑥₎

𝑇_{𝑛𝑢𝑚𝑢𝑛𝑒} < %10

(18)

Parça boyutu

Dökme malların parçacık ve tanecik durumuna göre tasnifi

(19)

Dökme malların tane boyutları

(20)

Yığın malzemelerin büyüklüklerine göre

sınıflandırılması

(21)

Dökme malın yığın yoğunluğu

Endüstride maddelerin arasında çok büyük yoğunluk farkları

bulunmaktadır. Bu da siloların ve konveyörlerin konstrüksiyonlarını etkileyen bir faktördür.

Dökme malın kütlesinin birim hacmine oranına yığın yoğunluğu denir.

(22)

Dökme malın yığın yoğunluğu

Genellikle dökme malın 1cm3’lük yığın kütlesine (ton/m3), o malın yoğunluğu denir.

Birim hacmi dolduran yığma malzemenin ağırlığına özgül ağırlık denir.

Yığma malzeme sıkıştırılınca özgül ağırlığı artar, malzemenin cinsine göre bu artma miktarı %5-52 arasındadır.

(23)

Dökme mal birim ağırlığı

ASTM D6683-01 standardında yer alan yığın yoğunluğu ölçümü için tanımlı standart

deney yöntemine göre belirlenir.

(24)

Dökme mal şev (yığın) açısı

Yığılmış malın yere temas eden noktası ile, en yukarıdaki uç noktasını kesen doğrunun yatay ile yaptığı açıdır. Yığın açısı (β), gevşek ve

konsolide olmamış bir katı yığının düz bir yüzey üzerine döküldüğü

zaman eğimli yüzey tarafından oluşan açıdır.

(25)

Dökme mal şev (yığın) açısı

Yüksek açı, az akışa sahip maddeyi; düşük açı, çok akışa sahip maddeyi belirler.

Köşeli kum İri kum

İnce kum

(26)

Dökme mal şev açısı

Dökme bir mal yatay düzlem üzerine serbestçe döküldüğünde, bir şev oluşturur. Bu şevin yatay ile yaptığı açıya “tabii şev açısı” denir.

Şev açısının büyüklüğü, dökme malı oluşturan parçaların birbiri

üzerinde kayma kabiliyetine bağlıdır. Kayganlık arttıkça şev açısı küçülür.

(27)

Dökme mal şev açısı

Bu amaçla Fowler ve Wyatt (1960), Stewert’ın (1968) kullandıkları yığılma açısı ölçüm düzeninde bir dairesel

platform bulunmaktadır.

(28)

Dökme mal şev açısı

Yığının yüksekliğini (h) ve yığın yarıçapı (r) kullanılarak tabi şev açısı hesaplanır.

tan 𝛽 = Τℎ 𝑟

(29)

Dökme mal şev açısı

Dökme malın sükunet halindeki γ şev açısına, statik şev açısı (𝛽_𝑠𝑡) denir.

Hareket halindeki şev açısı farklıdır, bu dinamik şev açısı (𝛽_𝑑𝑖𝑛) olarak tanımlanır.

Genel olarak dinamik ve statik şev açısı arasında

𝛽_𝑑𝑖𝑛 = (0.5 ⋯ 1.0) × 𝛽_𝑠𝑡 𝛽_𝑑𝑖𝑛 = 0.75 × 𝛽_𝑠𝑡

(30)

Dökme mal şev açısı

(31)

Sürtünme katsayısı

Dökme malların, (çelik, tahta, lastik vb.) cisimler üzerindeki sürtünme katsayıları, taşıyıcıların ve bunlara ait yardımcı düzenlerin hesap ve konstrüksiyonunda önemli rol oynarlar. Sürtünme katsayısı dökme malın sürtünme açısı ile bağlantılıdır.

(32)

Sürtünme katsayısı

Sürtünme katsayılarının, özellikle taşıyıcıların (konveyörlerin) eğimi üzerinde konstrüktif etkisi vardır.

