Makine Elemanları #01 | Derse Giriş: Tasarım Katsayısı, Güvenilirlik ve Toleranslar

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

Makine Elemanları serisine hoş geldiniz! Mukavemette yük verildiğinde gerilmeyi buluyorduk; makine tasarımında soru tersine döner: parçanın yıllarca güvenle çalışması için malzemeyi ve boyutu seçeriz. Açılışta 3D animasyonla bir redüktörün içine bakıyoruz: miller, dişliler, rulmanlar, kamalar, cıvatalar, keçeler. Sonra bir atölye vincinde 1.5 tonluk bloğu taşıyan çelik askı çubuğunu boyutlandırıyoruz: hesap 9.3 mm diyor, tasarımcı 16 mm seçiyor. İsraf mı? Her hesap adım adım, hiçbir işlem atlanmadan. Bu derste: - Askı çubuğundaki kuvvet: 1500 · 9.81 = 14715 N ≈ 14.7 kN; kalkışta 9.81 + 1.5 = 11.31 m/s² → 16965 N ≈ 17 kN; duruşta ≈ 12.5 kN - Akma dayanımı 250 MPa = 250 N/mm²: A = 17000 / 250 = 68 mm² → d ≈ 9.3 mm (hiç pay yok) - Tasarım süreci: ihtiyaç, problemin tanımı, sentez, analiz, değerlendirme, sunum; konveyör örneği: 1450 → 58 dev/dk, oran 25, T = P / ω = 7500 / 151.84 ≈ 49.4 N·m → çıkışta ≈ 1235 N·m - Gerilme ve dayanım; tasarım katsayısı n_d = S / σ_izin: 250 / 100 = 2.5 - Belirsizlikten katsayıya: dayanım ±%10, yük +%20 → n_d = 1.2 / 0.9 ≈ 1.33, izin verilen yük 22.5 kN - Askı çubuğu: σ_izin 100 MPa → A 170 mm² → d = √216.45 = 14.71 mm → tercihli ölçü 16 mm; gerçek güvenlik katsayısı n = 250 / 84.55 ≈ 2.96 - Güvenilirlik: R = 1 − p_f; seri sistemde çarpılır: 0.98⁴ ≈ 0.922, on parçada %81.7; dayanım saçılımı: μ 260, σ 10 MPa → z = −2 → %2.3 - Boyutlar ve toleranslar: tolerans zinciri 0.15 mm, eksi boşluk = sıkışma; burç 17.8 mm ile en az 0.05 mm boşluk - Üç tuzak: tasarım katsayısı ↔ güvenlik katsayısı, parça ↔ sistem güvenilirliği, dar tolerans ↔ iyi tasarım Bölümler: 0:00 Makine Elemanları dersine hoş geldiniz 1:07 Bir atölye vinci: askı çubuğu kaç milimetre? 2:17 Tasarım süreci 3:40 Gerilme, dayanım ve tasarım katsayısı 4:47 Belirsizlikten tasarım katsayısına 6:01 Askı çubuğunun çapı 7:18 Güvenilirlik 8:59 Boyutlar ve toleranslar 10:41 Üç tuzak 11:21 Özet ve sıradaki ders Sıradaki derste 250 MPa'nın nereden geldiğini görüyoruz: malzemeler, çekme deneyi, dayanım, rijitlik ve sertlik. Kaynak kitap: Richard G. Budynas, J. Keith Nisbett, Shigley's Mechanical Engineering Design, 10. baskı — Bölüm 1 (konu sırası ve problem tipleri). Örnekler özgündür. Makine, Mekatronik, Endüstri ve İmalat Mühendisliği öğrencileri için Makine Elemanları serisinin ilk dersi.