DETERMINATION OF SURFACE ROUGHNESS LOSSES FACTOR OF SHRINK FIT JOINTS DEPENDING ON SHAFT AND HUB MATERIALS

Year 2015, Volume: 56 Issue: 665, 46 - 52, 01.05.2015

Hikmet Rende Fatih Güven

Abstract

Shrink fit is a type of joint that used for transmission of torque between shaft and hub by the help of friction. It is preferred due to its simple manufacturing process and low cost by comparison to key-slot joints. The occurrence of a pressure between contact surfaces of shaft and hub is required and this pressure is calculated by the help of thick tube theory. But this pressure causes interference losses based on surface roughness deformation. The assumptions of the interference losses are generally empirical. However, these empirical assumptions are not only clear but also exclude shaft and hub materials. In this study, hub was subjected to slide on contact surface and torque transmission capacity of shrink fits paired up different materials were measured. It was found out that there is a significant relation between material pairs and surface roughness losses. As a result, a basic table is suggested for calculation of surface roughness losses.

Keywords

Surface roughness, interference loss

SIKI GEÇME BAĞLANTILARINDA MALZEMEYE BAĞLI YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜ KAYIP KATSAYISININ BELİRLENMESİ

Abstract

Sıkı geçme bağlantılar, mil ile göbek çifti arasında sürtünme kuvveti yardımı ile tork iletmek için kullanılan bağlantı türüdür. İmalatının kolay olmasından ve mil veya göbekte, kamalarda olduğu gibi ek işlem maliyeti gerektirmediğinden dolayı uygulamada tercih edilmektedir. Bağlantının oluşması için mil ve göbeğin temas eden yüzeylerinde basınç meydana gelmesi gerekir. Oluşan bu basınç aynı zamanda yüzey pürüzlerinin ezilmesine de sebep olmaktadır. Yüzey pürüzlerinin ezilmesi sıkılık için gerekli olan boyut toleranslarında değişime ve buna bağlı olarak sıkılık kaybı oluşmasına yol açmaktadır. Sıkı geçme bağlantılar, kalın cidarlı basınçlı tüpler teorisine göre hesaplanmaktadır. Burada, milin dıştan ve göbeğin içten basınca maruz kaldığı durumlar için hesap yapılır. Sıkılık kaybının ne kadar olacağı ise bazı kabullere göre yapılmaktadır. Ancak bu kabullerde mil ve göbek malzemesinin etkisi bulunmamaktadır. Bu çalışmada, farklı malzeme çiftinden yapılmış sıkı geçme bağlantılara tork uygulanmış ve tork taşıma kapasiteleri belirlenmiştir. Farklı malzeme çiftlerinin yüzey pürüzlülüğü kaybını önemli ölçüde etkilediği görülmüştür. Bulgular neticesinde söz konusu kaybın hesaplanması için pratik bir cetvel önerilmiştir.

Keywords

Yüzey pürüzlülüğü, sıkılık kaybı

References

• 1. Budynas, R. G., Nisbett, J. K. 2006. Shigley’s Mechanical Engineering Design, McGraw-Hill, USA.
• 2. Moore, A. J. W. 1948. Deformation of Metals in Static and in Sliding Contact, Proc. R. Soc. London, A 195, p. 231-244.
• 3. Williamson, J. B. P., Hunt, R. T. 1972. “Asperity Persistence and the Real Area of Contact Between Rough Surfaces,” Proc. R. Soc. London, A 327, p. 147-157.
• 4. Childs, T. H. C. 1977. “The Persistence of Roughness betweeen Surfaces in Static Contact,” Proc. R. Soc. London, A 353, p. 35-53.
• 5. Steinhilper, W., Röper, R. 1986. Machinen-und Konstruktions-Elemente, Band II, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg-New York.
• 6. Decker, K. 1992. Machinenelemente, Carl Hanser Verlag, Münschen Wien.
• 7. Tochtermann, W., Bodenstein, F. 1979. Konstruktionselemente des Maschinenbaues, Teil 1, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg-New York.
• 8. Yang, G. M., Coquille, J. C., Fontaine, J. F., Lambertin, M. 2001. “Influence of Roughness on Characteristics of Tight Interference Fit of a Shaft and a Hub,” International Journal of Solids and Structures, vol. 38, p. 7691-7701.
• 9. Yang, G. M., Coquille, J. C., Fontaine, J. F., Lambertin, M. 2002. “Contact Pressure between Two Rough Surfaces of a Cylindrical Fit,” Journal of Material Processing Technology, vol. 123, p. 490-497.
• 10. Niemann, G. 1981. Maschinenlemente Band I, Konstruktion und Berechnung von Verbindungen, Lagern, Wellen, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg-New York. 11. Oberg, E., Jones, F. D., Horton, L. H., Ryffel, H. H. 2004. Machinery’s Handook, Industrial Press, Inc., New York.