(33)

Sürtünme katsayısı

(34)

Sürtünme katsayıları

(35)

Dökme malın aşındırma etkisi

Dökme malın (taneciklerin) aşındırma “erozyon” etkisinden, parçaların temas ettikleri taşıma elemanları yüzeylerini aşındırmaları anlaşılır.

Aşındırma derecesi taşınan parçacıkların sertliğine, şekline ve

boyutlarına bağlıdır. Örneğin (kül, demir cevheri, kok ve çimento) oldukça büyük aşındırıcı malzemelerdir.

(36)

Dökme malın aşındırma etkisi

Dökme malları, aşındırma etkisine göre, (A, B, C, D) olmak üzere dört gruba ayırmak mümkündür.

A-aşındırıcı olmayan, B-az aşındırıcı,

C-orta derece aşındırıcı, D-kuvvetli aşındırıcı

(37)

Dökme malın diğer nitelikleri

Sıkıştırabilirlik: Sıkıştırılabilirlik,sıkıştırılmış yoğunluk ile normal fonksiyonudur ve aşağıdaki denklem ile ifade edilir:

C : sıkıştırılabilirlik

P : sıkıştırılmış yoğunluk A : normal yoğunluk

(38)

Dökme malın diğer nitelikleri

Kayma (iç sürtünme) Açısı: Maddenin düzgün bir yüzeyde kaymaya başladığı açıdır. Kayma açısı, maddenin akışkanlığını belirler ve tremi (hopper) dizaynında önemli bir faktördür.

Depoların istinat duvarları üzerindeki yatay basınçları tahminlemede taneler arası sürtünme katsayılarının dizayn parametresi olarak

bilinmesine gereksinim vardır.

Depo dizaynında yanal basınç etkisi ile oluşan gerilme (σ3) ile düşey

basınç etkisi ile oluşan gerilme (σ1) arasındaki oranın bilinmesi gerekir ki bu basınçları bulmak için de iç sürtünme açısından yararlanılır.

(39)

Dökme malın diğer nitelikleri

Kayma (iç sürtünme) Açısı

(40)

Dökme malın diğer nitelikleri

Kayma (iç sürtünme) Açısı

(41)

Dökme malın diğer nitelikleri

Abrazyon (Aşınma): Maddenin abrazif özelliğinin bilinmesi, kullanılan aletlerin aşınmayı önleyecek şekilde dizayn edilmesini sağlar. Kok

kömürü ve sert kum, yollukları, silo ağızlarını, vidalı besleyicileri ve konveyörleri aşındırır. Bu yüzden temas yüzeylerinde sertleştirilmiş

çelik, aşınmaya dayanıklı kaplama ve yüksek yoğunluklu plastik kullanılır.

Adhezyon (Yapışma): Adhezyon taneciklerin birbirine yapışmasıdır.

Bunun en belirgin örneği kaolin kilidir. Duvara atıldığında bile yapışan bu madde, taşınırken ve depolanırken çok büyük problemler

doğurabilir.

(42)

Dökme malın diğer nitelikleri

Kohezyon: bir katı yığının taneciklerinin birbirine nasıl ve ne derecede yapıştığının bir ölçüsüdür. Kohezyon tanecikleri bir arada tutan

moleküler etkileşimdir. Yüksek kohezyona sahip maddeler kolay akamazlar.

Yuvarlanma Açısı: Yığma açısına ulaşmış bir yığın üzerine, biraz daha madde konursa yığma açısının üstünde bir açıya ulaşır. Bu açıda

tanecikler yuvarlanmayı başlar ve bu açıya yuvarlanma açısı denir.

(43)

Dökme malın diğer nitelikleri

Korozyon: Korozif maddeler söz konusu olduğunda, kaldırma

makinalarının ve depoların temas yüzeylerinde,alaşımlı çelik, özel plastikler veya korozyona dayanıklı kaplama ve boyalar kullanılır.

Sıcaklık Limitleri: Depolama da ve taşımada, bazı maddelerin

sıcaklıklarının sabit veya limit değerler arasında tutulması çok önemlidir.

Bunlara örnek olarak eastomerler verilebilir.

Nemlilik: Yüksek oranda nem barındıran maddeler problem oluştururlar. Bu problemler yapışma ve zor akıştır. Fazla nem, deponuniyi muhafaza edilmesiyle, kapalı tutulmasıyla ve

havalandırılmasıyla önlenebilir.

(44)

FEM Normları

(45)

F.E.M standardına göre kaldırma makinalarının sınıflandırılması - Kaldırma makinası bütün olarak,

- Özel ekipman ve mekanizmalar bütün olarak, - Yapısal ve mekanik parçalar.

Bu sınıflandırma yapılırken 2 kriter esas alınmıştır.

- Hesaba katılan parçaların toplam kullanım süresi,

- Kanca yükü, yükleme veya herhangi bir parçadaki gerilim dağılımı.

(46)

Sistem Sınıflandırması

Kaldırma makinaları bütün olarak A1, A2,...., A8’e kadar ola sembollerle 8 grup halinde, 10 adet kullanım süresine göre ve 4 adette yük

dağılımına göre sınıflandırılırlar.

(47)

Kullanım Sınıflandırması

Kullanım sınıflandırmasının anlamı, kaldırma makinesinin çalışma süresi boyunca yapacağı kaldırma iş sayısıdır. Kaldırma işi bütün olarak bir dizi operasyonlar içerisinde gerçekleşir. Bunlar kaldırmanın başlaması,

hareket yönü ve işlem sonudur.

Toplam kullanım süresi ise makinenin servis dışına alınıncaya kadar yapmış olduğu çalışma süresidir.

(48)

Kullanım Sınıflandırması

(49)

Kullanım Sınıflandırması

(50)

Kullanım Sınıflandırması

Yük dağılımı, kaldırma makinasının toplam kullanım süresince kaldırdığı yüklerin toplamı y=f(x) dağılım fonksiyonu ile ifade edilir. Burada y

değeri kaldırılan emniyetli çalışma yükü oranını, x değeri ise toplam kullanım süresini belirtmektedir. x ( 0 ≤ x ≤ 1 ) süresi ve y ( 0 ≤ y ≤ 1 ) aralığındaki

m¹= yük,

m^1max= emniyetli çalışma yükü, n= gerçek kaldırma sayısı,

n^max= toplam kaldırma süresince toplanan kaldırma sayısı

(51)

Yük dağılım faktörü tablosu

(52)

Kaldırma makinaları grup sınıflandırması

(53)

Kaldırma makinalarının sınıflandırılması

(54)

Yükleme tipi sınıflandırılması

Bir kaldırma makinesinin konstrüksiyonunda ilk olarak yapılacak işlem yükleme tipinin belirlenmesidir. DIN 15018 standardına göre yükleme 3 grupta incelenmektedir.

- Yüklemenin H ( ana yük ) hali

- Yüklemenin HZ ( ana ve ek yükler ) hali - Yüklemenin HS ( ana ve özel yükler ) hali

(55)

Yüklemenin H ( ana yük ) hali

DIN 15018 standardına göre yüklemenin H hali “ ana yük ” anlamına gelen “Hauptlast” kelimesinin ilk harfi olarak isimlendirilmiştir. Yapılan hesaplarda sadece ana yükten ileri gelen kuvvetler dikkate alınmış ve hesaplar buna göre yapılmış demektir.

Genel olarak ana yük, işletmede vince ait olan sabit ve hareketli parçalar ile yükün kaldırması için gerekli elemanların kütleleridir.

(56)

Yüklemenin H ( ana yük ) hali

Bu kütle değerleri yerçekimi ivmesi, Kaldırma yükü katsayısı - ψ ve yükseltme katsayısı - γc ile çarpılarak büyütülürler.

Ana yük denilince anlaşılması gereken kısımlar ve kuvvetler;

- Kaldırma makinesinin öz ağırlığının kuvveti ( Kiriş, araba, kanca, travers, çelik halatlar, kepçe ve magnetler...vb. ),

- Kaldırma yükü kuvveti,

- Tahrik ivmesi ve frenlemesinden kaynaklanan kütle kuvvetleri, - Yük darbeleri sonucu oluşan kuvvet,

- Platform öz ağırlığından ileri gelen kuvvet.

(57)

Kaldırma yükü katsayısının “ ψ ” seçilmesi

Kaldırma yükü katsayısı kaldırma makinasının ( kren veya vincin ) kaldırma hızıyla ilgili tayin edilmiş

bir katsayıdır. Kaldırma yükü

katsayısı “ ψ ” 1.15 değerinden daha küçük seçilemez.

(58)

Yükseltme katsayısının “ γc ” seçilmesi

Kaldırma makinesinin çalışma tipine göre FEM ve DIN standartlarına uygun olarak çeşitli tablolar oluşturulmuştur.

(59)

Yüklemenin HZ ( ana ve ek yükler ) hali

DIN 15018 standardına göre yüklemenin HZ hali “ana ve ek ” yükler

anlamına gelen “ Haupt und Zusatzlasten ” ifadesinin ilk harfleri olarak isimlendirilmiştir.

Yani yapılan hesaplarda ana yükten ileri gelen kuvvetlerin yanında ek yüklerde dikkate alınmış ve hesaplar bunlarla yapılmış demektir.

(60)

Yüklemenin HZ ( ana ve ek yükler ) hali

Ek yük denilince anlaşılması gereken kuvvetler;

- Rüzgar kuvveti,

- Kasılmadan ve çarpık hareketlerden ileri gelen kuvvetler, - Isıdan ileri gelen kuvvetler,

- Kar yükünden ileri gelen kuvvetler,

- Merdivenler, raflar ve korkulukların yük ağırlığından ileri gelen kuvvetler.

(61)

Yüklemenin HS ( ana ve özel yükler ) hali

DIN 15018 standardına göre yüklemenin HS hali “ana ve özel ” yükler anlamına gelen “ Haupt und Sonderlasten ” ifadesinin ilk harfleri olarak isimlendirilmiştir.

Yani yapılan hesaplarda ana yükten ileri gelen kuvvetlerin yanında özel yüklerde dikkate alınmış ve hesaplar bunlarla yapılmış demektir.

(62)

Yüklemenin HS ( ana ve özel yükler ) hali

Özel yük denilince anlaşılması gereken kuvvetler;

- Kaldırma makinesini işletmeye alırken kullanılan kontrol yüklerinden ileri gelen kuvvetler,

- Tampon kuvvetleri,

- İki araba veya iki vinç beraberce bir rayda çalışıyorlarsa, bunların çarpışma kuvveti.

(63)

Krenlerin gruplandırılması ve kaldırma sınıfları

(64)

Krenlerin gruplandırılması ve kaldırma sınıfları

(65)

Seri kaldırma tertibatları için çalışma zamanı

sınıfının belirlenmesi

(66)

Mekanizmanın kullanımına göre sınıfları

(67)

DIN 15020 standardına göre tahrik grubu

seçimi

(68)

Yükleme durumu

(69)

İşletme sınıfı seçimi

(70)

Tahrik grubu seçim hesabı

Tahrik grubu seçimi ile vincin konstrüksiyon parçalarının gerekli

ömürleri belirlenir. İşletmenin zorlanma derecesini; hafif, orta veya ağır olduğunu bulabilmek için "Yük kolektif faktörü k_K"nın belirlenmesi

gerekir.

(71)

Tahrik grubu seçim hesabı

Faktör k_K yı belirlemek için bir yük kolektif diyagramının kurulması şarttır. İdeal yük kolektif faktörü yapılan diyagrama göre şu formülle hesaplanır.

(72)

Tahrik grubu seçim hesabı

Örnek : Şekilde verilmiş olan yük kolektif diyagramlarının ideal yük kolektif faktörlerini hesaplayalım.

(73)

Tahrik grubu seçim hesabı

(74)

Tahrik grubu seçim hesabı

(75)

Örnek : 100kN x 20m Gezer köprü kren

(76)

Vinç çalışma şartlarını tespiti

Çalışma sınıfı, kaldırma makinalarının imalat ve seçiminde ana etkendir.

(77)

FEM Grubu seçimi

(78)

FEM Grubu seçimi

(79)